close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7886

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7886
(13) C1
(19)
(46) 2006.02.28
(12)
7
(51) C 03C 13/02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНЕЗЕМНОГО
СТЕКЛОВОЛОКНА И КРЕМНЕЗЕМНОЕ СТЕКЛОВОЛОКНО,
УСТОЙЧИВОЕ К ВЫСОКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ
BY 7886 C1 2006.02.28
(21) Номер заявки: a 20020263
(22) 2002.04.01
(66) а 20011047, 2001.12.06
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Полоцк-Стекловолокно"
(BY)
(72) Авторы: Сивый Бронислав Петрович;
Борисов Яков Александрович; Бороденок Татьяна Александровна;
Гаврин Валений Александрович;
Кущенко Людмила Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Полоцк-Стекловолокно" (BY)
(56) WO 98/51631 A1.
RU 2077515 C1, 1997.
RU 2039019 C1, 1995.
RU 2017695 C1, 1994.
SU 1630233 A1, 1996.
WO 97/16386 A1.
WO 96/06053 A1.
EP 0510653 A1, 1992.
(57)
1. Стекло для производства кремнеземного стекловолокна, включающее SiO2 и Na2O
или K2O, отличающееся тем, что содержит примеси Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, CoO,
As2O3 и Zr2O3 в количестве не более 1,5 мас. %, при следующем соотношении основных
компонентов, мас. %:
SiO2
76-80
Na2O или K2O
20-24.
2. Кремнеземное стекловолокно, устойчивое к высоким температурам, включающее
SiO2, отличающееся тем, что получено из стекла по п. 1 и содержит примеси Na2O, Al2O3,
Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, CoO, As2O3 и Zr2O3 в количестве 0,2-2,0 мас. %.
Фиг. 1
BY 7886 C1 2006.02.28
Изобретение относится к производству температуроустойчивых кремнеземных материалов, а именно к составу стекла для производства стеклянного волокна и высокотемпературоустойчивому кремнеземному волокну на его основе, предназначенному для изготовления нитей, штапельного и рубленого волокна, тканых и нетканых материалов.
Известно высокотемпературное стекловолокно, включающее Аl2О3 от 0,1-2 %, ТiO2 от
0,1-2 %, SiO2 от 96-99,8 % и не более 0,03 % суммы оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Процесс его получения включает в себя добавление алюминиевых и титановых хелатных составов в кремниевый алкоголятный раствор, затем процесс сухого
формования, в ходе которого образуется гелевое волокно, которое агломерируется (спекается) при температуре от 800 до 1100 °С для получения кремнеземных стеклянных волокон (ЕР 0510653 А1, МПК С 03С 13/02, 28/10, 1992).
Недостатком данного изобретения является многоэтапность процесса, необходимость
использования сложных комплексных химических соединений, вредных и опасных продуктов, ядов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является стекло для производства
стекловолокна, устойчивого к высоким температурам, содержащее вес. %: SiO2 70-75, Na2O
15-25, Al2O3 1-5. Данные стеклянные волокна изготавливаются из формуемого стекла с помощью обычного для производства стеклянных волокон двухстадийного способа формования и обычного формующего устройства (WO 98/51631, МПК С 03С 25/00,13/00, 25/06, 1998).
Недостатком данного состава стекла является то, что он требует более высоких температур стекловарения (1480 °С). Интервал выработочной вязкости формования волокна из
данного состава стекла находится в зоне более высоких температур, что приводит к увеличению потребления электроэнергии стеклоплавильными сосудами, потерям драгметаллов,
снижению скоростей намотки и, как следствие, повышенной капельной обрывности, нестабильному процессу выработки и снижению производительности. Процесс получения волокна из данного состава стекла является двухстадийным, что увеличивает его затратность.
Полученные стеклянные волокна подлежат минерально-кислотной экстракции, после
которой они имеют следующий состав в вес. %:
SiO2 85-99, A12O3 1-5, Na2O 0-10, CaO 0-3, Fe2O3 0-1, TiO2 0-1, MgO 0-1, B2O3 0-2, ZrO2
0-1, BaO, PbO, ZnO, Cr2O3, F 0-0,5.
