Способ изготовления стекловолокна,устройство для его осуществления и стекло для изготовления стекловолокна

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПА ТЕНТУ

Союэ Советския

Социалистические

Республик (i i973015 (61) Дополнительный к патенту(12) Заявлено 07. 12 ° 79(21) 2850258/29-33 (23) Приоритет - (32) 08,12.78 (31) 7834616 (331 Франция (51) М. Кл.

С 03 В 37/06

1Ъотдарстеениый комитет

СССР

gp делам изобретений и открытий. (53) УДК 666 ° 189.,21(088.8) Опубликовано 07.11.82 Ятоллетень №41

Дата опубликования описания 26.11.82

Иностранцы

Кан Батижелли, франсуа Буке, Игор фезенк (франция) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Сзн-Гобен Эндюстри" (Франция) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОВОЛОКНА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСЛ(ЕСТВЛЕНИЯ

И СТЕКЛО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОВОЛОКНА

l 2

Изобретение относится к изготовлению стекловолокон, в частности к технологии, оборудованию и материалам для изготовления стекловолокна, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления стекловолокна путем подачи расплава на внутреннюю поверх" ность перфорированной стенки центри" фуги и последующего вытягивания газо- вым потоком (1 1.

А также- устройство для изготовления стекловолокна, включающее полую центрифугу с перфорированной боковой стенкой, нижняя часть которой . выполнена с больщей толщиной, распо" ложенное внутри центрифуги распределительное приспособление, приспособление для подачи газового потока во, круг центрифуги и нагревательное. приспособление (2 3,.

Недостаток способа и устройства . заключается в том, что получаемые стекловолокна обладают низким каче" ством, в частности недостаточной термостойкост ью.

Известно также стекло для изготовления стекловолокна, содержащее, а S i02 61-72 А1 0 2-8; йатО+К О 14-16;

СаО 4,7-7,5; HgO до 5-; Ва0 до 2,5

Feg03 0,2-1; В О> до 3; SD до 0,5 Г2 jНедостаток известного стекла заключается в том, что получаемые стек1р ловолокна обладают недостаточным качеством, в частности недостаточной термостойкостью.

Целью изобретения является повышение качества получаемого волокна, 15 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовле" ния стекловолокна путем подачи расплава на внутреннюю поверхность перФорированной стенки центрифуги и .по яв ..следующего вытягивания газовым потоком все стекло подают в зону верхних отверстий стенки центрифуги.

Устройство для изготовления стекловолокна, включающее полую центри 6 фугу с перфорированной боковой стен-, 3 973015 кой, нижняя часть которой выполнена с большей толщиной, чем верхняя, рас" положенное внутри центрифуги распределительное приспособление, приспособление для подачи газового пото5 ка вокруг центрифуги и нагревательное приспособление, снабжено установленным на нижней части стенки центрифуги кольцеобразным элементом жест-, кости, а распределительное приспособ- 0 ление выполнено с отверстиями, расположенными в плоскости верхней ча" сти боковой стенки центрйфуги или выше ее.

Боковая стенка центрифуги выполне- 15 на с толщиной нижней части, равной

1,5-2,5 толщины верхней части.

Устройство снабжено расположенным радиально между распределительным приспособлением и боковой стенкой центрифуги дополнительным распределительным приспособлением с отверстиями, Кроме того, устройство снабжено расположенным радиально между распре- 5 делительным приспособлением и боковой стенкой центрифуги отражателем.

Отражатель выполнен с канавкой, обращенной к распределителю, и с переливом, 90

При этом отверстия дополнительнога распределительного приспособления расположены в плоскости верхней части боковой стенки центрифуги.

Кольцеобразный элемент жесткости смещен радиально внутрь QTHocHTGJlbHQ

ЭЗ нижнего края боковой стенки центрифу- . ги, причем параллельно оси центрифуги он выполнен с поперечным сечением, большим толщины боковой стенки.

Щ

Коль4еобразный элемент жесткости выполнен в виде буртика, выступающего радиально внутрь от нижнего края боковой стенки, и с толщиной, постоянно увеличивающейся в направлении внутреннего края.

