玻璃棉

第一次世界大戰期間，德國由於進口石棉來源斷絕，就大力研製玻璃棉作為替代品。由於玻璃棉絕熱、隔音的優異性能，一經問世，各國便爭相研製。 ^[19] 

第二次世界大戰期間，由於石棉的缺乏，迫於戰爭需要，玻璃棉獲得了發展。最初的生產方法是比較簡單的機械拉絲法，即玻璃液從一定孔徑的漏孔流出，繞制在滾筒上。 ^[20] 

1930年，美國發展了蒸氣或空氣噴吹法，使每個初級玻璃流股受到氣流的分裂、牽伸而成為細而短的纖維，此法使得玻璃棉的產量增大，但非纖維雜質較多。 ^[20] 

法國聖哥本公司發展了圓盤離心法，1936年獲得專利，它的工藝是將熔融的玻璃液落到轉速為3500轉/分，帶有溝槽的耐火材料圓盤表面，由離心力的作用甩成纖維，纖維最大直徑25μm，並會有25％的非纖維雜質。 ^[20] 

美國歐文思·康寧玻璃纖維公司發明了火焰噴吹法，1949年獲得專利。 ^[20] 

50年代後期，德國、日本、原蘇聯等國也相繼研究成功，60年代初投入代業性生產。火焰噴吹法的優點是質量好，即纖維直徑細。非纖維雜質少，纖維柔軟蓬鬆，其缺點是單機產量低、單位產品能耗高。 ^[20] 

1956年，法國聖哥本公司發展了離心噴吹法，並向十幾個國家出售專利。火焰噴吹法和離心噴吹法研究成功並投入工業生產之後，玻璃棉以嶄新的面貌出現於世，工藝和設備均達到了十分完善的程度，其產品應用於各個領域，在節能、降噪、過濾等方面發揮了重要作用。 ^[20] 

1957年10月，北京建材研究院第一次在實驗室採用火焰噴吹法試製出玻璃棉，俗稱“超細玻璃棉”。 ^[21] 

1964年，南京玻璃纖維研究設計院完成第一套火焰噴吹玻璃棉成形機組的設計。 ^[21] 

1966年，南京玻璃纖維院與大連玻璃棉廠合作開展離心噴吹玻璃棉探索試驗，為離心噴吹玻璃棉工性試驗提供理論基礎和技術準備。 ^[21] 

1979年，在實驗室研發的基礎上，南京玻璃二廠建成國內第一套微纖維玻璃棉生產機組和超高效空氣過濾紙生產線，至此中國微纖維玻璃棉及其製品的雛形初現。 ^[21] 

1996年，南京玻璃纖維院成功開發微纖維玻璃棉絕熱紙，為當時導熱係數最小的絕熱材料，並且廣泛應用於電加熱的家用電器上。 ^[21] 

玻璃棉是用離心玻璃棉氈是用歐文斯科寧（簡稱OC）獨有專利離心法技術，將熔融玻璃纖維化並加以熱固性樹脂為主的環保型配方粘結劑加工而成的製品，是一種由直徑只有幾微米的玻璃纖維製作而成的有彈性的氈狀體，並可根據使用要求選擇不同的防潮貼面在線複合。其具有的大量微小的空氣孔隙，使其起到保温隔熱、吸聲降噪及安全防護等作用，是鋼結構建築保温隔熱、吸聲降噪的最佳材料。

玻璃棉屬於玻璃纖維中的一個類別，是一種人造無機纖維。採用石英砂、石灰石、白雲石等天然礦石為主要原料，配合一些純鹼、硼砂等化工原料熔成玻璃。在融化狀態下，藉助外力吹制式甩成絮狀細纖維，纖維和纖維之間為立體交叉，互相纏繞在一起，呈現出許多細小的間隙。這種間隙可看作孔隙。因此玻璃棉可視為多孔材料，具有良好的絕熱、吸聲性能。

離心玻璃棉屬於多孔吸聲材料，具有良好的吸聲性能。離心玻璃棉能夠吸聲的原因不是由於表面粗糙，而是因為具有大量的內外連通的微小孔隙和孔洞。當聲波入射到離心玻璃棉上時，聲波能順着孔隙進入材料內部，引起空隙中空氣分子的振動。由於空氣的粘滯阻力和空氣分子與孔隙壁的摩擦，聲能轉化為熱能而損耗。