Недостатком указанных кремнеземных материалов является их недостаточно высокая
устойчивость к кристаллизации при длительной эксплуатации при высоких температурах,
а также большая затратность при их получении.
Задачей изобретения является получение состава стекла, из которого можно при меньших затратах изготовить кремнеземное волокно, имеющее очень высокую температурную
стойкость и сохраняющее при этом физические характеристики, обеспечивающие дальнейшую переработку волокна и способность максимально избежать кристаллизации при
длительном использовании в зоне высоких температур.
Технический результат от использования изобретения состоит в получении кремнеземного волокна с более высоким температурным интервалом использования без образования респираторных кристобалитов, что повышает безопасность практического применения данного волокна и изделий из него.
Этот результат достигается тем, что состав стекла для производства кремнеземного
стекловолокна, устойчивого к высоким температурам, содержит SiO2 и Na2O или K2О в
следующем количестве, мас. %: SiO2 76-80, Na2O или K2О 20-24. Наличие примесей Аl2О3,
Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, CoO, As2O3, Zr2O3 допускается только в виде неизбежных загрязнений сырьевых материалов и не должно превышать в сумме 1,5 мас. %. Данный состав
стекла предполагает только одностадийный способ получения стеклянных волокон из
расплава стекломассы при более низких температурах стекловарения (1430-1440 °С). Стеклянные волокна могут производиться диаметром от 6 до 16 мкм, в зависимости от назначения конечного продукта. В процессе формования на волокна наносится замасливающая
композиция, обеспечивающая защиту полуфабрикатов при дальнейшей переработке до
2
BY 7886 C1 2006.02.28
поступления на кислотную обработку. Полученные изделия или полуфабрикаты подвергаются кислотной экстракции серной кислотой. Подобранные определенным образом технологические параметры кислотной обработки позволяют увеличить производительность
за счет увеличения скорости выщелачивания. В процессе кислотной обработки стеклянные
волокна освобождаются от растворимых в кислоте составных частей до 25 %. Технический
результат достигается также тем, что после кислотной экстракции кремнеземное стекловолокно, полученное из вышеописанного состава стекла и включающее SiO2, содержит примеси Na2O, Аl2О3, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, CoO, As2O3 и Zr2O3 в количестве 0,2-2,0 мас. %.
Пример 1 осуществления изобретения.
Для получения непрерывного стеклянного волокна предлагаемого состава готовят
шихту, содержащую (мас. %): SiO2 - 76; Na2O - 22,5; сумма оксидов - 1,5. Шихту загружают
в ванную стекловаренную печь прямого нагрева и плавят при температуре 1440 + 10 °С.
Из расплавленной стекломассы формуют непрерывное стеклянное волокно диаметром
6-16 мкм при температуре 1200 + 5 °С на 800 фильерных питателях.
Выщелачивание волокна осуществляют поэтапно серной кислотой на специальном
оборудовании при предварительном смачивании 65 % раствором серной кислоты при температуре 15-25°, дальнейшее выщелачивание осуществляют горячим раствором серной кислоты концентрацией 5 % при температуре не более 90 °С. Время контакта волокна с раствором не более 60 мин. Затем волокно промывают водой и высушивают при температуре
130 + 30 °С. Содержание Na2O в нем составляет 0,03 %. Кремнеземные материалы, обработанные подобным образом, в зависимости от назначения подвергают термической обработке при температуре выше 200 °С для удаления адсорбционной и химически связанной воды.
Приготовление составов стекол, выработку и выщелачивание волокна по примерам 2
и 3 осуществляют аналогично примеру 1.
На фиг. 1 показаны кривые изменения прочности кремнеземных нитей при высоких
температурах. I - кривая состава № 2 по изобретению, II - кривая прототипа.
На фиг. 2 - диаграмма, характеризующая степень кристаллизации кремнеземного волокна при различных температурах при нагревании в течение 24 ч. I - состав № 2 по изобретению, II - прототип.
