絕熱用玻璃棉及其制品渣球含量檢測技術研究

渣球含量是評價絕熱用玻璃棉及其制品品質的關鍵物理指標之一，指在規定條件下，玻璃棉中未被完全纖維化、仍保持顆粒狀的玻璃質顆粒的質量百分比。渣球含量過高會顯著降低材料的絕熱性能、增加堆積密度并可能導致纖維脫落，影響使用安全與耐久性。因此，準確檢測渣球含量對產品質量控制及工程應用至關重要。

一、檢測項目：方法及原理

渣球含量檢測的核心是通過物理分離方法將纖維與渣球有效分離，并精確測定渣球質量占比。主要檢測方法包括標準篩分法及氣流分離法。

1. 標準篩分法

• 原理：利用玻璃棉纖維與渣球在幾何尺寸和形態上的差異，通過水流沖洗和機械振動，使直徑遠小于篩孔尺寸的纖維隨水流通過篩網，而尺寸較大的渣球則被截留在篩網上，從而實現分離。經干燥、稱重后計算渣球含量。

• 操作流程：
  a. 取樣：從樣品中多點取樣，稱取約10g（m）代表性試樣，精確至0.1mg。
  b. 分離：將試樣置于（25µm±1.5µm）的標準篩上，在（1000mL/min±200mL/min）的水流下沖洗，并輔以機械振蕩或手工攪拌，直至無纖維通過篩網。
  c. 收集與干燥：將截留在篩網上的渣球全部轉移至稱量皿中，在（105±5）℃的烘箱中干燥至恒重，隨后移入干燥器中冷卻至室溫。
  d. 稱重與計算：稱量渣球的質量（m?），精確至0.1mg。渣球含量（C）按公式計算：C = (m? / m) × 100%。

2. 氣流分離法

• 原理：基于纖維與渣球在氣流中沉降速度的顯著不同。在垂直氣流中，密度低、比表面積大的纖維容易被氣流攜帶至上部分離室并被收集，而密度大、沉降速度快的渣球則因重力作用沉降到下部的收集裝置中。

• 操作流程：
  a. 取樣與稱重：同上。
  b. 氣流分離：將試樣置于專用氣流分離裝置的上部進樣口，調節氣流速度至規定值，使纖維與渣球在氣流場中分離。
  c. 收集：分別收集被氣流帶走的纖維和沉降下來的渣球。
  d. 稱重與計算：稱量沉降室內收集到的渣球質量（m?），計算渣球含量。

方法對比：篩分法設備簡單、成本低，是國內外標準廣泛采用的傳統方法；氣流法分離效率高、人為誤差小，但設備相對復雜。目前，標準篩分法是應用為普遍的仲裁方法。

二、檢測范圍：應用領域與需求

不同應用領域對玻璃棉制品的熱學、力學及安全性能要求各異，因此對渣球含量的控制限值也不同。檢測需求覆蓋以下主要領域：

1. 建筑絕熱領域：用于墻體、屋頂、樓板的保溫隔熱。要求渣球含量低（通常≤5.0%），以確保良好的保溫性能和施工柔韌性，避免因渣球存在形成熱橋或導致材料粉化。

2. 工業裝備與管道保溫：用于高溫管道、儲罐、工業窯爐的保溫。此領域不僅要求低渣球含量（如≤7.0%），還對渣球的耐溫性有要求，以防止在高溫下渣球熔融或引發纖維性能劣化。

3. 空調通風系統：用于制作風管保溫層。要求嚴格控制渣球含量（通常≤3.0%），以防止纖維和渣球在氣流沖刷下脫落，污染空氣品質或堵塞系統。

4. 交通運輸領域：用于船舶、軌道車輛等的保溫隔聲。要求極為嚴格，渣球含量通常要求≤1.0%，以保證在振動環境下纖維結構的穩定性和長期的健康安全。

5. 特殊應用領域：如核電站保溫、高溫過濾材料等，對渣球含量有近乎零容忍的極高要求，需采用更精密的檢測手段進行控制。

三、檢測標準：國內外規范

為確保檢測結果的準確性、重現性和可比性，檢測過程必須嚴格遵守相關、行業及標準。

• 中國標準（GB）：

  • GB/T 13350-2017《絕熱用玻璃棉及其制品》：該標準是產品規范和檢測的根本依據，詳細規定了渣球含量的技術要求（如板、管、毯的渣球含量限值）和篩分法檢測程序。

  • GB/T 5480-2017《礦物棉及其制品試驗方法》：提供了渣球含量檢測的通用和詳細方法，包括取樣、分離、計算等具體步驟，是執行檢測的核心操作標準。

• 與國外標準：

  • ISO 8144-1:2022《絕熱制品 建筑設備用工業用礦物棉（MW）制品的表征 第1部分：對粘結劑和渣球含量的要求》：提供了通用的技術規范。

  • ASTM C612-22《Standard Specification for Mineral Fiber Block and Board Thermal Insulation》（美國材料與試驗協會標準）：規定了包括玻璃棉在內的礦物纖維保溫板的性能要求，其中包含對渣球含量的相關描述和測試指引，通常引用ASTM C系列的相關測試方法。

  • EN 13162:2012+A1:2015《Thermal insulation products for buildings - Factory made mineral wool (MW) products - Specification》（歐洲標準）：對建筑用工廠制礦物棉制品提出了明確的渣球含量限值。

四、檢測儀器：主要設備及功能

完成渣球含量檢測需一套專用儀器設備，共同確保分離、干燥和稱量過程的精確性。

1. 標準試驗篩：

   • 功能：核心分離裝置。通常為直徑100mm或200mm的圓形篩，篩網孔徑為25µm，并配有篩底和篩蓋。其網孔尺寸的精確性和一致性是保證分離效果的關鍵。

2. 渣球含量分析裝置：

   • 功能：一套集成化設備，通常包括：

     • 沖洗裝置：提供穩定流速和壓力的去離子水或純水。

     • 振蕩器：固定試驗篩并提供穩定的水平或旋轉振蕩，輔助纖維與渣球分離。

     • 分離裝置主體：用于固定篩具并承接沖洗水流。

3. 干燥箱：

   • 功能：用于烘干濕渣球至恒重。要求控溫精度高，溫度均勻性好，通常工作溫度范圍為（105±5）℃。

4. 分析天平：

   • 功能：用于精確稱量原始試樣和干燥后渣球的質量。要求具有高精度，通常感量不低于0.1mg。

5. 干燥器：

   • 功能：內置變色硅膠等干燥劑，用于冷卻烘干后的渣球樣品，防止其在冷卻過程中吸收空氣中的水分，影響稱量準確性。

6. 氣流分離儀（若采用氣流法）：

   • 功能：通過內置風機產生穩定可控的氣流，配備纖維收集袋和渣球收集杯，實現纖維與渣球的自動、分離。

綜上所述，絕熱用玻璃棉及其制品的渣球含量檢測是一項標準化、精細化的測試工作。通過嚴格遵循標準方法，使用合格的檢測儀器，并針對不同應用領域的具體要求進行判定，能夠有效保障玻璃棉產品的質量與工程應用的可靠性。