本发明涉及玻璃纤维，特别是一种玻璃成份中无氟﹐无硼的环保低能耗的玻璃纤维，熔解过程中无空气污染。与ECR玻璃(无硼无氟玻璃)一样无硼氟等低熔点助融剂，但在原料中引入了玻璃质矿物珍珠岩，有效降低了配合料的熔化温度，加速了玻璃的形成，降低了能耗。
背景技术：
E玻璃(无碱玻璃)为目前市面上最为通用的玻璃纤维，应用于玻璃钢，电子材料等。E玻璃的通用成份为SiO2为52-56％，B2O3为5-12％，Al2O3为12-16％，CaO为16-19％，MgO为3-6％(U.S.PatNo.2，334，961)，E玻璃窑炉所排放出的气体主要特点是含有硼和氟的化合物有较高的蒸气压(其意味着较易被蒸发出来)，当窑炉内被蒸发的气体通过热交换器时，开始被冷凝下来，在此冷凝的过程中有许多的化学和物理反应同时发生，它使得整个工艺流程更加复杂。冷凝的产物不仅仅只是受其个别成份的特性影响，而且受其热力学平衡情况影响。冷凝物含有三项主要成分:硼酸盐、硫酸盐.及氟化物，同时各化合物之间存在相互的反应，特别是硼与氟形成氟化硼BF3或是BF4的络合物。
在较高的温度(870℃以上)冷凝物主要是碱盐(钠和钾)和碱土(钙)；例如Na2SO4，CaO-B2O3和玻璃相的SiO2+CaO-B2O3，这些化合物大多被凝结于热交换机排气烟囱的下段。再较低温下一个很重大的水解作用发生，其结果是产生酸性化合物(HF，H2SO4和H3BO3)。当温度低于约在315℃时，不同形式的硼酸开始凝结；根据温度它们可能会是B2O3-3H2O，H3BO3或HBO2。其它酸性化合物也在低于205℃开始被凝结，最后是HF在低于38℃时被凝结。
基于以上E玻璃因有氟硼等污染物，排放后造成空气污染，因此E玻璃的熔炉必须要有废气处理。
ECR玻璃作为正在推广的玻璃纤维，是一种无硼无氟玻璃，ECR玻璃的通用成份为SiO2为55-62％，Al2O3为12-16％，CaO为20-25％，MgO为2.5-6％，Na2O+K2O为0-1.5％，由于其原料采用天然非金属矿，导致配合料熔化温度较高，玻璃形成速度较慢，消耗较多的能量，增加了生产成本。
连续玻璃纤维的大规模商业化生产包括将主要由本质上是结晶或基本上结晶的矿物构成的配合料熔融。这些结晶原材料到玻璃态的转化需要在熔融过程中消耗大量的能量。考虑到伴随结晶材料的大量的能源投入，玻璃质或非晶矿物有时已经被用于玻璃组合物的生产。玻璃质或非晶结构能够减少熔融过程中消耗的能源的量。
珍珠岩是以玻璃质形态天然存在的矿物。珍珠岩还未被广泛用作玻璃纤维生产中的原料，这部分归因于其组成参数。珍珠岩的主要成分为SiO2、Al2O3和碱金属氧化物(R2O)。SiO2典型地在珍珠岩中以约70-约75wt％的量存在。Al2O3典型地在珍珠岩中以约12-约15wt％的量存在。碱金属氧化物典型地在珍珠岩中以约3-约9wt％的量存在。这些参数与多种广泛使用的玻璃组合物的组成要求冲突，例如，包括E型玻璃和ECR型玻璃的那些组成要求。
E型玻璃组合物适于形成玻璃纤维。因此，大多数用于增强应用(例如聚合物增强应用的玻璃纤维)由E型玻璃组合物形成。E型玻璃组合物通常限制碱金属氧化物的量不超过2％。珍珠岩的高碱金属氧化物含量与此限制不符，且致使珍珠岩很大程度上不适合在用于生产E型玻璃组合物的批料组合物中使用。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对上述现有技术的缺陷而提供一种无硼无氟环保低能耗的玻璃纤维，其玻璃液相温度较低，且具有良好纤维抽丝成型性，同时玻璃内的气泡数也在可接受的程度。
为达到上述目的，所采取的技术方案如下：
一种环保低能耗的玻璃纤维，所述玻璃纤维原料包括以下重量份的组分：
SiO2为55-70份，Al2O3为9-13份，Na2O+K2O 7-18份，金属氧化物9-20份，珍珠岩10-30份，所述金属氧化物为CaO、MgO、TiO2和ZrO2中的一种或几种。
本发明还具有以下附加技术特征：
优选的，所述玻璃纤维原料包括以下重量份的组分：
SiO2为60份，Al2O3为10份，Na2O+K2O 10份，金属氧化物15份，珍珠岩20份。
优选的，所述金属氧化物包括CaO、MgO和TiO2。
优选的，金属氧化物为CaO、MgO和ZrO2.。
优选的，所述玻璃纤维制备时使用密闭式融炉。
本发明还提供一种含有上述的玻璃纤维的玻璃钢。