Кольцеобразный элемент жестко" сти выполнен цилиндрическим и с меньшим диаметром, чем нижний край боковой стенки, и снабжен соединительным элементам9 расположенным между верхним краем элемента жесткости и нижним краем боковой стенки, Кольцеобраз 9ый элемент жесткости выполнен в аиде несущей конструкции, расположенной в центрифуге с за- 5 зором на ее боковой стенке и соединенной с ее средней зоной, .причем один край несущей конструкции соеди" ф нен с нижним краем боковой стенки центрифуги, а ее другой край - с верхней частью центрифуги.

Стекло для изготовления стеклово» лоКна, содержащее S10<, А1 0ь9 Na<0, К20, Сао М.10, ВаО, Рр2039 Ввоз и S03 дополнительно содержит МйО при следующем соотношении компонентов, вес,r.

StO2 60,30-63 45

А120 5 5,05-6,35 а2 13,20-15,20

120 2,10-2 70

СаО 5,40-6,25 . МОО 2,40-4,00

ВаО 0,05-3,20

Ге205 0,78-3,37

В2 13 О, 05-1 50

SO> 0,36-0 55

Мпа 1,50-3,40 причем общее содержание йа20+К20 равно 15,3-17,60; MgO+CaO Равно 89559,40, МпО+ВаО+Ге20з равно 3,89" 7,149 а А1 О и Na

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, распределительное приспособление (частично); на фиг,37 — то же, варианты полой центрифуги, разрез, на фиг. 8 - элемент жесткости устройств по фиг. 5 и 6, перспективный вид (частично) .

Устройство (фиг. 1) содержит цент- рифугу 1, имеющую вертикальный центральный вал 2, нижний конец которого снабжен ступицей 3 для монтажа центрифуги. 1 ентрифуга содержит перфорированную боковую стенку 4, выполненную с толщиной в нижней части, равной 1,5-2,5 толщины верхней части. Верхний край боковой стенки 4 связан со ступицей 3 при помощи вогнутого крепежного элемента 5. Нижний край центрифуги 1 снабжен кольцеобразным фланцем б,который радиально выступает вовнутрь от ниж= него края боковой стенки 4 и с которым связан верхний край кольцеобразного элемента 7 жесткости, смещенного радиально вовнутрь относительно нижнего края боковой стенки

4, причем параллельно оси центрифуги поперечное сечение элемента 7 жесткости больше, чем толщина окружной стенки 4, Внутри центрифуги 1 расположено распределительное приспособление 8 в виде барабана, которое вращается

5 973015 d вместе с центрифугой и снабжено одним Вариант устройства по фиг, 3 от" рядом отверстий 9, которые располо- личается от варианта по фиг. 1 тем, жены в основном в плоскости верх- что центрифуга 1 выполнена сбольшим него ряда отверстий боковой стенки диаметром и устройство снабжено до4 центрифуги. Распределительный ба- полнительным распределительным прирабан 8 укреплен на ступице 3 при способлением 16, расположенным радипомощи направленных вниз накладок ально между распределительным бараl0

О. Лоток стекла в середине пода- баном 8 и перфорированной боковой ется вниз через несущую центрифугу стенкой 4 центрифуги 1. Дополнительконструкции таким образом, что он 10 ное распределительное приспособлепопадает в распределительный барабан we 1б выполнено в виде кольцеобраз8, на днище которого он растекается . ной емкости, которая выполнена отдо перфорированной боковой стенки крытой к внутренней стороне и днище барабана, через отверстия которой которой снабжено рядом расположенрадиально выходят стеклянные струи И ных на расстоянии друг от друга QT

11, которые подаются в направлении верстий для выпуска струи стекла 11 внутренней поверхности боковой стен- к боковой стенке 4 центрифуги 1. Доки центрифуги, а именно в зону, смеж- полнительное распределительное приную с верхним рядом отверстий, и от- способление 16 выполнено сужающимся туда стекло течет вниз по внутренней 2в в направлении выпускных отверстий. поверхности перфорированной боковой Гак же, как и в случае варианта по фиг. 1, отверстия для выпуска струй

