Способ получения стекловолокнистых материалов

 

Изобретение может быть использовано на заводах, изготавливающих высокотемпературоустойчивые теплоизоляционные материалы на основе кремнеземного волокна, которые применяются в различных отраслях науки, техники , производства. Изобретение направлено на повышение производительности , снижение расхода кислоты и воды и улучшение качества материала. Стеклянное супертонкое волокно .диаметром 1-3 мкм из натрийалюмосиликатного стекла, содержащего 20% оксида натрия, равномерно наматывают , на полую перфорированную оправку. Раствор кислоты концентрацией 15%, нагретый до температуры 95 С поступает внутрь полой перфорированной оправки с намотанным на нее стекловолокном , которая вращается со скоростью от 0,5 до 5 м/с, а во время сушки скорость вращения увеличивается до 15-20 м/с. Вода под действием центробежных сил проходит через материал , смывает раствор кислоты и продукты реакции, после чего ее от - водят через патрубок в нижней части корпуса установки. 6 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (504 С 03 С 25 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3

Ф4

;1

l;4 : 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .".3, ф ggQ -; (: ., А

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4004195/29-33 (22) 07. 01. 86 . (46) 30.12.87. Бюл. Р 48 (72) В. И. Волков, Э. Н.Журба, В.И.Шумский и E.М.Цветков (53) 666.189.211(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 804587, кл. С 03 С 25/06, 1981.

Патент СИА Р 3125476, кл. 156-24, опублик. 1964. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЧ СТЕКЛОВОЛОКНИС=

ТЫХ МАТЕРИАПОВ (57) Изобретение может быть использовано на заводах, изготавливающих высокотемпературоустойчивые теплоизоляционные материалы на основе кремнеземного волокна, которые применяются в различных отраслях науки, техники, производства. Изобретение направлено на повышение производительности, снижение расхода кислоты и воды и улучшение качества материала.

Стеклянное супертонкое волокно диаметром 1-3 мкм из натрийалюмосиликатного стекла, содержащего 20Х оксида натрия, равномерно наматывают на полую перфорированную оправку.

Раствор кислоты концентрацией 15Х а нагретый до температуры 95 С поступает внутрь полой перфорированной оправки с намотанным на нее стекловолокном, которая вращается со скоростью от 0,5 до 5 м/с, а во время сушки скорость вращения увеличивается до 15-20 м/с. Вода под действием центробежных сил проходит через материал-, смывает раствор кислоты и продукты реакции, после чего ее отводят через патрубок в нижней части корпуса установки. 6 табл.

13627

Изобретение относится к производ-ству стекловолокнистых материалов, а именно к способу получения температуроустойчивых кремнеземных материа5 лов, таких как ткань, лента, вата, и может быть использовано на заводах стекловолокна и других предприятиях.

Цель изобретения — повышение производительности, снижение расхода кислоты и воды и улучшение .качества материалов.

Пример 1. Для опыта используют стеклянное супертонкое волокно диаметром i 3 мкм из натрийалюмосиликатного стекла, содержащего 20Х оксида натрия, которое применяют при производстве кремнеземного волокна

-СТВК-11 (ТУ 6-11-148-76). Волокно в 20 виде холста равномерно наматывают на полую перфорированную оправку. Иасса волокна составляет 5 кг.

В процессе обработки на материал подают раствор кислоты из расчета 25

30 л/ч на 1 кг обрабатываемого волокна, исходя из того, что это количест- во должно быть достаточно для полного выщелачивания несиликатной составляющей стекловолокнистого материала, 30 создания преимущественной среды реагента в месте контакта с материалом, обеспечивающей полную нейтрализацию продуктов реакции и исключающую возможность образования неоднороднîro по ЗВ химическому составу материала. Раствор кислоты концентрацией 153, нагрео тыи до 95 С, поступает внутрь полой перфорировачной оправки с намотанным на нее стекловолокном, которая враща- 40 ется со скоростью 0,5-5,0 м/с, что приводит к изменению центробежных сил и времени контакта раствора с материалом. Временной режим обработки материала 30 мин подбирают таким обра. зом, чтобы отходящий раствор имел сла. бо кислую среду, рН 4-5, а остаточное содержание в.стекловолокне оксидов несиликатных компонентов (Na 0, К О) было в соответствии с ТУ 6-11 в 50

148-76, т.е. не более 1Х.

Для анализа образцы стекловолокна отбирают по толщине обрабатываемого слоя, После выщелачивания,, перед отмывкой стекловолокна, прекращают подачу раствора кислоты и в течение 3 мин увеличивают скорость вращения барабана с материалом до 20 м/с с целью

21 2 максимального удаления реакционного раствора. Затем скорость вращения барабана снижают до первоначальной и включают подачу дистиллированной воды, нагретой до 60 С. Вода под действием центробежных сил проходит через материал, смывает раствор кислоты и продукты реакции, после чего ее отводят через патрубок в нижней части корпуса установки.

Степень отмывки определяют величиной рН водной вытяжки обрабатываемого материала, которая должна соответствовать 6,4-7,2. Отжим волокна до влажности не более 35Е осуществляют в течение 5 мин при скорости вращения оправки с материалом до 10-20 м/с.

Параметры обработки, качество волокна по внешнему виду и химический состав полученного материала представлены в табл. 1 и 2.

Приведенные данные показывают, что с увеличением скорости вращения оправки с волокном содержание оксида натрия в волокне уменьшается. Это обусловлено более интенсивной подачей раствора кислоты к обрабатываемому материалу. Дальнейшее повышение скорости вращения- оправки, более

5 м/с приводит к увеличению содержания оксидов щелочных металлов в .волокне, что связано с уменьшением времени контакта реагирующего раствора с волокном вследствие увеличения центробежных сил. Это влечет за собой увеличение времени обработки и снижение производительности процесса.

Пример 2. Для сравнения проведена обработка натрийалюмосиликатного волокна по известному способу.

С этой целью обрабатываемое волокно массой 1 кг наматывают на перфорированную оправку. Оправку помещают в цилиндр, имеющий патрубки для подачи и слива раствора кислоты. Параметры обработки приняты аналогичными параметрами, указанным в примере 1.

Оправку с волокном фиксируют по торцам и уплотняют прижимными устройствами, Раствор кислоты концентрацией

153 подают внутрь полой перфорированной оправки с волокном под давлением

0,3-1,0 кгс/см . Затем .волокно промывают дистиллированной водой с темпео ратурой 60 С. Сушку полученного волокна осуществляют в отдельной сушильной камере. з 13627

Параметры обработки, химический ! состав и вид волокна представлены в табл., 3, 4.

Из полученных данных видно, что да- 5 же при меньшей массе обрабатываемого материала содержание оксидов щелочных металлов в 1,5-2 раза вьппе, чем в волокне, полученном по изобретению.

Кроме того, в волокне, располагав- 1р шемся у торцов в местах уплотнений, были видны невооруженным глазом солевые участки в виде комочков. Температура спекания этих участков 500600 С, в то время как у чистого во- 15 о локна 1450 С. При повьппении давления под действием которого подается раствор кислоты, качество волокна несколько улучшается, однако полностью исключить эти включения не представ- 2р ляется возможным. Увеличение времени вьпцелачивания приводит к снижению производительности по сравнению с изобретением.

Пример 3. Для опыта исполь- 25 зуют стеклянную ткань толщиной 0,58 мм сатинового переплетения. Ткань вырабатывают из комплексной крученой стеклонити линейной. плотностью

200 текс из элементарных нитей диа — 30 метром 6+1 мкм, вытянутых из натрийалюмосиликатного стекла на спиртовоканифолевом замасливателе.

Ткань в количестве 15,0 с (8,5 кг) наматывают на перфорированную опРавку. Учитывая более разреженную структуру ткани по сравнению с холстом из стекловолокна, количество обрабатываемого материала в данном случае было больше. 40

Параметры кислотной обработки, отмывки и сушки, а также качество ткани представлены в табл. 5, 6.

Результаты приведенные в табл. 5, 6, показывают, что для тканых материа-45 лов сохраняется зависимость остаточного содержания в них оксидов щелочных металлов по мере увеличения скорости вращения оправки, на которую намотан обрабатываемый материал, àíà- 5р логичная стекловолокнистому холсту.

При этом на ткани по внешнему виду не было обнаружено никаких повреждений и остаточных солей, которые могут привести к разупрочнению материала.

Обработку стеклоткани по известному способу осуществить не представ21 ляется возможным ввиду громоздкости установки, больших материальных и производственных затрат, Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить кремнеэемные материалы со стабильными свойствами и улучшенного качества. Кроме тоro увеличивается производительность процесса в 2-3 раза, уменьшается расход реагента (кислоты) в 1,5 раза эа счет более интенсивного контакта его под воздействием центробежных сил с обрабатываемым материалом, расход воды на отмывку обработанных материалов в 3 раза также эа счет интенсивного контакта ее с материалом. Следовательно,данньп способ позволяет сократить материальные затраты на получение высокотемпературоустойчивых кремнеземных материалов, особенно имеющих повышенную реакционную способность и образующих соответственно большое количество продуктов реакции, которые, при прочих равных условиях, оказывают отрицательное воздействие на качество обрабатываемых материалов.

Формула и з о б Р е т е н и я

Способ получения стекловолокнистых материалов путем их намотки на оправку, установки оправки в рабочий орган, обработки стекловолокнистого материала раствором кислоты принудительным прокачиванием его через обрабатываемый материал с последующей отмывкой и сушкой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности, снижения расхода кислоты и воды и улучшения качества материалов, принудительное прокачивание раствора кислоты ведут через полый перфорированный барабан, в ко тором устанавливают оправку, причем барабан вращают во время обработки стекловолокнистых материалов раствором кислоты и отмывки водой со скоростью 0,5-5,0 м/с, а во время сушки скорость вращения увеличивают до 15-20 м/с, при этом подачу раство-, ра кислоты и воды осуществляют непрерывно во внутреннюю поверхность стекловолокнистых материалов равномерно по всей ширине.

1362721

Таблица 1 рвание ИачО в в слое мя або всход раствора ислоты, л/ч о- асса Темпера- P сть волокна, тура ра- к аще- кг створа я б кислоты, общий à t кг бана С олокна

C воло кии ном среднем

0,28 0,26 0,26 Чистое блестящее

1 О;5 5

15

150 ЭО

30

2 2,75 5

0,19

0,21

150 „30

0,20

Однородное волокно

Беэ включений

3 5,0 6

0,16

150 30

0,18

0,18

4 6,5 5

150 30

0,41

0,38

0,40

То ве

Таблица 2 я Качество отвима, влантзим ность волокна,X в спое ки, в сл ход воды, рекя п>ыв сть и,к ий на .к волоки утрени рух» к внутpew

1 5 0,5 60 250 50 10 . 6,9 6,4 6,1 10 5 34 32 29

2 5 2,75 60 250 50 10 6,6 6,9 6,9 15 5 24 !8 10

3 5 5,0 60 250 50 10 6,8 7>0 7,2 20 5 19 19 10

4 5 6,5 60 250 50 10 6,7 6,9 7,t 22 5 19 18 11

Таблица 3 енннй вид. окна после аботки

Содернание Na O s волокне е обработки, Х

Вариант Давлен нц са во на,кг середина нивиий рец ерхний орец

0,76

0,32

0,8!

50 30

0,3 1,0 98

0,79

То зе

0>30

0,31

0,80

15

2051095

3101095

0,76

0,74

15

50 рн про ачив а ии ра твора гс/ск мпе ра- асх тура рас раста ора кисл кислоты, /ч нцентация ра вора слоты, еще ия б бан и о анке, с ивий волокло сле ботки

В середине волокно чистое однородное в местах уплотнений по торцам нме>отся нераствор>ве>е комочки солей

В никнем торце в месте уплотнения имеются мостовые кокочки солей

1362721

Таблица 4

В ариан т Давле- асса

Качество отмывки,рН водной вытяжки емпетжим и сушка ремя о тмывки,мин атура оды, С тмыв амого ние при подаче

ВОДЬ1, кгс/см сере- нижний дина торец верхний олокна, кг торец

85 10 6,0 6,2

85 10 6,2 6,3

85 10 65 67

Таблица 5

Вариан оличество об атываемой тк ни

Копне трация раста ра ки ло tbt одериание Na 0 в кани (постоям.) ненннй вид поученной ткани орость ащеиня рабана с ремя браотки аскод раство а кислоты, /ч. кислоты, С на 1кг обраба тываемой тк ни кг

1 05 150 85 95

15 . 255 30

0,42 0,40 0,40

Равномерная чистая, блестящая ткань бее повревдеиий

2 2,75 15,0 8,5 95

3 5,0 15,0 8,5 95

4 6,5 15,0 8,5 95

15 255 30

15 255 30

l5 255 30

0,53 0,51 0,58 То не

0,68 0,67 0,64

0,82 0,80 0,80

25 о

/ Таблица 6

Ско- емпе

Вариант Количество отмываемой ткани ачество отмывки, рН одной вытявки в слое

Время отмыв ячество отвнма, влаиость,2, в слое рема

TXHM атур оды, С ки,мин

I аруа- сред- внутом !нем реннем внутреннем ар ом кг

8 5 0 5 60 250 25 10

6,4

10 10 31 29 28

8,5 2,75 60 250 25 10

8 5 5 0 60 250 25 10

815 6,5 60 250 25 1О

6,9

15 10 28 27 21

20 10 25 23 20

7,0

6 7 6,9 6,9

22 10 22 22 20

ВНИИПИ Заказ 6346/16 Тираж 428

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4! 15

2 15 3 15 4 15

0,3 1,0 60

05 10 60

101060 рость в ращения ба рабана при от мывке, об/мин

Расход воды при от мывке, л/ч

6,7 6>5

6,7 6 ° 7

6,8 7,1

6,1 В соответствии с описа6,2 нием сушка материала произ6,4 водится в отдельном устройстве