Составы предлагаемого стекла и составы полученных кремнеземных волокон приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены характеристики процесса выработки волокна и свойства кремнеземных материалов (нити, ткани). В табл. 3 приведены данные изменения
прочности кремнеземных нитей при различных температурах, представленные графиками
на фиг. 1. В табл. 4 приведены данные, показывающие зависимость степени кристаллизации кремнеземного волокна от температуры, представленные диаграммой на фиг. 2.
Приведенные в табл. 2, 3 данные, а также графики на фиг. 1 подтверждают, что прочностные характеристики кремнеземных материалов, полученных из предлагаемого состава стекла, не ниже, чем у прототипа, а в условиях воздействия высоких температур даже
выше, в то время как энергоемкость процесса получения волокна ниже, чем у прототипа.
Как видно из диаграммы на фиг. 2 и табл. 4, волокна и материалы из предлагаемого состава обладают более высокой устойчивостью к кристаллизации по сравнению с прототипом,
так как они могут длительно безопасно применяться при непрерывной температуре
1175,5 °С±10 °С без образования респираторных кристобалитов, в то время как прототип при температуре 1037 °С ± 10 °С.
Получение стекловолокна из данного состава стекла одностадийным методом и подобранные определенным образом технологические параметры кислотной обработки волокон, полученных из данного состава стекла, повышающие скорость выщелачивания, позволяют увеличить производительность процесса, причем остаточное содержание Na2О
или K2О при полном выщелачивании составляет менее 0,1 %. Технологический процесс
получения кремнеземных материалов на данном составе стекла по всем технологическим
стадиям обеспечивает повышение производительности, экономию сырьевых материалов и
драгметаллов, снижение энергозатрат.
3
BY 7886 C1 2006.02.28
Источники информации:
1. ЕР 0510653 A1, МПК C 03C 13/02, 28.10.1992.
2. WO 98/51631, МПК С 03С 25/00, 13/00, 19.11.1998.
Таблица 1
SiO2
Na2O (K2O)
Al2O3+Fe2O3+CaO+
+MgO+TiO2+CoO+
+As2O3+Zr2O3 и др.
+(Na2O для кремнеземных материалов)
№ состава кремнеземных
материалов
1
2
3
98,4
99,5
99,7
1,6
0,5
0,3
№ состава стекла
Компоненты
1
76,0
22,5
1,5
2
76,7
23
0,3
3
79,9
20
0,1
Таблица 2
№ состава
1
Исходное стеклянное
волокно
Максимальная темпера1435
тура стекловаренной массы в печи, °С
Температура стекломассы
1203
при выработке, °С
Температура фильерных
1118
питателей, °С
Увеличение скоростей
+15
намотки, % к прототипу
Потребляемая СПА и
одностадийный
фильерными питателями
электроэнергия, квт/ч
10,02
Коэффициент полезного
0,83
времени (КПВ) сосуда
при выработке волокна
Безвозвратные потери
драгметаллов, г/т волов
Кремнеземная ткань
Разрывная нагрузка, Н
Коэффициент вариации
разрывной нагрузки, %
Кремнеземная нить
Разрывная нагрузка, Н
Коэффициент вариации
разрывной нагрузки, %
2
3
Прототип
1430
1440
1480
1199
1205
1260
1110
1138
1200
+18
+13
100
процесс
выработки
9,98
0,88
10,2
0,86
двухстадийный
процесс
14,94
0,68
0,94
0,92
0,97
6,8
2600
11,1
2550
10,9
2400
14,0
2550
14,2
65
12,3
61
10,8
60
13,5
61
13,0
4
BY 7886 C1 2006.02.28
Таблица 3
Температура, °C
500
600
700
800
900
1000
Разрывная нагрузка, кгс
Состав № 2
Прототип
1,2
1,2
1
1
0,9
0,61
0,9
0,81
0,85
0,62
0,66
0,54
Таблица 4
Температура, °С
Без ТО
980
1040
1095
1150
1200
Кристобалит, %
Состав № 2
1
1
1
1
1
7
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Прототип
1
1
2
13
45
60
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
205 Кб
Теги
by7886, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа