Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна и устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 С 03 БРЕТЕН ПИСАНИ ЕЛЬСТ 0ОЙРЕМ 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИ(71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Отделения химииповерхности Института физической химии им. Л.В,Писаржевского(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГКРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНА И УСТРСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЬВНОГО КНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНА(57) Изобретение относится к химической технологии и касается способаи устройства для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна. ЯО 1346603 Цель изобретения - повышение прочности волокна за счет химическогомодифицирования его поверхности.Устройство содержит обогреваемый фильерный питатель 1. Непосредственно подним выполнена проходная камера 2,По ходу волокна за проходной камерой2 установлены вытягивающие валки 3,Устройство также содержит узел введения модификатора, имеющий распылитель 4. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа и сообщается с емкостью 6. На волокно наносятполивинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.7 при 170-240 Сили водный раствор молочной кислотыконцентрацией 1,25-25 мас.7 при120-140 С,или парафиновую эмульсиюконцентрацией не более 107. при130-230 С. 2 с.п. и 1 зи. ф-лы,4 ил., 1 табл.1 134Изобретение относится к химической технологии, а более конкретнокасается способа и устройства для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна.Целью изобретения является повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности,На фиг.1 показано устройство дляполучения непрерывного кремнийсодержащего волокна, общий вид; на фиг.2вариант устройства с регулированиемтемпературы; на фиг.3 - проходная камера, общий вид; на фиг.4 - то же,план .Устройство (фиг,1) содержит обогреваемый фильерный питатель 1, температура которого поддерживается постоянной на уровне 1200- 1300 С. Непосредственно под ним располагаетсяпроходная камера 2, обогреваемая благодаря лучеиспусканию фильерного питателя 1. По ходу волокна за проходной камерой 3 установлен узел приемки волокна, например вытягивающиевалки 3. Устройство также содержитузел введения модификатора, имеющийраспылитель 4, выпускное отверстиекоторого выходит в проходную камеру2. Распылитель 4 связан с линией5 подачи сжатого газа, например воздуха, и сообщается с емкостью 6, заполняемой модификатором и водой.Проходная камера 2 представляет собой тонкостенный металлический цилиндр, покрытый снаружи слоем термоизоляции.На фиг,2 показан вариант выполнения устройства, согласно которомупроходная камера 2 установлена свозможностью вертикального перемещения по стойкам 7 с помощью электропривода 8. По высоте проходной камеры 2 распределены датчики 9 температуры в зоне модифицирования, подключенные к регистрирующему прибору10 и к устройству 11 управления. Последнее предназначено для управленияприводом 8 в соответствии с температурой в проходной камере.На фиг.З показан один из вариантов конструкции устройства, показывающий регулирование температуры взоне модифицирования путем ограничения количества тепла, поступающего от фильерного питателя 1. Надверхним отверстием проходной камеры6603 2 55 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 2 установлены поворотные заслонки 12, угол наклона которых изменяется с помощью электропривода 13 аналогично электроприводу 8 в зависимости от температуры в проходной камере 2, которая выполнена разъемной по вертикали, что облегчает доступ к обслуживанию.В нижней части проходной камеры 2 установлен сборник 14 излишков модификатора, сообщающийся с емкостью 6, представляющий собой поддон, в котором собираются жидкие остатки модификатора.Способ получения волокна осуществляют с помощью указанного устройства следующим образом,В качестве сырья берут базальт следующего состава, мас.7.: 810 51,50; А 10 17,08; СаО 6,23; МЕО 5,80; РеО 3,41; Ге 05,82; Т 10 1,63; Иа О 4,51; КО 1, 19; МпО О, 14; яа, О,ОЗ.Из расплава базальта методом фильерного вытягивания формуют непрерывные волокна, С помощью вытягивающих валков 3 волокно протягивают через проходную камеру 2, В проходной камере 2 распыляют модификатор с водой и из образующейся паровой фазы осаждают модификатор на поверхность волокна, к которой он химически прививается - в зависимости от вида модификатора в зоне модифицирования поддерживают опреДеленную темпера - туру. В зависимости от варианта устройства температуру регулируют либо перемещая проходную камеру 2 по траектории волокон, либо перекрывая в нужной степени впускное отверстие проходной камеры 2 заслонками 12.По мере приближения проходной камеры 2 к фильерному питателю 1 температура повышается, а по мере удаления понижается, Аналогично температуру понижают, закрывая заслонки, и повышают, открывая их. Для измерения температуры в проходной камере установлены датчики, сигнал которых посредством устройства 11 управления преобразуется в перемещение проходной камеры 2 или в угол поворота заслонок 12. Устройством уцравления проходнойкамерой является любое подходящееизвестное устройство регулирования,например КСПили РПИБ-Ш.30 Изменяя с помощью описанных средств положение проходной камеры относительно фильерного питателя с температурой поверхности 1200-1300 С, можно поддерживать постоянную температуру в зоне модифицирования или изменять ее по заранее заданному закону.