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《玻璃纖維工業(yè)用玻璃球》行業(yè)標準介紹

 一、概述
    玻璃球生產(chǎn)企業(yè)共有26個企業(yè)，產(chǎn)地主要集中于四川、河北、山東省。生產(chǎn)中堿球有21個企業(yè)，無堿球有11個企業(yè)，年總產(chǎn)量約為26.1萬噸，其中中堿球年產(chǎn)量為14.5萬噸，無堿球年產(chǎn)量為11.6萬噸。在玻璃纖維行業(yè)中占據(jù)40%以上的產(chǎn)量。玻璃球是玻璃纖維工業(yè)生產(chǎn)的基本原材料。其質(zhì)量直接影響到玻璃纖維的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，終還會影響玻璃纖維制品的使用性和安全性能，它與行業(yè)的經(jīng)濟效率密切相關，被廣大玻璃纖維企業(yè)所重視。
    目前玻璃纖維生產(chǎn)有兩種方式，池窯法和坩堝法。池窯法是將天然的礦石經(jīng)粉碎與化工原料，按一定配比后投入窯爐，經(jīng)高溫熔化后，通過高速旋轉(zhuǎn)的拉絲機，被拉制成玻璃纖維原絲。而我國的玻璃纖維生產(chǎn)絕大部分仍采用五、六十年代的坩堝法生產(chǎn)。即將礦石經(jīng)粉碎與化工原料，按一定配比投入窯爐，在高溫熔化和澄清劑、助熔劑作用下形成玻璃液，經(jīng)喂液池、制球機后生產(chǎn)出一定規(guī)格的玻璃球。玻璃球經(jīng)清洗加入代鉑坩堝中，在高溫下二次熔化，通過鉑銠漏板終被拉制成玻璃纖維原絲。玻璃纖維的拉絲成型是一個連續(xù)過程，它對玻璃球的物理、化學性能要求很高。當玻璃球的物理、化學性能不符合標準規(guī)定的要求時，就會破壞拉絲作業(yè)的連續(xù)和穩(wěn)定性，使得玻璃纖維成品率下降，嚴重時會造成無法拉絲。
    鑒于上述情況，經(jīng)濟貿(mào)易委員會以國經(jīng)貿(mào)廳行業(yè)[2002]73號文下達了玻璃纖維工業(yè)用玻璃球強制性行業(yè)標準的制訂任務。要求把JC 557―1994《無堿玻璃球》、JC 583―1995《中堿玻璃球》、JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》、JC/T337―1983（1996）《玻璃球二次冒泡溫度試驗方法》和JC/T338―1983（1996）《玻璃球均勻性試驗方法－油浸投影法》五個標準合并修訂。
二、本標準的制定主導思想
    1與宏觀政策、產(chǎn)業(yè)政策、法律法規(guī)相一致。
    2玻璃球作為玻璃纖維生產(chǎn)的原料必須與玻璃纖維生產(chǎn)企業(yè)的要求相匹配，以滿足玻璃纖維生產(chǎn)的需要是先考慮的原則。
    3符合玻璃球生產(chǎn)企業(yè)實際，推動玻璃球生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)進步。
三、工作的簡要過程
    玻璃纖維產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心接到起草工作任務后，立即組織成立了標準起草工作組。并著手進行了以下工作：
(一)收集國內(nèi)外有關技術(shù)資料
    利用各種渠道廣泛收集資料和技術(shù)文件，特別針對廣大玻璃球生產(chǎn)企業(yè)提出的增加玻璃球化學成分的技術(shù)要求。標準起草工作組積極與南京玻璃纖維研究設計院相關單位溝通，查閱了“七五”攻關項目：“低硼無堿電絕緣玻璃纖維成分”、“低硼無堿玻璃纖維工業(yè)性試驗” 等技術(shù)資料。
    （二）對生產(chǎn)企業(yè)和用戶進行調(diào)研
    對玻璃球生產(chǎn)企業(yè)進行了廣泛的調(diào)研，并發(fā)函至各企業(yè)和有關單位，征求他們對標準制定工作的意見和要求。自貢市貢井玻纖有限責任公司、自貢市玻璃纖維二廠、瀘州天興玻纖公司、鄭州希凱建材有限公司、秦皇島方圓建材有限公司、成都巨峰玻璃有限公司、陜西玻璃纖維總廠等單位給予了本標準制定工作的極大支持，積極參與標準的制訂工作。