離心玻璃棉對聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響離心玻璃棉吸聲性能的主要因素是厚度、密度和空氣流阻等。密度是每立方米材料的重量。空氣流阻是單位厚度時材料兩側空氣氣壓和空氣流速之比。空氣流阻是影響離心玻璃棉吸聲性能最重要的因素。流阻太小，説明材料稀疏，空氣振動容易穿過，吸聲性能下降；流阻太大，説明材料密實，空氣振動難於傳入，吸聲性能亦下降。對於離心玻璃棉來講，吸聲性能存在最佳流阻。

在實際工程中，測定空氣流阻比較困難，但可以通過厚度和容重粗略估計和控制。

（1）隨着厚度增加，中低頻吸聲係數顯著地增加，但高頻變化不大（高頻吸收總是較大的）。

（2）厚度不變，容重增加，中低頻吸聲係數亦增加；但當容重增加到一定程度時，材料變得密實，流阻大於最佳流阻，吸聲係數反而下降。對於厚度超過5cm的容重為16Kg/m3的離心玻璃棉，低頻125Hz約為0.2，中高頻（>500Hz）的吸聲係數已經接近於1了。當厚度由5cm繼續增大時，低頻的吸聲係數逐漸提高，當厚度大於1m以上時，低頻125Hz的吸聲係數也將接近於1。當厚度不變，容重增大時，離心玻璃棉的低頻吸聲係數也將不斷提高，當容重接近110kg/m3時吸聲性能達到最大值，50mm厚、頻率125Hz處接近0.6-0.7。容重超過120kg/m3時，吸聲性能反而下降，是因為材料變得緻密，中高頻吸聲性能受到很大影響，當容重超過300kg/m3時，吸聲性能減小很多。建築聲學中常用的吸聲玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm，容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚，12-48kg/m3的離心玻璃棉。

離心玻璃棉的吸聲性能還與安裝條件有着密切的關係。當玻璃棉板背後有空氣層時，與相同厚度無空氣層的玻璃棉板吸聲效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實貼在硬底面上會有較大提高，吸聲係數將隨空氣層的厚度增加而增加，但增加到一定值後效果就不明顯了。

使用不同容重的玻璃棉疊和在一起，形成容重逐漸增大的形式，可以獲得更大的吸聲效果。例如將一層2.5cm厚24kg/m3的棉板與一層2.5cm厚32kg/m3的棉板疊和在一起的吸聲效果要好於一層5cm厚32kg/m3的棉板。將24kg/m3的玻璃棉板製成1m長的斷面為三角型的尖劈，材料面密度逐漸增大，平均吸聲係數可接近於1。玻璃棉是用獨有的離心技術，將熔融玻璃纖維化並加以熱固性樹脂為主的環保型配方粘結劑加工而成的製品，是一種由直徑只有幾微米的玻璃纖維製作而成的有彈性的玻璃纖維製品，並可根據客户不同的使用要求選擇防潮貼面在線複合. 因其具有大量微小的空氣空隙,使其起到保温隔熱、吸聲降噪及安全防護等作用，是建築保温隔熱、吸聲降躁的最佳材料。獨特優點, 獨特技術，壓縮包裝後回彈率為99.2% 。 柔軟細長的玻璃纖維最大限度減少施工中產生飛絮。

離心玻璃棉內部纖維蓬鬆交錯，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸聲材料，具有良好的吸聲特性。離心玻璃棉可以製成牆板、天花板、空間吸聲體等，可以大量吸收房間內的聲能，降低混響時間，減少室內噪聲。

玻璃短棉，亦稱普通玻璃棉，其是由熔融狀態的玻璃液，流經多孔漏板後，形成一排液流，再用高温氣體噴吹而製成的玻璃纖維，並沉積於積棉室。玻璃短棉的纖維一般長為50至150mm，其直徑通常是12μm，外觀潔白。 ^{[9]  [11]} 

超細玻璃棉是由熔融狀態的玻璃液從多孔漏板流出來之後，經橡膠輥拉制而成一次纖維，再經高温、高速燃氣噴吹而製成的二次玻璃纖維，並沉積於積棉室。普通超細玻璃棉的纖維直徑通常比玻璃短棉細的多，通常在4μm以下，外觀潔白。 ^[9] 

超細玻璃棉可分為三種。 ^[11] 

1、普通超細玻璃棉，可簡稱為超細玻璃棉。其成分含有一定的鹼，故又稱有鹼超細玻璃棉，其不能用於對耐酸有特殊要求之處。 ^[11] 