На фиг, 2 показан вариант распре- стекла l1 должны быть расположены делительногo ..барабана 8, который таким образом, что все стекло для снабжен двумя рядами отверстий .9, 2s изготовления волокон подается в смещенными друг относительно друга верхнюю зону перфорированной боковой или расположенными в шахматном поряд- стенки центрифуги. Кроме того, раске, Но все отверстия расположены пределительный барабан 8 имеет мень вблизи совместной плоскости с тем ° ший диаметр, чем распределительный чтобы подавать стекло в зоне верхне- зо барабан 8 по фиг. 1. го ряда отверстии боковой стенки Выполнение распределительного баЦ РФУ центриф ги. рабана 8 с меньшим диаметром, чем

Для обеспечения вытягивания. струй барабан по фиг, 1П,и наличие дополстекпа в волокна устройство содержит нительно1-о распределительного при- кольцевую камеру 12, снабженную коль- з способления 16 позволяют более точцевым соплом 13, причем камера под- ную подачу стекла в зону верхнего ключена к одной или нескольким каме" ряда отверстий окружной стенки 4. рам 14 горения, которые снабжены под- Дополнительное распределительное при; ходящими приспособлениями для сгора- способление 16 установлено на части ния- топлива и создания горячих газов < ступицы 3 при помощи несу ей конст-. для вытягивания стекла. Лри этом об- рукции 17, снабженной теплоизоляцион" разуется кольцеобразный газовый по- ным слоем (не показано). ток, который направлен вниз и выпол- Кроме того, устройство (фиг. 3) нен в виде занавеса, окружающего цент- отличается от устройства (фиг. 1) тем, рифугу, что кольцеобразный элемент 7 жестко. сти выполнен в виде буртика, который

Устройство содержит также нагре- радиально выступает вовнутрь от нижвательное приспособление 15 для ниж- него края окружной стенки 4 и выполнего края центрифуги t, Нагреватель-,- нен с толщиной, постоянно увеличиваюное приспособление может быть выпол- -щейся в направлении его внут еннег нено любым известным образом. Пред- края.

50 р о почтительно оно выполняется в виде Устройство (фиг. 4)отличается от кольцеобразного приспособления с вы- устройства (фиг. 1) тем, что îíî со" сокочастотным обог евом держит отражатель 18, расположенный

Выполненное в ви е коль а н виде кольца нагрева- радиально между распределительным тельное приспособление 15 имеет боль- барабаном 8 и окружной стенкой 4 цвнтший диаметр, чем центрифуга, и рас- рифуги 1 Отражатель 18 выполнен к положено на небольшом расстоянии под кольцеобраэным и снабжен канавкой, обращенной к распределительному баТаблица 1

Состав стекла

Характеристика стекла

Компоненты, вес.3

63,3

62,78

62 30 60 30

63,45

61,60

5,05

А1203

5 90

5 85

5,15

5,25

1320

Йа,10

15,20

"4 95

Р

2,65

14,55

14,95

13,80

2,10

2,70

2,51

2,55

2 30

6,25

5;90

СаО

5,40

5,85

5 50

5,95

7 9730 рабану 8 и снабженной переливом 19.

Отражатель 18 предпочтительно расположен так, что его перелив 19 позволяет подачу стекла в виде слоя 20 в плоскости верхнего ряда отверстий бо- ковой стенки 4 и центрифуги 1.

Кроме того, кольцеобразный элемент 7 жесткости выполнен тем же образом, что и в устройстве по фиг,3.

Устройство (фиг. 5) имеет следую- 10 щие отличия от устройства (фиг. 3), 11ежду распределительными.приспособлениями 8 и 16 располояен отражатель

18 той же конструкции, что и отражатель I8 по Фиг. 4. Элемент жесткости выполнен в виде цилиндрической несущей конструкции 21, имеющей мень- ший диаметр, чем нижний край перфорированной боковой стенки 4, и расположенной внутри центрифуги l на рас-,о стоянии от перфорированной боковой стенки 4. Дополнительное распределительное приспособление 16 установлено на несущей конструкции 21, которая верхним краем прикреплена к 25 центрифуге 1, Нижний край несущей конструкции 21 снабжен пазом 22 для приема направленного вниз конца 23 кольцеобразного Фланца 6, Кроме того, несущая конструкция зо

21 прикреплена к опорной плите 24.

Как показано на Фиг. 5, несущая конструкция 21 иопорная плита 24 предпочтительно выполнены с отверстиями, расположенными на расстоянии друг от друга, Распределенные по окружности консоли 25 (фиг. 8) вы" ступают вовнутрь, исходя из средней зоны боковой стенки 4 центрифу15 8 ги 1, и служат для крепления кольца 26, которое входит в зацепление с заплечиком 27, соединенным с несущей конструкцией 21 и .снабженным выемкой. Расстояние между консолями

25 предотвращает всякое нарушение ламинарного течения стекла, которое течет на внутренней поверхности окружной стенки центрифуги 1, Взаимное зацепление элементов 22, 23 и 26, 27 выполнено так„ что оно позволяет несущей конструкции 21 и боковой стенке 4 центрифуги 1 свободно расширяться и стягиваться относительно друг друга. В особенности на основании расположения элементов 25-27 несущая кон-. струкция 21 обеспечивает придание эффективной жесткости боковой стенке

4 центрифуги, благодаря чему предотвращается деформация окружной стенки наружу в результате воздействия центробежной силы, Устройство (фиг. 6}отличается от устройства (фиг. 5) тем, что центрифуга 1 выполнена с меньшим диаметром причем между обоими распредели» тельными приспособлениями 8 и 16 не

I расположен отражатель.

Устройство (фиг. 7) отличается от устройства (фиг. 4) тем, что отражатель 18 прикреплен непосредственно к верхней части окружной стенки 4 центриФуги 1, В предлагаемом устройстве изготовляются стекловолокна из стекла состава, указанного в табл. 1 и 2.

При этом в табл. 1 также сведены данные по характеристике стекла, 973015

5 6

2,65

МцО.

2,40

3,35

2,75

ВаО

2,90

0,42

2 70.

О, О. р

Mn0

2,00

2,90

1,50

3,40

0,78

Ее О

0 95

2,00

3,37

0,55

0,52

0,36

0,45 0,50

0,50

В 203

1,50

0,05 0,05

0,05

0,05

0,05

Своииства

Вязкость:

1403

1264

1156

1038

1015 1040

1020

1015

1,1 0,40

0,46

0,52

800

900 880

10,8

16,8

11 16,4 остаточная

3,6 5,6 4,8

3,6

5 9

Характеристика стекла

Т (,1од y = 2) С 1416

Т (1og y = 2,5) C 1271

Т (1og g = 3) С 1161

Т (log y = 3,7) С 1042

Расстеклование ликвидус, C

Максим.мик./ скорость мин при температуре оС

Химическая устойчивость: воздействие водой, мг щелочность,мг

Na>0

Состав стекла

2,60 4,00

3,20 0,05

3,05 3,00

0,89 0,80. 1410. 1402

1270 1265

1158 1160

1042 1О45

Продолжение табл.

1405 1395

1266 l257

1153 1150

1038 1030

1020 1025

1 08 . 1 96

915 920

12,86 14,9! Состав стекла

12

Таблица 2

973015

Соотношение

А2 0 и йа20 +

+кто

Общее количество

Na>0. + К О, вес.Ф

Общее количество Ng0

+ СаО,вес.l

Общее количество ИпО+

СаО, вес.б

Соотношение

l1g0 и СаО

8,55

15,30

17,50

0,45

5,70

0;33

8,85

5,15

0,60

0,29

16,31

8,55

7,14

0,36

0,44

9,40

17:50

0,74

0,3

3,60

5 45

0,34

17,25

0,47

8,65

17,60

6,69

0,36

0,38

Формула изобретения

1. Способ изготовления стекловолокна путем подачи расплава на внут реннюю поверхность перфорированной 25 стенки центрифуги и последующего вытягивания газовым потоком, о т л и —, ч а Y) шийся тем что с целью улучшения качества получаемого волокна, все стекло подают в зону верх- 5В них отверстий стенки центрифуги.