    標準起草工作組還積極與玻璃纖維生產(chǎn)企業(yè)進行聯(lián)系，聽取他們對標準的意見，走訪了相關企業(yè)單位，他們都對標準提出了很好的意見和建議。
（三）收集樣本，進行試驗驗證工作
    為了更好對產(chǎn)品的技術(shù)指標進行定值，起草小組對2001、2002年玻璃球型式抽樣檢驗樣品進行了大量的試驗驗證，統(tǒng)計了近年來玻璃球外觀質(zhì)量、二次冒泡溫度、均勻性和玻璃球中As2O3的含量等性能指標的分布情況，從而確定了本標準的各項技術(shù)指標，提出了標準送審稿。
四、國外同類標準情況說明
    我國玻璃纖維工業(yè)是在前蘇聯(lián)的技術(shù)基礎上發(fā)展起來的，90年代以前的生產(chǎn)工藝基本上用坩堝法生產(chǎn)玻璃球再進行二次熔化生產(chǎn)玻璃纖維，特別是代鉑爐的推廣應用，使我國玻璃纖維行業(yè)有其自身的獨創(chuàng)性。我國玻璃纖維工業(yè)用的原料－玻璃球分為中堿、無堿和耐堿成分三大類，其中中堿5號成分是我國自行研究開發(fā)的成分，雖與國外的C玻璃成分相近，但成分上還是有一定的區(qū)別；無堿1號成分是套用了前蘇聯(lián)的含R2O小于2%無堿玻璃成分，然后經(jīng)大量研發(fā)試驗改為現(xiàn)行的無堿1號成分。由于國外玻璃纖維生產(chǎn)工藝90%以上采用的是池窯生產(chǎn)工藝，因此沒有查到相關的國際標準作為本標準制定的參考依據(jù)。
五、標準主要內(nèi)容的說明
    1關于標準名稱和代號
標準的名稱反映了標準所覆蓋的產(chǎn)品，任務下達時的項目名稱為“玻璃纖維工業(yè)用玻璃球”，因此本標準包含了中堿玻璃球、無堿玻璃球、耐堿玻璃球三類產(chǎn)品。
    GB/ T4202－2001《玻璃纖維產(chǎn)品代號》標準中沒有對玻璃球產(chǎn)品進行相應的規(guī)定，考慮到企業(yè)在生產(chǎn)和交付過程中，由于具體的化學成分較多，為了便于管理和應用，本標準規(guī)定了玻璃球的代號。
    玻璃種類的規(guī)定與GB/ T4202－2001的要求一致，即E為無堿成分，具有良好的電絕緣性能；C為中堿成分，具有較好的耐化學侵蝕性能；AR為耐堿成分。玻璃球的具體化學成分用數(shù)字來表示，如采用無堿2號成分，其代號即為E2。
    2外觀質(zhì)量
    玻璃球外觀質(zhì)量的制定主要有三個方面的問題要考慮：（1）玻璃球的直徑；（2）玻璃球的外表面要求；（3）球內(nèi)在質(zhì)量要求。
    在本標準制定過程中，許多企業(yè)提出要求增大玻璃球直徑，以有利于提高玻璃球生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟效益。這對玻璃球生產(chǎn)企業(yè)來說是可以理解的，但的產(chǎn)業(yè)政策并非要求大力發(fā)展坩堝法生產(chǎn)玻璃纖維，而是要大力鼓勵池窯拉絲工藝。另一方面玻璃球的直徑增大后，能否適應玻璃纖維生產(chǎn)企業(yè)的加球機，對玻璃纖維的拉絲有多大的影響，未進行過驗證試驗，因此本標準仍采用原標準的要求：玻璃球的直徑為18.5mm～20.2mm。
    原標準對玻璃球的外觀質(zhì)量提出了較為定量的要求，但在實際檢測時根本無法操作，如“玻璃球內(nèi)不允許有直徑0.5mm以下的密集小氣泡，0.5mm以上的氣泡不得超過10個”。因此本標準簡化了玻璃球的外觀質(zhì)量要求。
    3化學成分
    本標準的中堿成分仍采用JC 583―1995《中堿玻璃球》標準中的中堿5號成分和中堿6號成分；無堿成分除無堿1號仍為JC 557―1994《無堿玻璃球》中的成分外，增加了低硼無堿成分：無堿2號和無堿3號成分；耐堿成分以原標準JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》的成分為主，但對其它化學成分的耐堿玻璃增加了氧化鋯和氧化鈦含量的要求，使標準更具科學性。現(xiàn)就有關情況說明如下：
    （1）有關低硼無堿玻璃球成分說明