2、無鹼超細玻璃棉，其成分含鹼量極小（總含鹼量小於0.7%），其耐腐蝕、耐高温，最高使用温度是600℃。 ^[11] 

3、高硅超細玻璃棉，其是以無鹼超細玻璃棉經酸處理與水洗後製成。因為去除了玻璃中的易熔部分，剩下96%以上的二氧化硅，因此其具有耐高温、耐腐蝕的特點，其最高使用温度是1000℃。 ^[11] 

中級纖維玻璃棉，其製作過程是將廢玻璃熔化後，利用滾筒先拉制成連續纖維，最後再將其切斷成具有一定長度的玻璃纖維。 ^[11] 

玻璃棉生產主要採用火焰噴吹法，這種方法是最早的玻璃棉生產方法之一。 ^[12]  生產工藝主要包括原料配製、玻璃熔化等工序。 ^[13] 

該方法的工藝基本原理是，熔融玻璃液經漏板形成的高温玻璃液流股並流入高速旋轉的離心器內，離心器的側壁有萬餘個小孔，在離心力的作用下，玻璃液通過離心器側壁小孔而形成輻射狀萬餘條細的玻璃液流股，在環形高温高速火焰噴吹作用下，細流股被牽伸成棉纖維，也就是離心噴吹玻璃棉。成形的棉纖維施加樹脂型黏結劑，經過鋪氈、固化、切裁可成各種規格尺寸的玻璃棉製品。 ^[11] 

該方法制造玻璃棉的生產過程是連續的，並且其所用的機構及設備組成了一條機械化的傳送生產線，從熔化玻璃開始至最後製得成品為止，其間生產過的全部工序都在該條生產線上完成。 ^[14] 

玻璃棉由互相交錯的玻璃纖維而構成的多孔結構材料，其導熱係數相對較低（約為0.037～0.039W/(m.K)） ^[9]  ，普通玻璃棉的耐熱度通常在300℃以下，而無鹼纖維玻璃棉的耐熱度通常在600℃以下。 ^[15] 

玻璃棉能夠吸聲的原因是由於內部的玻璃纖維相互交錯、結構蓬鬆，超細玻璃棉內部具有大量內外連通的微小孔隙和孔洞。當聲波入射到玻璃棉之上時，聲波就可以順着孔隙進入到材料的內部，這樣就能引起空隙中空氣分子的振動。因為空氣的粘滯阻力，空氣分子和孔隙壁間的摩擦力，聲能被轉化為熱能從而損耗。 ^[16] 

離心玻璃棉的吸聲特性不但與厚度和容重有關，也與罩面材料、結構構造等因素有關。在建築應用中還需同時兼顧造價、美觀、防火、防潮、粉塵、耐老化等多方面問題。

抗菌防黴，耐老化、抗腐蝕保證健康環境。

可隨意切割隨意成型。

通過標準澳洲及新西蘭 AS/NSZ4859.1認證 SGS認證 MSDS認證歐盟 CE認證 CE防火等級認證國標 GB/T13350-2017 ^[1]  適用範圍運用於工業廠房、庫房、公共設施、展覽中心、商場、以及各類室內遊樂場、運動場館等建築的絕熱保温、吸音降噪。

利用能源、節能降耗可能是一個擺脱能源危機的有效途徑，而建築保温及各類熱工設備的保温絕熱，已經是節能的重要措施。玻璃棉及其製品具有不燃、不蛀、不變形、不黴、輕質等優點，這是一種高效的節能材料。 ^[9] 

建築絕熱保温材料是建築節能的物質基礎，這種材料由於性能優良且具有良好的保温技術，在建築和工業保温中通常可以起到事半功倍的效果。玻璃棉具有優異的保温和裝飾效果，在建築保温方面有着良好應用。 ^[9] 

由於人們對環境保護意識的增強，噪聲污染對人們的健康和日常生活的危害引起人們的重視，建築的吸聲功能在建築功能中的地位也逐步提高。對於一般建築物而言，吸聲材料並不需單獨使用，這種吸聲功能通常是與保温絕熱及裝飾等其他新型建材相結合而實現的。所以，玻璃棉具有良好吸聲性能，在改善建築物的吸聲功能方面，其有其他材料所無法替代的作用。 ^[9] 

由於全球能源日益緊張，世界各國，尤其是歐美髮達國家，對節能技術給予了充分的重視 。近些年來，各國在建築設計與施工 、建築節能法規的制定和實施 、新型建築材料的開發和應用、建築節能認證和管理等方面做了很多工作。根據研究，全球玻璃棉主要應用於住宅保温領域，其中西歐國家、北美的住宅市場的回暖以及住宅標準的提高是增長的主要因素。並且，在亞太地區，保温材料玻璃棉的應用大部分侷限於工業以及商業建築領域，住宅市場的大門受技術推廣與國民的經濟水平的限制仍然未曾真正打開。隨着各個國家對住宅節能標準的制定以及相關行業頭部企業的技術引入，住宅市場藴藏了巨大的市場機會。 ^[10] 

離心玻璃棉在建築使用中，表面往往要附加有一定透聲作用的飾面，如小於0.5mm的塑料薄膜、金屬網、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來的吸聲特性。離心玻璃棉具有防火、保温、易於切割等優良特性，是建築吸聲最常用的材料之一。但是由於離心玻璃棉表面無裝飾性，而且會有纖維灑落，因此必須製成各種吸聲構件隱蔽使用。最常使用也是造價最低廉的構造是穿孔紙面石膏板的吊頂或做成內填離心玻璃棉的穿孔板牆面，穿孔率大於20%時，基本能夠完全發揮出離心玻璃棉的吸聲性能。為了防止玻璃棉纖維灑出，需要在穿孔板背後附一層無紡布、桑皮紙等透聲織物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。與穿孔紙面石膏板類似的面板還有穿孔金屬板（如鋁板）、穿孔木板、穿孔纖維水泥板、穿孔礦棉板等。

玻璃棉板經過處理後可以製成吸聲吊頂板或吸聲牆板。一般常見將80-120kg/m3的玻璃棉板周邊經膠水固化處理後外包防火透聲織物形成既美觀又方便安裝的吸聲牆板，常見尺寸為1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110Kg/m3的玻璃棉的表面上直接噴刷透聲裝飾材料形成的吸聲吊頂板。無論是玻璃棉吸聲牆板還是吸聲吊頂板，都需要使用高容重的玻璃棉，並經過一定的強化處理，以防止板材變形或過於鬆軟。這一類的建築材料既有良好的裝飾性又保留了離心玻璃棉良好的吸聲特性，降噪係數NRC一般可以達到0.85以上。

在體育館、車間等大空間內，為了吸聲降噪，常常使用以離心玻璃棉為主要吸聲材料的吸聲體。吸聲體可以根據要求製成板狀、柱狀、錐體或其他異型體。吸聲體內部填充離心玻璃棉，表面使用透聲面層包裹。由於吸聲體有多個表面吸聲，吸聲效率很高。

在道路隔聲屏障中，為了防止噪聲反射，需要在面向車輛一側採取吸聲措施，往往也使用離心玻璃棉作為填充材料、面層為穿孔金屬板的屏障板。為了防止玻璃棉在室外吸水受潮，有時會使用PVC或塑料薄膜包裹。

玻璃棉板是玻璃棉中加入適量的熱固性樹脂膠黏劑加工形成的具有一定剛度的板狀絕熱材料。玻璃棉板適用於對環境要求較高的場所，如高檔公寓、會所辦公室等。 ^[23] 

玻璃棉卷氈是以玻璃纖維為主要原料，經滾壓制成的厚度在20毫米以上柔性的氈狀材料。玻璃棉卷氈適用於包紮各種形狀的暖通空調風管。 ^[23] 

玻璃棉管殼是以玻璃棉、玻璃棉氈為主要原料，加入少量熱固性膠黏劑，經卷管、壓制定形制成的管狀或半管狀製品。為提高強度、便於施工，常在表面上粘貼牛皮紙、玻璃布、塑料薄膜或金屬箔。玻璃棉管殼常在建築上用作供暖管線的絕熱、保温。 ^[23] 

玻璃棉在吸聲材料中的應用佔有很大份額,這類材料的直徑極小視為微米級材料，性脆，施工和安裝過程中是容易折斷並且產生細微的纖維粉塵散落從而污染現場環境，且影響人們的呼吸，在其散落到人體的皮膚表面時還會引起刺癢的症狀，其紮在皮膚上也會使皮膚刺癢，有少數人出現皮膚過敏，長年與玻璃纖維接觸的工人容易發生接觸性皮炎，可患結膜炎和角膜炎，嚴重者可見角膜混濁和局部膿腫。如果超細玻璃絲棉粉塵顆粒進入肺裏，會使肺部產生硬化現象。長期在這種環境中工作的人患石棉肺的幾率較大，其主要病理的改變是肺間質纖維化和胸膜纖維化。 ^[24]