Борсиликатный волокнистый армодренажный материал и способ его получения

 

Изобретение относится к материаловедению. Сетчатое полотно выполнено из стеклянных ровингов, скрепленных между собой прошивными нитями. Каждый основный ровинг оплетается тремя прошивными стеклонитями переплетением "трико" что дает возможность надежной фиксации уточных ровингов относительно основных. Оригинальное решение механизма прокладки уточных ровингов позволяет получать полотно с четкой конфигурацией ячейки. Поверхностная плотность материала 180-320 г/м². Материал обработан органическим связующим, придающим ему полужесткость. Способ получения материала характеризуется простотой и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики материала в качестве арматуры дорожных покрытий. 2 с. и 4 з.п.ф-лы. 1 табл.

Изобретение относится к получению борсиликатного волокна и изделий из него, в частности в виде сетки, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности, в том числе в химической, в качестве фильтров или носителей адсорбентов и катализаторов, в дорожном строительстве - в качестве арматуры асфальтовых покрытий, в промышленности стройматериалов и т.п.

Известен силикатный волокнистый материал, изготовленный в виде полужесткой сетки, состоящей из двух групп нитеобразных стренг, одна из которых расположена поперечно, а другая - продольно, при этом стренги жестко соединены в местах взаимного пересечения. Материал пропитан связующим. (US, патент N 4699552, 1987).

Недостатком известного материала является его недостаточная гибкость из-за жесткого скрепления стекловолокон в узлах, и, соответственно, пониженная прочность.

Известен армодренажный композитный материал, содержащий матрицу из нетканого фильтрующего элемента и армирующие полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, пропитанного термопластовым клеем.

Способ получения известного материала предусматривает скрепление стекложгута с матрицей по всей поверхности посредством воздействия температуры и давления. (Заявка RU N 95111353, 27.06.97, Бюл. N 18).

Однако данный способ сложен и предусматривает использование высоких давлений.

Известен материал, используемый в качестве армирующего стекловолокна и способ его получения, включающий расплавление стеклообразующей массы таким образом, чтобы часть тугоплавких компонентов осталась нерасплавленной, затем формируют частично расплавленную массу в волокна. Расплавленный материал в качестве тугоплавких компонентов содержит Al₂O₃, ZnO₂, а полученное стекловолокно содержит SiO₂, Al₂O₃, MgO, CaO, B₂O₃, Na₂O. Полученное волокно имеет выступы на поверхности (Заявка GB N 1456876, 1976).

В указанном патенте не раскрывается изготовление изделий из полученного материала.

Способ получения изделий из подобного стекловолокна раскрывается в заявке GB N 1253054, 1971, и он предусматривает обработку волокон связующим (органическим или неорганическим) в присутствии вещества, выделяющего кислород. При этом выделяется тепловая энергия, достаточная для сплавления волокон в точках соединения.

Однако полученное таким образом изделие в виде сетки является недостаточно гибким.

Известен волокнистый армодренажный материал в виде сетчатого полотна, пропитанного органическим связующим (смолой) и способ его получения путем расплавления силикатной массы, формование из нее волокон, плетение сетки и обработку органическим связующим. (Заявка EP 0318707, 1989).

При использовании данного материала в качестве арматуры для асфальтовых покрытий отмечается его недостаточная прочность из-за высокой жесткости сетчатого изделия.

Задачей изобретения является создание армодренажного материала в виде сетчатого полотна, обладающего повышенной гибкостью, прочностью, коррозийной устойчивостью, а также разработка способа его получения.

Поставленная задача решается описываемым борсиликатным волокнистым армодренажным материалом, выполненным в виде сетчатого полотна, в котором каждый основной стекло-ровинг скреплен с уточным тремя прошивными стеклонитями переплетением "трико" с образованием четкой конфигурации ячейки, полотно обработано органическим связующим и имеет поверхностную плотность 180 - 320 г/м².

Предпочтительно, чтобы средний размер ячейки сетчатого полотна составлял (5 - 40) · (5 - 40) мм.

Задача решается способом получения заявленного материала, включающим расплавление зернистого борсиликатного материала, формование волокна, плетение сетчатого полотна из сформированных волокон путем скрепления каждого из основных и уточных стекло-ровингов тремя прошивными стеклонитями типа "трико" до получения поверхностной плотности материала 180 - 320 г/м², и обработку органическим связующим, предпочтительно при 130 - 180^oC, при этом в качестве связующего рекомендован латекс, синтетический клей или их смесь, или, например состав: 15 - 20 мас.% латекс, 5 - 15 мас.% карбамидо-формальдегидная смола и вода остальное.

Пример осуществления изобретения. Борсиликатный зернистый материал, содержащий, мас. %: SiO₂ 53,7 ± 0,7; CaO 19 ± 0,5; MgO 4,0 ± 0,4; B₂O₃ 8,5 ± 0,5, P₂O₅ 14,7 ± 0,5; Na₂O не более 1,0; Fe₂O₃ не более 0,6, подвергают расплавлению.

Расплав подают на стадию формования стекловолокон путем продавливания расплавленной массы через фильеры.

Из сформованного волокна осуществляют плетение сетчатого полотна следующим образом.

Для выработки полотна применяют стекло-ровинг в основе РБТ-2400, в утке РБТ-2640, в качестве прошивной нити используется стеклонить ЕС9-54 · 2780.

Изготовление ровинга происходит на тростильно-мотальных машинах 2 ТМС. Ровинг РБТ-2400 состоит из комплексных стеклонитей ЕС13-240 в 10 сложений, РБТ-2640 в 11 сложений.

Прошивная ст. нить ЕС9-54 · 2780 вырабатывается из комплексных ст. нитей ЕС9-54, которая проходит две стадии переработки.

На первой стадии происходит размотка комплексной стеклонити и первая крутка. В результате получается ст. нить ЕС9-54,5 80 (80 кручений). Затем во второй стадии происходит трощение 2-х нитей и вторичная крутка. Получается готовая прошивная нить ЕС9-54 · 289.

Изготовление полотна происходит на вязально-прошивных машинах типа "Малимо".

Выработка полотна происходит за счет наложения нитей основы на уточные нити и скрепления их между собой прошивной нитью.

Прошивные нити сплетают в основный ровинг и в местах контакта скрепляют его с уточным ровингом.

Каждый основный ровинг оплетается тремя прошивными нитями переплетением типа "трико".

Для изготовления сетчатого полотна используют 42 основных ровинга. Для получения ячейки 25 · 25 мм применяется специальная каретка, у которой скорость раскладки уточного ровинга синхронизирована со скоростью уточного транспортера.

Соотношение основных и уточных ровингов, а также прошивной нити составляет; г/м²: основа 101; уток 106; прошив 43,5.

Поверхностная плотность полотна составила около 300 г/м².

Далее сетчатое полотно обрабатывают на пропиточных машинах связующим, содержащим 20% латекса, 10% карбамидо-формальдегидной смолы и 70% воды.

Процесс ведут до полной полимеризации связующего при 140 - 150^oC.

На стадии обработки сетчатого полотна использовались и другие известные связующие, у которых процесс полимеризации осуществляется при 130 - 180^oC.

Связующий состав обеспечивает оптимальную жесткость полученного материала.

Описанным выше способом получен образец заявленного материала с поверхностной плотностью от 180 до 330 г/м², имеющий средний размер ячейки сетчатого полотна (5 - 40) · (5 - 40) мм.

Именно выше указанные характеристики полученного материала при использовании его в качестве армодренажного обеспечивают оптимальную прочность и жесткость и высокие эксплуатационные характеристики.

Состав исходного сырья (борсиликатное сырье) обеспечивает высокую устойчивость в агрессивных средах.

Заявленный способ плетения обеспечивает необходимые физико-механические характеристики сетки.

Основные отличия полотна от известных типов, известных из уровня техники, состоят в следующем: - каждый основный ровинг оплетается тремя прошивными нитями переплетением "трико", - данное переплетение позволяет производить надежную фиксацию уточных ровингов относительно основных; - оригинальное решение механизма прокладки уточных ровингов позволяет получать полотно с четкой конфигурацией ячейки.

Физико-механические показатели изделия, полученного в объеме заявленной совокупности признаков, представлены в таблице.

Сетчатое полотно может быть использовано как армирующий материал при изготовлении асфальто-бетонных покрытий, как носитель катализаторов и адсорбентов, как фильтрующий материал, а также найти ряд других новых областей использования.

Формула изобретения

1. Волокнистый армодренажный материал, выполненный в виде пропитанного органическим связующим сетчатого полотна из стекловолокон, основные и уточные ровинги которого скреплены прошивными нитями с образованием ячеек четкой конфигурации, отличающийся тем, что сетчатое полотно выполнено из борсиликатных стекловолокон, при этом каждый основный стеклоровинг полотна скреплен с уточным стеклоровингом тремя прошивными стеклонитями переплетением типа "трико", а поверхностная плотность сетчатого полотна составляет 180 - 320 г/м².

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что средний размер ячейки сетчатого полотна составляет (5 - 40) х (5 - 40) мм.

3. Способ получения волокнистого армодренажного материала, включающий расплавление зернистого материала, формование волокна, плетение сетчатого полотна из сформированных волокон путем скрепления основных и уточных ровингов прошивными нитями, и обработку органическим связующим, отличающийся тем, что расплавлению подвергают борсиликатный материал, а плетение полотна осуществляют путем скрепления каждого из основных и уточных стеклоровингов тремя прошивными стеклонитями типа "трико" до получения поверхностной плотности материала 180 - 320 г/м².

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработку связующим ведут при температуре 130 - 180^oC.

5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что в качестве связующего используют латекс или синтетический клей или их смесь.

6. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что в качестве связующего используют смесь состава, мас.%: Латекс - 15 - 20 Карбамидно-формальдегидная смола - 5 - 15 Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1