Режимы осуществления способа согласно конкретным примерам, а также 50 55 В случае использования трехканального потенциометра КСПв проходной камере устанавливают термопары марки ТХК, подключенные к входу КСП, в состав которого входит двух 5 или трехпозиционное регулирующее устройство, имеющее зеленый и красный указатели, установленные на шкале потенциометра. При двухпозицион - ном регулировании и при увеличении регулируемого параметра (температуры) происходит перемещение каретки с указателем вдоль шкалы прибора слева направо. Оба указателя задачи (зеленый и красный) регулирующего устройства устанавливаются против отметки шкалы прибора, соответствующей заданному на регулирование значению температуры. В момент прохождения указателем прибора этой отметки палец каретки, войдя в пазы фиксаторов регулирующего устройства, укрепленных на микропереключателях, повернет фиксаторы и тем са мым разомкнет контакт позиции нМало (зеленый указатель) и замкнет контакт позиции нМногон (красный указатель), что приводит к включению электродвигателя и при помощи механической передачи к удалению проходной камеры от поверхности фильерного питателя, а значит к понижению температуры в зоне модифицирования.Аналогично работает схема при об 35 ратном движении каретки. При этом замыкается контакт позиции Мало а размыкается контакт позиции "Мнонго , что приводит к выключению электродвигателя, причем вращение ротора двигателя происходит в противоположную сторону по сравнению с замыканием контакта Много" и через систему механической передачи приводит к подъему проходной камеры к поверхности фильерного питателя, а значит - к повышению температуры. свойства волокон приведены в таблицев сравнении с известным способом. Как видно иэ таблицы, диапазонконцентраций обусловлен эффективностью данного варианта способа. Диапазон температур выбирают, исходя иэусловий существования паровой фазымодификатора и его химической природы. При температуре выше 170 С наступает деструкция поливинилацетатас образованием свободных связей, которые вступают во взаимодействие сактивными центрами на поверхностиволокна и благодаря этому образуютупрочняющую пленку в ней. При обработке волокна поливинилацетатнойдисперсией при температуре 160 С,лежащей ниже температуры деструкцийполивинилацетата, наблюдается значительное снижение прочности получаемого волокна. При температуре взоне модифицирования 250 С, превышающей верхний предлагаемый пределдля данного модификатора, прочностьволокна также снижается.При использовании молочной кислоты при температуре выше 140 С наступает ее термическое разложение, использование ее при таких температурах в качестве модификатора нецелесообразно, так как прочность получаемого волокна невысока. При температурах ниже 120 С (точка кипениямолочной кислоты) повышение прочности волокна также незначительно.Использование в качестве модификатора парафиновой эмульсии целесообразно в диапазоне температур 130230 С при концентрации до 10 мас.7исходя из возможностей технологического оборудования и эффективностизатрат.Таким образом, изобретение позволяет в несколько раз повысить прочность получаемого волокна по сравнению с известным, Получаемое таким образом покрытие отличается стойкостью, обусловленной химической связью модификатора с поверхностьюволокна, и не нарушается при механических воздействиях, связанных с егодальнейшей переработкой,Используемые модификаторы представляют собой легко доступные, неагрессивные вещества.Предлагаемое техническое решениепозволяет существенно снизить энер1346603 гозатраты на получение волокна благодаря тому, что для создания нужной температуры в зоне модифицирования в максимальной степени использует 5 ся тепло обогреваемого фильерного питателя. Способ может быть осуществлен на действующем оборудовании без снижения его производительности. катором,Температура в зонемодифици Средний диаметр Прочность Среднееувеличение Рабочая конценМодификатор Пример на разрыв,кг/мм2 волокна,мкм(в диапазоне температур), 7 4 Исходное волокно 244,1 16,2 Поливинилацетатная дисперсия 62,3 2,5 170-240 170-240 170-240 248,2 26,3 То же 5,0 278,5 30,9 90,7 10,0 255,8267,1276,42.55, 9 34,9 115,6 20,0 170-240 38,3 98,6 30,0 170-240 29,0 79,0 10,0 200 34,9 115,5 формула изобретения 1, Способ получения непрерывногокремнийсодержащего волокна путемнанесения модификатора на поверхность волокна в процессе его формования, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности,на волокнонаносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.7 притемпературе 170-240 С или водныйраствор молочной кислоты концентрацией 1,25-25 мас.7 при температуре120-140 С или парафиновую эмульсиюконцентрацией не более 107, при температуре 130-230 С,2. Устройство пля получения непрерывного кремнийсодержащего волокна, включающее обогреваемым фильерный питатель проходную камеру иузел введения модификатора в видераспылителя, связанный с линией подачи сжатого газа и с резервуаром длямодификатора и воды с выпуклым отверстием, сообщающимся с проходнойкамерой, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения прочности волокна за счет химического моцифицирования его поверхности, проходная камера выполнена в верхнейчасти с заслонками и смонтированас возможностью вертикального перемещения, а по ее высоте установленыдатчики температуры в зоне модифицирования, связанные посредством устройства управления с приводом линейного перемещения проходной камеры или с приводом поворота заслонок,3. Устройство по п.2, о т л и 25 ч а ю щ е е с я тем, что проходнаякамера выполнена в нижней части сосборником излишков модификатора, соединенным с резервуаром с модифи8Продолжение таблицы 1346603 14,1 1,25 120-140 120-140 120-140 41,4 19,9 2,5 То же 21,2 50,1 5,0 22,9 62,4 10,0 120-140 19,5 38,3 20,0 120-140 1 20-140 24,5 74,5 25,0 24,2 71,6 20,0 130 24,5 74,5 14, 1 10,0 130 244,5 25,1 79,4 То же 10,0 150 231,3 10,0 230 2428 257 823 77 Исходное волокно Молочная кислота Исходное волокно Парафиноваяэмульсия 242,4 259,9 276,2 243,5 256,4 211, 7 252,6 211,7 242,4 30,0 113,0,.Гунько аз 5090/23 113 Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгоро л.Проектна Тираж 427 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушс