Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна

 

Изобретение относится к оборудованию по производству стеклянного волокна. Целью изобретения является повышение стабильности процесса модифицирования и прочности волокна за счет оптимизации термодинамических параметров паровой фазы модификатора. В способе получения непрерывного кремнийсодержащего волокна замасливатель - парафиновую эмульсию на поверхность волокна в процессе его формования концентрацией не более 10 мас.% наносят при 60-64°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (k9) (1! ) (s()s С 03 С 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774399/33 (22) 26.12.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (71) Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН УССР (72) Г.П.Бойко и Н.И.Губарени (53) 666.189.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1346603, кл. С 03 С 25/02, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНА

Изобретение относится к химической технологии, в частности к производству волокон из кремнийсодержащего сырья, например горных пород типа базальтов.

Целью изобретения является повышение стабильности процесса модифицироаа. ния и прочности волокна за счет оптимизации термодинамических параметров паровой фазы модификатора, Нанесение на поверхность волокна в процессе его формования парафиновой эмульсии при 60-64 С и расходе не более

0,18-0,20 л/кг волокна обеспечивает создание на поверхности волокна дополнительных активных центров без образования летучих компонентов, что имеет место при их термодеструкции при проведении процесса модифицирования, например, в диапазоне температур 130-230 С, а только лишь за счет распыления легкоплавких компонентов, таких как парафин и стеарин, входящих в состав парафиновой эмульсии.

Легкоплавкие компоненты, образуя расплав при 60 — 64 С, взаимодействук)т с поверхно(57) Изобретение относится к оборудованию по производству стеклянного волокна.

Целью изобретения является повышение стабильности процесса модифицирования и прочности волокна за счет оптимизации термодинамических параметров паровой фазы модификатора. В способе получения непрерывного кремнийсодержащего волокна замасливатель — парафиновую эмульсию на поверхность волокна в процессе его формования концентрацией не более 10 мас. jc, наносят при 60-64 С, 1 табл. стью горячего волокна по его наиболее активным центрам, связывая остальные компоненты эмульсии, и при последующем отверждении обеспечивают прочное сцепление с активными участками поверхности волокна, способствуя в дальнейшем релаксации напряжений, возникающих в волокне при его эксплуатации, защите поверхности от влияния физико-химических факторов окружающей среды, и прочность волокна, таким образом, увеличивается. Предлагаемый интервал температур для обработки волокна модификатором при его расходе не более 0,18-0,20л/кг волокна обеспечивает создание реакциойной зоны в процессе модифицирования с незначительной концентрацией летучих частиц, обладающих менее высокой энергией, а это способствуетстабилизации работы фильерного питателя, создает благоприятные условия эксплуатации установки в целом по выработке кремнийсодержащего непрерывного волокна, При температуре процесса модифицирова ния менее 60 С высокие прочностные

1691333 свойства получаемого волокна не достигаются, так как не обеспечивается расплавление парафина, стеарина и других легкоплавких компонентов парафиновой эмульсии и их реакционная способность снижается, При температуре процесса модифицирования выше 64 С из-за увеличивающейся термодеструкции компонентов парафиновой эмульсии нарушается стабильность процесса модифицирования, прочность волокна уменьшается, При расходе парафиновой эмульсии более

0,18-0,10 л/кг волокна паровая фаза модификатора содержит большое количество атомов и молекул водной среды (дисперсной среды эмульсии), что интенсифицирует охлаждение фильерного питателя, нарушая стабильность его работы. Кроме того, увеличение расхода парафиновой эмульсии сверх указанного обуславливает склеивание отдельных волокон, формируемых фильерным питателем, в пучки, которые в дальнейшем из-за полимеризации модификатора затвердевают, вызывая появление брака.

При расходе парафиновой эмульсии менее 0,18 — 0,20 л/кг волокна не обеспечиваются его высокие прочностные свойства.

