Стекло для производства стекловолокна

Авторы патента:

C03C13 - Составы для волокон или нитей (производство волокон или нитей C03B 37/00)

Владельцы патента RU 2263639:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" (RU)

Изобретение относится к составам стекол, в частности к составам безборного бесщелочного стекла, для производства химически и термически стойкого стеклянного волокна, которое может быть использовано для изготовления ровингов и тканей различного назначения, в том числе электроизоляционного, в качестве армирующих материалов для стеклопластиковых изделий, используемых в кислых, нейтральных и щелочных средах. Стекло для производства непрерывного стекловолокна, содержащее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, R₂O (где R₂O - оксиды щелочных металлов Na₂O, К₂O), ZrO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 58,0-60,0; Al₂O₃ 12,0-14,0; CaO 20,0-22,0; MgO 3,0-5,0; TiO₂ 0,01 - 1,9; ZrO₂ 0,01-2,0; R₂O до 1,0, имеет температуру стеклования 740-770°С, температуру деформации сдвига 830-860°С и химстойкость - 1-й гидролитический класс. Температура размягчения стекла, соответствующая вязкости Ig 7,6, находится в пределах 910-920°С. Технический результат изобретения заключается в создании химически и термически стойкого непрерывного стеклянного волокна, пригодного для армирования стеклопластиковых изделий, изготовления ровингов и тканей различного назначения. 2 табл.

Известен состав стекла для производства стеклянного волокна (патент США №3847626, кл. С 03 С 13/00, 12.11.1974 г.), мас.%:

SiO₂	54.0-60,0
Al₂О₃	9,0-14,5
CaO	17,0-24,0
TiO₂	3,0-5,0
MgO	1,5-4,5

Стекло может содержать в примесных количествах оксиды щелочных металлов (Na₂O, К₂О, Li₂O).

Недостатками этих составов являются невысокие значения температуры размягчения и химической стойкости получаемого на их основе стекловолокна. Кроме того, данные стекла содержат TiO₂ в количестве более 2%, что отрицательно сказывается на теплопрозрачности стекол.

Также известен состав стекла для производства стеклянного волокна (патент США №3876481, кл. С 03 С 13/00, 08.04.1975 г.) - аналог, мас.%:

SiO₂	55,0-63,0
Al₂O₃	11,0-18,0
CaO	9,0-25,0
MgO	0-10,0
Li₂O	0,3-2,5
Na₂O	0-2,5
К₂O	0-2,5
Fe₂O₃	0-1,0
SrO	0-1,5
BaO	0-2,5
ZnO	0-4,0
MnO	0-1,5
TiO₂	2,0-5,0
ZrO₂	0-2,0

Недостатком этого состава является высокое содержание щелочных оксидов, отрицательно влияющих на диэлектрические свойства стеклянных волокон, а также недостаточная прочность и химическая стойкость стекловолокон на его основе и обязательное содержание оксида лития.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному составу является состав стекла для производства стеклянного волокна, описанный в патенте США №4542106, кл. С 03 С 13/00, 17.09.1985 г. - прототип, включающий, мас.%:

SiO₂	58,0-60,0
Al₂O₃	11,0-13,0
CaO	21,0-23,0
MgO	2,0-4,0
TiO₂	1,0-18
Na₂O+K₂O	до 1

Недостатками известного состава являются недостаточная химическая стойкость, а также невысокая температура размягчения.

Технический результат настоящего изобретения заключается в создании состава стекла для выработки стеклянного волокна, обеспечивающего изделиям на его основе химическую стойкость в кислых, щелочных и нейтральных средах, а также повышенную термостойкость.

Этот результат достигается тем, что стекло для производства непрерывного стекловолокна, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, R₂O (где R₂O - оксиды щелочных металлов Na₂O, K₂O), дополнительно содержит ZrO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂	58,0-60,0
Al₂O₃	12,0-14,0
CaO	20,0-22,0
MgO	3,0-5,0
TiO₂	0,01-1,9
ZrO₂	0,01-2,0
R₂O(Na₂O+K₂O)	до 1,0

причем стекло обладает температурой стеклования 740-770°С, температурой деформации сдвига 830-860°С и химстойкостью - 1-й гидролитический класс.

Конкретные примеры предложенного стекла для производства стекловолокна представлены в таблице 1.

Таблица 1
Химсостав, оксиды, мас.%	Примеры
1	2	3
SiO₂	59,0	58,0	60,0
Al₂О₃	13,0	14,0	12,0
CaO	21.0	20,0	22,0
MgO	4,0	5,0	3,0
TiO₂	1,5	1,0	1,9
ZrO₂	1,0	0,05	0,6
R₂O(K₂O+Na₂O)	0,5	0,5	0,5

Ниже в таблице 2 приводятся некоторые физико-химические характеристики предлагаемого состава.