2, Устройство для изготовления стекловолокна, включающее полую центрифугу с перфорированной боковой стенкой, нижняя часть которой выполнена с большей толщиной, чем верхняя, рас-, положенное внутри центрифуги распределительное приспособление, приспособление для подачи газового потока вокруг центрифуги и нагревательное приспособление, о т л и ч а ю щ е " е с я тем, что оно снабжено установленным на нижней части стенки центрифуги кольцвобразным элементом жесткости, а распределительное приспособление выполнено с отверстиями, расположенными в плоскости верхней части боковой стенки центрифуги или выше ее, Устройство по и, 2, о т л ич а ю ц е е с я тем„ что боковая стенка центрифуги выполнена с толщиной нижней части, равной 1,5-2,5 толщины верхней части.

4, Устройство по пп. 2 и 3, о тличающееся тем, чтооно

55 снабжено расположенным радиально между распределительным приспособлением и боковой стенкой центрифуги дополнительным распределительным приспособлением с отверстиями.

5. Устройство по и, 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжена расположенным радиально между распределительным приспособлением и боковой стенкой центрифуги отражателем.

6. Устройство по и. 6, о т л и— ч а ю щ е .е с я тем, что отражатель выполнен с канавкой, обращенной к распределителю, и с переливам.

7. Устройство по пп. 4 и 5, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что отверстия дополнительного распределительного приспособления расположены в плоскости верхней части боковой стенки центрифуги.

8. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кольцеобразный элемент жесткости смещен радиально внутрь относительно нижнего края боковой стенки центрифуги, причем параллельно оси центрифуги он выполнен с поперечным сечением, большим толщины боковой стенки.

9. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что кольцеобразный элемент жесткости выполнен в виде буртика, выступающего радиально внутрь от нижнего края боковой стенки, и с толщиной, постоянно увеличивающейся в направлении внутреннего края.

10, Устройство по и. 2, о т л и - ч а ю щ е е с, я тем, что кольцеобразный элемент жесткости выполнен цилиндрическим и с меньшим диаметром, чем нижний край боковой стен13 9730 ки, и снабжен соединительным элементом, расположенным между верхним краем элемента жесткости и нижним краем боковой стенки.

11, Устройство по и. 2, о т л и - 5 ч а ю щ е е с я тем, что кольцеобразный элемент жесткости выполнен в виде несущей конструкции, расположенной в центрифуге с зазором на ее боковой стенке и соединенной с ее сред- в ней зоной, причем один край несущей конструкции соединен с нижним краем боковой стенки центрифуги, а ее другой край - с верхней частью центрифуги.

12. Стекло для изготовления стек-. ловолокна, содержащее S i0» АР2ОЗ, Ма)О, К О, СаО, И00, БаО, Fe>0>, В ОЗ и503, отличающеевсят ;, 20 что оно дополнительно содержит Nn0, при следующем соотношении компонентов, вес,3:

14

S ) 0) 60,30тб3,45

М 0 5,05-6,35

Ne>0 13 20-15,20 к о 2,10-2,70

СаО 5,4О-6,25

MgO 2,40-4,00

ВаО 0)05-3)20

Fe>0 -0,78-3,37 в п 0,05-1 50

so 0,36-0)55

МпО 1, 50-3,40 причем общее содержание Ма20+К20 равно 15)30-17,60, М00+СаО равно . 8)55-9,40, ИпО+ВаО+Ге203 равно 3 897 14, а APg0g и Na О+К20 ВЭЯты в со-отнощении 0,29-0,36 и NOO и СаО в соотношении 0,38-0,74.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент ФРГ и 1237724,, кл. A 41 36/30) опублик. 1967.

2, Патент Франции 11 1355739; кл. С 03 С опублиы. 1964.

973015

0 ираж 90 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делаи изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ лиал All Патент, r. жгород, ул. Проектная, Составитель Н,Ильиных

Редактор С,Пекарь Техред С.Мигунова Корректор А. Гриценко