Следовательно, укаэанные пределы температур процесса и расхода модификатора являются необходимыми технологическими параметрами его паровой среды, обеспечивающими стабильность процесса модифицирования и высокие прочностные свойства получаемых непрерывных кремнийсодержащих волокон. Использование предлагаемого способа обеспечивает

100%-ный выход высококачественного непрерывного волокна при .использовании всего поля фильерного питателя, Пример. Способ получения непрерывного кремнийсодержащег0 волокна осуществляют следующим образом. Плавят горную породу, например базальт Марнеульского месторождения. Температуру в плавильной части печи доводят до 1465 С, а в фидере — до 1370 С. На струйный питатель подают ток в пределах 8,8 — 8,9 А, на фильерн ый (плати нородиевый) и итател ь — 27 — 27,5

А. Вытекающие из фильер питателя струи расплава, охлаждаемые окружающим воздухом, заправляют в механические валки и при их скорости 3,4-3,6 мlмин получают непрерывное волокно диаметром 230-244 мкм (средние значения). В процессе вытягивания волокна обрабатывают парафиновой эмульсией с помощью распылителя-дозатора пневматического типа в цилиндрической сквозной камере, устанавливаемой на расстоянии 2,2 — 2,4 м от поля фильерного питателя. Требуемую температуру процесса модифицирования контролируют с помощью термопары, При получении волокна по прототипу цилиндрическую камеру устанавливают на расстоянии 0,15 — 0,2 м от поля питателя. В качестве расп ылителя-дозатора используют пневматический краскораспылитель производительностью 15-200 мл/мин, Рабочее дав/ ение сжатого воздуха

10 выбирают в пределах 0,2-0,25 МПа. B качестве модификатора используют парафиновую эмульсию (замасливатель) Бердянского завода стекловолокна следующего состава. мас.%: парафин 1,5; стеарин 0,8; вазелин

2,1; трансформаторное масло 2,2; препарат

0С-20 1,25; препарат Дцу 2,0; вода остальное (до 100%), Обработку волокон ведут при 20 — 160 С, после чего полученные базальтовые волокна подсушивают в течение 1 сут при

20 — 25 С, относительной влажности окру-.. жающей среды 60-65% и испытывают на

20 прочность при разрыве (о, Мпа).

Примеры реализации способа приведены в таблице.

Как следует из таблицы, реализация способа по примеру 1 позволяет получать при температуре модификации 20 — 22 С отдельные не слипшиеся волокна по всему

30 полю фильерного питателя, т.е, использовать на 100% рабочую поверхность питателя (например, задействовать все 200 фильер применяемого платинородиевого питателя), однако получаемые волокна характеризуют35 ся сравнительно невысокой прочностью при разрыве. Повышение температуры процесса модифицирования до 60 — 64 С (пример 3) позволяет повысить прочность волокон до

Дифициров-ания (пример 4) позволет сохранить стабильность процесса модифицирования при получении непрерывного кремнийсодержащега волокна, однако его прочность на разрыв снижается. При температуре процесса модифицирования 100—

120 С (пример 5) прочность волокна на разрыв еще в большей степени снижается, и нарушается стабильность процесса модифицирования, что выражается в выработке волокон с части площади фильерного питателя, составляющей 80-85% от всей его рабочей поверхности. В приведенных примерах расход модификатора составил

4й

55 0,18-0,20 л/кг волокна, При уменьшении . расхода модификатора до 0,10%-0,15 л/кг волокна хотя и имеет место его выработка по всему полю фильерного питателя, однако прочность на разрыв волокна имеет сравнительно невысокие значения. При увеличе367 МПа при высокой стабильности процес40. са. Дальнейшее повышение температуры мо16913:33 нии расхода модификатора до 0,3-0,4 л/кг волокна наблюдается слипание волокон, поле фильерного питателя задействуется лишь на 78-80 от всей его площади. Еще в большей степени нарушается стабильность процесса модифицирования при осуществлении способа получения непрерывного кремнийсодержащего волокна по прототипу (поле фильерного питателя задействовано на 70 — 757ь от всей его рабочей площади).

Использование предлагаемого способа получения непрерывного кремнийсодержащего волокна обеспечивает по сравнению с известным выравнивание температурного поля многофильерного питателя по всей пластине; наиболее рациональное его использование, а также стабилизацию выработки непрерывных грубых волокон диаметров всех существующих маро; практически способ позволяет получать непэерывные

5 волокна диаметром 80 — 400 мкм).