    目前我國大量生產(chǎn)的無堿1號玻璃纖維成分中含有8.5%的B2O3，B2O3使玻璃易熔制并能改善玻璃的成型工藝性能，但是由于B2O3的引入，也帶來諸多的問題，，使用了價格昂貴的硼酸化工原料引入B2O3，致使原料成本大大增加，從而也提高了玻璃纖維的成本；第二，B2O3在高溫熔制和纖維成型時會從熔融玻璃中揮發(fā)出來，逸入空間，污染空氣和水，因此低堿含量的無堿玻璃纖維成分，對降低玻璃纖維成本，發(fā)展玻璃纖維工業(yè)，減輕污染，具有現(xiàn)實的經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的社會效益。
    低硼無堿成分由是南京玻璃纖維研究設計院成功開發(fā)并研制的，適用于球法拉絲的新成分。無堿2號和3號成分其B2O3含量由8.8%降到6.8%，與無堿1號相比，熔化時間縮短了8%～28%、析晶上限溫度低4℃～33℃，拉絲性能好。經(jīng)工業(yè)性試驗結(jié)果表明：低硼無堿成分的制球、拉絲、紡織等工序的產(chǎn)量和質(zhì)量以及電絕緣制品的性能均達到或略高于無堿1號水平；玻璃球生產(chǎn)企業(yè)采用現(xiàn)有的生產(chǎn)原材料、技術(shù)裝備、工藝制度，無需增強任何投資即可直接進行低硼無堿成分玻璃纖維制品的生產(chǎn)。
    （2）關于耐堿玻璃球的成分說明
    耐堿玻璃纖維是一種含氧化鋯的特種玻璃纖維，因其能夠抵御水泥水化物的堿性介質(zhì)的侵蝕，可以用于生產(chǎn)玻璃纖維增強水泥制品（GRC），在建筑和土木工程中有廣泛的應用。
    我國的耐堿玻璃纖維生產(chǎn)采用的是小型電熔池窯拉絲或制球后采用200孔坩堝拉絲，其化學成分主要是建筑材料科學研究院玻璃纖維研究所的技術(shù)成果，本標準中AR1耐堿玻璃球成分仍采用JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》中的成分。
    國外的耐堿玻璃纖維的化學成分有許多，但普遍都要控制玻璃纖維中的ZrO2或TiO2含量，如國外賽姆菲爾和日本NEC公司的耐堿玻璃纖維都是以高氧化鋯含量來保證纖維的耐堿性。因此本標準規(guī)定其它屬耐堿玻璃的化學成分可由供需雙方商定,但應保證WZrO2≥16.0%或(WZrO2+WTiO2) ≥19.2%且WZrO2≥13.7%以保證耐堿玻璃纖維的耐堿性。
    4關于澄清劑中As2O3的使用問題
    在玻璃熔制時，白砒雖有良好的澄清效果，但在保管、配料、熔制過程中幾乎有50%的白砒隨煙氣排放到大氣中散落到附近，嚴重污染環(huán)境，危害職工和工廠附近居民的身體健康。玻璃球是玻璃纖維拉絲生產(chǎn)的原料，在拉絲過程中，玻璃球再次熔化時，毒氣繼續(xù)揮發(fā)，再次對職工的健康造成危害，污染環(huán)境。我國衛(wèi)生標準規(guī)定居民區(qū)的大氣中砷化物高允許濃度以As計算，日平均值不得大于0.003mg/m3，車間內(nèi)空氣中As2O3允許濃度不得大于0.3mg/m3。美國規(guī)定玻璃食品包裝容器As2O3和Sb2O3的含量要小于0.005%。因此砷、銻作為玻璃澄清劑應逐步淘汰。我國玻璃球生產(chǎn)企業(yè)基本上還采用白砒作為澄清劑，本標準制定過程中，對23家生產(chǎn)企業(yè)的玻璃球進行了As2O3含量的驗證試驗，結(jié)果表明：9家生產(chǎn)企業(yè)的無堿1#玻璃球中As2O3含量平均值為0.39%，高的為0.54%，低的為0.15%。14家生產(chǎn)企業(yè)的中堿5#玻璃球中As2O3含量平均值為0.35%，高的為0.56%，低的為0.068%。其中大于0.3%的有8家，小于0.2%的只有1家企業(yè)。因此大部分玻璃球生產(chǎn)企業(yè)必須在原料配方和工藝上進行改進才能達到本標準規(guī)定As2O3的含量小于0.2%。
    5本標準全面修改了檢驗規(guī)則
    本標準將原標準中對外觀質(zhì)量采用二次計數(shù)抽樣方案改為一次計數(shù)抽樣方案，這樣方便交付檢驗，更具科學性和合理性。
    本標準外觀質(zhì)量檢驗采用計數(shù)檢驗的一次抽樣方案，抽樣表是根據(jù)GB2828《逐批檢驗計數(shù)抽樣程序及抽樣表（適用于連續(xù)批的檢驗）》標準正常檢驗一次抽樣方案，檢驗水平Ⅱ，AQL=4.0確定的。