Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна

(51)5 С 03 С 25/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЪСТВ К АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательская лабораториябазальтовых волокон Института проблемматериаловедения АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР(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 модифицирования 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. 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 0,18-0,20 л/кг волокна обеспечивает создание реакциойной зоны в процессе модифицирования с незначительной концентрацией летучих частиц, обладающих менее высокой энергией, а это способствует стабилизации работы фильерного питателя, создает благоприятные условия эксплуатации установки в целом по выработке кремнийсодержащего непрерывного волокна, При температуре процесса модифицирова ния менее 60 С высокие прочностныесвойства 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 термадеструкции 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,П р и м е р, Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна осуществляют следующим образом, Плавят горную породу, например базальт Марнеульского месторождения. Температуру в плавильной части печи доводят до 1465 С, а вфидере - до 1370 С, Наструйный 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 пита теля. 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 давЛение сжатого воздуха 10 выбирают в пределах 0,2-0,25 МПа. В 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 ОС1,25; 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 окружающей среды 60-65% и испытывают на 15 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 25 30 полю фильерного питателя, т.е, использовать на 100% рабочую поверхность питателя (например, задействовать все 200 фильер применяемого платинородиевого питателя), однако получаемые волокна характеризуют 35 ся сравнительно невысокой прочностью при разрыве. Повышение температуры процесса модифицирования до 60 - 64 С(пример 3) позволяет повысить прочность волокон до Дифицирования (пример 4) позволет сохранить стабильность процесса модифицирования при получении непрерывного кремнийсодержащего 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 50 55 0,18-0,20 л/кг волокна, При уменьшениирасхода 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 увеличе- н 367 МПа при высокой стабильности процес 40. са. Дальнейшее повышение температуры мо 1691333нии расхода модификатора до 0,3-0,4 л/кг волокна наблюдается слипание волокон, поле фильерного питателя задействуется лишь на 78-80 оот всей его площади. Еще в большей степени нарушается стабильность процесса модифицирования при осуществлении способа получения непрерывного кремнийсодержащего волокна по прототипу(поле фильерного питэтеля задействовано на 70 - 757 ь 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 выра ботки непрерывных грубых волокон дламет ров всех существующих мэре; 1 практически способ позволяет получать непэерывные 5 волокна диаметром 80 - 400 мкм).Формула изобретения Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна путем нанесения замасливателя - парафиновой эмульсии на 10 поверхность волокна в процессе его формования концертраций не более 10 мас,, о т л и ч а ю щ и й с я 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,111111111111111Ф 11оФ 1Ехй1 а еоС СС в ФЪэ эф о фп ь. о с Ф Ос о ы з с о хох фэа схэс о ае р л (ч л (О о сч м м Э с1- соф1- оХ СОсЩО хо оЩэ ахфоасффХ 1 ео оП Э(ЕО Щ 1 о и о а я Зо В Ъ х Е с э о о с а о а о Э З сс х ц ф Э Ц ц Э э о с о СС С сс э о 1- 1 е Я 1" Э сж Э Ю 1- СО ф 1" с хл оххП Оба 4 О С с ф Х 1-Х еоэх н Э Э ф с аф 1 ф сс м с Э О ф й 1 х к с о э о х Я о с х х а Э о ф СС Х ц е Я Э э с Е О с1 11 1 1х 2 х 1- ц 1 П - П с а х Э З а ЕЭЕ 11 а ф М 11- х Е 11 Э С 11 Е О е 1ФСО.Х С 41 О й О 1= - : -1 11х1 1 Х 1О ф1 х х 11 1 С У 1С О1Е СоСфоСо х1 .1 С 1О. С1 1 11 1- ---- 41 П 11 О 1ОООХ 1(о2 1со11 Е 11сСО 9- 1О 1-Л 1 1О 1 .4ас1 1 11 3 1 ваЭц1 ЕН1 ф 1 1а 1 -- -ч1 ф1О1 д 11 Э( 1ххРЦЕс 11 Э 1 1 -11 У1х г - тс.осо1хЭ 1 1- 11 1м т м ч ч м о ю о ч, ч (чв Ю О Ю 11 СО СО СЭ е ее ее СО Р Ю Реь еЛ ЛСО ч ч сч (ч СО О ОЪе в .О СО СО о р рл лм а а а .О,О О 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 11 11 1 1 1 1 1 1