Формула изобретения

Способ получения непрерывного крем нийсодержащего волокна путем нанесения замасливателя — парафиновой эмульсии на

10 поверхность волокна в процессе его формования концертраций не более 10 мас, /,, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса модифицирования и прочности волокна за счет

15 оптимизации термодинамических параметров паровой фазы модификатора, замасливатель наносят при 60-64 С.

1

1

00 I

an I л

I I с5 X 1 ла!

tO I

<О Я 1 д р 1 ос! х во!

Ф L I оэ!

Ф

1- >Х

o m х и

Э Ф 1 а 1

Ф 10!0!

1

I

1

1

1

1

I

Io 1

Z 1 о

Ф 1

Cf.

Ф I

1

1

1 1

1 lO а

2 >Х

Ф X х

I X Я

1- Э о х о m

1 Z

e X

I l8 Х о о

С> (О ф д to

Y С

ol

o m

m IX

m L

v э о

X lя о с х х а

ы о Ф с

X и е

<Я (U э с

Е О с

Щ

Y о с о

1 а ео с сс с

Ф 5> О!

Э Ф

Оtl 1о с

Ф О с о

ы з <с О

zoz .0эа

С X OI (с о ае

z а я

3 о

Ф

z e

Э о о с m о

Ф о

Э

2l сс

z v .й Э

С 00

Э с>

I- СО

lO

1" an кл

ozx

L а

О О (0 îo с m

X I->X

eo e х н

Э Э (0 с а

Ф IЦ и

Э э

X с о сс с сс э о

<Ф, Я

I" Э

СР со

<о

<о м

CI (ч

<4 а (О (ч

О \

C>I

l (О

-т (ч (ч м сч о м

<ч а м (ч

Ю (ч

<о

CD сз

m> (ч в (Л

I со

1п (о ! (Р (о (4

C)

1 со м

С5

Zl

L>

I м (о

L> сч

<.3

<о (о аО

С>

« ъо

I (о ао

Са -т

-х (9

1 I

П (5

0 >О

СЪ (О

<с>

CI

<4

1 (о. г4

ln со

О\

1an м

I сч м

< 0 со сч

<5 (5 а (о

Л Л 1 CO

t4 СЧ СЧ С>4 (Э л

С 4 с) о\

<о

Cf a со со

05 л м (D ! м

1

I (!

I

I !

>х

Z

lи

П)

l0

t ц, >д

Э З а (D

<ч м -з а

1 — - — < .0 Ф

1- Л 1 и а(0 о 11= х m z т а 1 о а to c

I 1=: Z - 1

I 1! Е I

1 O. <0 Y I

I- Z Е I

OI !С I о

tot; о

X О (4

1 с1 О! o 1

Г= —; — Ч

I 1 1

1 1 X 1

1 I Е (0 1

I 1 X Х 1

С. Y

С О

1 1 Е С I о

c: m ! I О 1 х

v x

1 I tt I о. с

1 1 1

1 1 — ! 1 1

Ф 1 5 1 о m

О

Х <О

1 с; о I

1 Z I ° 1 с

1 CO 1 ° 1

u йО- I >-<

1 Э 1 I ! и 1 I

O 1 4 а с

I 1 1

1 2 1 ° 1

<5 I ! 1- с

1 е 1

>4

1 fO I I а 1 — — - -ч

1 (0 1 1

Ct

I I 0 1

1 Е I е 1

1 X I (>(> I х

Е-4 1

1 Э 1 I — О 1

1 У 1

1 X Г Т с.> о с о х х

1 I- 1 l1 1

1 о

1 О>

>р а

О Э о о s с а о г

Э

3<

I 1 о

I — 1 I

Со л <Ч л о <о (ч с> м а м (с м (ч (ч сч

С5 (О (ч, <ч <ч и <о со

1 I 1

СО 0О to

<З <5 С5 со о Оъ .о со со

СО С5 (5 л л м (м а а а .O .О (О

С 04>

Э an

I- СО

m I

I- O. Хсо

О

< о о

z z

cl to

Э Ф X о а

СФФ

X 1- B еи о

dl Е

O C0 It= m o

1

I

I

I

1

1

1

I

1

1

1

1

I

1

1

1

1

1

1

1

1

11