本发明提供了可纤维化的玻璃组合物，所述玻璃组合物由包含至少15wt％的玻璃质矿物珍珠岩和至少5wt％的钠源的批料组合物形成，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少50wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少60wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
以上之配方为本发明精心调配研究之结果，为达到玻璃之质量，于融制玻璃时必须使用密闭式融炉防止配方中原料的挥发，适度搅拌使玻璃均质化，降低玻璃液相温度，此乃玻璃融制及抽丝操作技术，此并不包括于本发明所揭露的玻璃组成内。
本发明的优点是：本发明的玻璃纤维在熔制过程中无空气污染，与ECR玻璃(无硼无氟玻璃)一样无硼氟等低熔点助融剂，但在原料中引入了天然玻璃质矿物珍珠岩，有效降低了配合料的熔化温度，加快熔解速度，从而加速了玻璃的形成，降低了能耗；
本发明的玻璃纤维降低了玻璃中的气泡﹐提升玻璃纤维的质量及拉丝效率，玻璃纤维的软化点为800--850℃﹐拉丝温度为1200-1250℃，玻璃的液相温度比玻璃的拉丝温度低于50℃以上，玻璃内的气泡数小于1个/公克。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1：本发明涉及一种环保低能耗的玻璃纤维，所述玻璃纤维中各组分的含量如下，单位以kg计，
SiO2为55kg，Al2O3为9kg，Na2O+K2O7kg，金属氧化物9kg，珍珠岩10kg，所述的金属氧化物为CaO、MgO和TiO2按照任意比例组成的混合物。
按照以下方法制备玻璃板：
(1)按照配比称取各组分，进行充分均匀混合，形成混合物；
(2)将混合物放在白金坩埚内，再以电炉1400-1450℃的温度，熔解6至8小时，熔解过程中，并以白金搅拌棒搅拌2-3小时，以促进玻璃中各组成成份之均匀性，形成玻璃膏，然后将玻璃膏倒入金属模板中冷却成型为板状。
此时，针对各玻璃样品进行检测，可分别得到玻璃软化点、抽丝温度、玻璃液相温度和玻璃内的气泡数等。
本发明在检测玻璃样品之特性值时，主要系依下列方法进行检测：
1)抽丝温度(单位:℃)检测：参照美国材料试验协会(American Society for Testing and Materials，以下简称ASTM)所订定之编号C965-96检测标准，将玻璃放在坩埚中熔融后，放入铂合金转子，测量转子之转速与扭力的关系，导出玻璃在高温下温度与黏度的对应曲线后，得到玻璃膏黏度为103poise时的对应温度。
2)玻璃液相温度(单位:℃)检测：系参照ASTMC829-81，将小于850μm之玻璃屑放入白金皿中，置于梯度炉24小时后，以显微镜测量玻璃之结晶情形，判定其液相温度而得。
3)玻璃软化点︰依ASTM C338-93(2008)Standard Test Method for Softening Point of Glass测试标准。
4)玻璃气泡数：以放大显微镜观察玻璃块内的小气泡数，并除以重量，得到单位重量的气泡数。
根据上述配比作成的玻璃纤维的软化点为800--850℃﹐拉丝温度为1200-1250℃，玻璃的液相温度比玻璃的拉丝温度低于50℃以上，玻璃内的气泡数小于1个/公克。
实施例2：所述玻璃纤维中各组分的含量如下：SiO2为60kg，Al2O3为10kg，Na2O+K2O10kg，金属氧化物15kg，珍珠岩20kg，所述的金属氧化物为CaO、MgO和ZrO2按照任意比例组成的混合物，制备方法同实施例1。
实施例3：本发明涉及一种环保低能耗的玻璃纤维，所述玻璃纤维中各组分的含量如下：
SiO2为70kg，Al2O3为13kg，Na2O+K2O18kg，金属氧化物20kg，珍珠岩30kg，所述的金属氧化物为CaO和MgO组成的混合物。
以上实施例所制备的玻璃性能检测如表1：
表1玻璃性能效果检测
如表1所示，实施例的无硼无氟玻璃纤维，具有良好的拉丝成形性，玻璃软化点(800-850℃)也比E玻璃和ECR玻璃低(E玻璃软化点855℃，ECR玻璃软化点880℃)。且玻璃液相温度均低于抽丝温度50℃或更低。
本发明的实施方式和E玻璃、ECR玻璃的工业生产程序类似，系将前述组成所对应的原料，均匀混合后，导入一玻璃熔解槽，并在1400～1450℃下熔解成玻璃膏，用已知的抽丝方式(如透过白金抽丝盒抽丝和类似的方法)，将玻璃膏拉制成玻璃纤维，然后经由纺丝、加工等工程，制成前述的玻璃纤维产品型态。
因本发明的玻璃纤维，具有低软化点和无污染成份，也有优越的纤维抽丝成型性，极适合用于玻璃钢的补强材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。