Таблица 2
Физико-химические характеристики стекла	Примеры
1	2	3
Температура варки стекла, °С	1570	1560	1580
Температура верхнего предела кристаллизации, °С	1170	1160	1190
Температура, соответствующая вязкости Ig 2, °С	1270	1275	1280
Температура размягчения при вязкости Ig 7,6, °С	917	910	914
Температура стеклования, Tg (Ig 13), °С	760	740	770
Температура деформации сдвига, Т (Ig 9), °C	845	830	860
Плотность, кг/м³	2680	2690	2670
Химическая стойкость волокон (потеря массы после кипячения в течение 3-х часов), мг: Н₂О 1н. HCl 2н. NaOH	17 90 310	13 97 325	15 85 300
Модуль упругости, МПа	7400	7450	7350
Прочность на растяжение, МПа	3400	3300	3350
Диэлектрическая проницаемость при 10⁶ Гц и 20°С	7,76	7,70	7,69
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10⁶ Гц и 20°C	29 10⁴	3210⁴	28 10⁴
Удельное объемное сопротивление, Ом·м	10¹²	10¹²	10¹²

Для получения непрерывного стеклянного волокна предлагаемого состава готовят шихту, которую загружают в печь и плавят при температуре 1570±10°С. Из расплавленной стекломассы формуют непрерывное стеклянное волокно диаметром 6-20 мкм при температуре 1280-1330°С на 400-фильерном стеклоплавильном аппарате. Полученное волокно характеризуется прочностью 3300-3500 МПа.

В результате использования изобретения создано химически и термически стойкое стеклянное волокно, пригодное для армирования стеклопластиковых изделий, изготовления ровингов и тканей различного назначения и т.п.

Стекло для производства непрерывного стекловолокна, содержащее SiO₂, Al₂О₃, CaO, MgO, TiO₂, R₂O (где R₂O - оксиды щелочных металлов Na₂O, К₂О), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ZrO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂	58,0-60,0
Al₂О₃	12,0-14,0
CaO	20,0-22,0
MgO	3,0-5,0
TiO₂	0,01-1,9
ZrO₂	0,01-2,0
R₂O(Na₂O+K₂O)	До 1,0

Состав минеральной ваты // 2254301

Изобретение относится к составу минеральной ваты, способной растворяться в физиологической среде, включающей следующие компоненты в следующем количестве в массовых процентах: SiO2 38-47,54%; Al2O3 20-23%; SiO2 + Al2O3 56-75%, предпочтительно 62-72%; RO (СаО и/или MgO) 9-26%, предпочтительно 12-25%; MgO 4-20%; MgO/СаО 0,8, R2O (Na2O + К2O) 3,4<R 2O<10; Р2O5 0-5%; Fe 2О3 (общее железо) > 1,7%, предпочтительно > 2%; В2O3 0-5%; MnO 0-4%; TiO2 0-3%.

Способ обеспечения огнеупорных свойств изделия и неорганическое огнеупорное волокно // 2248334

Способ получения минеральной ваты // 2248332

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов при плавлении сырья в печах-вагранках, а именно к производству минеральной ваты, используемой для тепло- и звукоизоляции.

Устойчивые к высокой температуре волокна, растворимые в физиологическом солевом растворе // 2247085

Изобретение относится к кальций-магний-силикатным волокнам. .

Стекловолокнистый армирующий тканый наполнитель стеклополимерных композиционных материалов // 2245477

Изобретение относится к химической промышленности, преимущественно к производству стекловолокнистых материалов, предназначенных для изготовления стеклополимерных композитов.

Стеклянные нити, пригодные для упрочнения органических и/или неорганических материалов // 2232729

Заготовка оптического волокна, имеющая барьер для радикала он, и способ ее изготовления // 2230044

Стекло для выработки волокна // 2225851

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, применяемого для выработки волокна, преимущественно фильерным способом. .

Способ изготовления минеральных волокон из базальтовых горных пород // 2225374

Изобретение относится к области производства непрерывных и штапельных минеральных волокон из расплава базальтовых горных пород с повышенной прочностью и химической устойчивостью и может быть использовано в промышленности строительных материалов с тепло- и звукоизоляционными свойствами, энергетике и других отраслях.

Сырье для получения минерального волокна // 2263640

Изобретение относится к сырью для получения минерального волокна, имеющего повышенное содержание Al2O3

Фасадная изоляционная плитка под штукатурку, способ изготовления фасадной изоляционной плитки и комбинированная теплоизоляционная система. // 2293072

Линия приготовления и способ получения связующего в линии для производства минераловатных плит // 2295507

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности, к изготовлению пористых материалов, преимущественно минераловатных плит на синтетическом связующем и может быть использовано в производства волокнистых теплоизоляционных изделий

Волоконный световод для оптического усиления излучения на длине волны в диапазоне 1000-1700 нм, способы его изготовления и волоконный лазер // 2302066

Изобретение относится к лазерной технике и волоконной оптике

Стойкое к воздействию высокой температуры стекловидное неорганическое волокно // 2302392

Изобретение относится к стекловидному неорганическому волокну, которое используется в качестве теплоизоляционного или звукоизолирующего материала

Растворимые в солевом растворе неорганические волокна // 2303574

Изобретение относится к растворимым в солевом растворе неметаллическим, аморфным, тугоплавким волокнистым материалам

Продукты из минерального волокна // 2314273

Масса для получения минеральной ваты // 2315020

Изобретение относится к области технологии силикатов, в частности к производству минеральной ваты

Стекло для стекловолокна // 2320588

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла для стекловолокна, которое может быть использовано для изготовления фильтров, применяемых в производстве химических, биологически активных веществ, лекарственных препаратов

Стекломасса для производства волокна // 2346902

Изобретение относится к составам стекломассы для производства волокна, изделия из которого используются в качестве тепловой изоляции трубопроводов, тепловых агрегатов и т.д