СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ

СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ


RU (11) 2165393 (13) C1

(51) 7 C03C13/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000126661/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.10.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.10.25 
(43) Дата публикации заявки: 2001.04.20 
(45) Опубликовано: 2001.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: WO 98/51631 A1, 19.11.1998. SU 713532 A, 30.01.1980. WO 97/08110 A1, 06.03.1997. WO 96/24559 A1, 15.08.1996. DE 4311180 C1, 12.01.1995. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" 
(72) Автор(ы): Журба Э.Н.; Лавринович И.А.; Трофимов А.Н.; Шумский В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" 
Адрес для переписки: 141551, Московская обл., Солнечногорский р-н, пос. Андреевка, ОАО "НПО Стеклопластик", патентный отдел 

(54) СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ 

Изобретение относится к составу стекла для производства стекловолокна и высокотемпературному кремнеземному волокну на его основе, предназначенному для изготовления ваты, тканей, нитей, матов и т.п., используемых в качестве высокотемпературной теплоизоляции. Технический результат изобретения состоит в получении стекловолокна и высокотемпературного кремнеземного волокна на его основе с более низким коэффициентом вариации прочности элементарных волокон. Стекло для стекловолокна имеет следующий состав (мас.%): Аl2O3 2,5 -3,5; Na2O 20-25; CoO 0,01-1,0; SO3 0,01-1,0; SiO2 - остальное, а также по крайней мере один оксид из группы: CaO, MgO, TiO2, Fe2O3 ZrO2 в следующих количествах (мас. %): СаО 0,01-0,5; MgO 0,01-0,5; TiO2 0,01 -0,1; Fе2O3 0,01-0,5; ZrO2 0,01-0,5. Высокотемпературное кремнеземное волокно содержит, мас. %: SiO2 94-96; Аl2O3 3-4; Na2O 0,01-1,0; СоO 0,01-1,0; SO3 0,01-1,0, а также по крайней мере один оксид из группы CaO, MgO, TiO2, Fе2O3, ZrO2 в следующих количествах (мас. %): CaO 0,01-0,5; MgO 0,01-0,5; TiO2 0,01-0,1; Fе2O3 0,01-0,5; ZrO2 0,01-0,5. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к составам стекол для производства стекловолокна и высокотемпературным кремнеземным волокнам на его основе, получаемым методом выщелачивания. Из кремнеземных волокон изготавливают вату, ткани, нити, ленты, маты и др., используемые в качестве высокотемпературостойкой (1000oC) теплоизоляции в различных областях техники, кислото-, влаго-, термостойких наполнителей композиционных материалов, высокоэффективных фильтров для тонкой очистки расплавов черных и цветных металлов, носителей катализаторов для химической, пищевой промышленности и для дожига отходящих газов, материалов для изготовления пожарной одежды и спасательных устройств и т.д.

Известны различные составы стекол, используемые для получения высотемпературных кремнеземных волокон. К ним относятся простые натрийсиликатные стекла с различным соотношением SiO2 : Na2O, а также сложные, такие как бесщелочное алюмоборосиликатное, алюмотитанофосфатное, алюможелезосодержащее и др. (Стеклянные волокна. Под ред. М.С.Аслановой, М. Химия, 1979, с.203).

Недостатком простых натрийсиликатных стекол является их высокая химическая неустойчивость к воздействию ссужающей среды, что требует применения специальных замасливателей с защитными свойствами и ухудшает процесс текстильной переработки волокна и, как следствие, качество получаемых кремнеземных материалов.

При выщелачивании волокон из многокомпонентных стекол в раствор переходит более 50% оксидов, входящих в состав стекла, в результате чего волокна имеют непрочный кремнекислородный каркас и низкие прочностные характеристики, что в конечном итоге также сказывается на технических характеристиках получаемых материалов. Кроме того, большое количество компонентов, таких как Al2O3, MgO, CaO и др., выбрасываются вместе с отработанными растворами в сточные воды.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является состав стекла по заявке WO 98/51631 кл C 03 C 25/00, 13/00, 25/06 1998 г. , включающий (мас.%) SiO2 - 70 - 75; Al2O3 - 1-5; Na2O и/или K2O - 15-25.

Недостатком этого состава является нестабильность процесса выработки волокна, повышенная капиллярная обрывность, связанная с достаточно высоким поверхностным натяжением расплава стекла, что увеличивает расход стеклошариков и снижает производительность процесса.

На основе этого состава стекла после выщелачивания получают кремнеземное волокно следующего состава (мас.%): SiO2 - 85-99, Al2O3 - 1-5, Na2O и/или K2O - 0-10, CaO - 0-3, MgO - 0-2, B2O3 - 0-2, TiO2 - 0-1, Fe2O3 - 0-1, ZrO2 - 0-1, BaO, PbO, ZnO, Cr2O3, F - 0-0,5.

Недостатком указанных кремнеземных материалов является их неоднородность по прочностным характеристикам, обусловленная нестабильностью выработки исходного волокна.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке состава стекла, позволяющего осуществлять стабильный процесс выработки непрерывного и штапельного волокна, обеспечивающего повышение КПВ (коэффициента полезного времени), т.е. производительности стеклоплавильного сосуда.

Технический результат от использования изобретения состоит в получении кремнеземного волокна с более низким коэффициентом вариации прочности элементарных волокон, что дает возможность стабилизировать прочностные характеристики кремнеземных материалов в целом, особенно при их эксплуатации в области высоких температур.

Этот результат достигается тем, что стекло для стекловолокна, включающее SiO2, Al2O3, Na2O, дополнительно содержит CoO и SO3 при следующем соотношении компонентов, (мас.%);

Al2O3 - 2,5-3,5

Na2O - 20-25

CoO - 0,01-1,0

SO3 - 0,01-1,0

SiO2 - остальное

Стекло может содержать по крайней мере один оксид из группы CaO, MgO, ZrO2, TiO2, Fe2O3 в следующих количествах (мас.%):

CaO - 0,01-0,5

MgO - 0,01-0,5

TiO2 - 0,01-0,1

Fe2O3 - 0,01-0,5

ZrO2 - 0,01-0,5

Технический результат достигается также тем, что высокотемпературное кремнеземное волокно, включающее SiO2 и Al2O3, дополнительно содержит CoO и SO3 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

SiO2 - 94-96

Al2O3 - 3-4

Na2O - 0,01-1,0

CoO - 0,01-1,0

SO3 - 0,01-1,0

Кремнеземное волокно может также содержать по крайней мере один оксид из группы CaO, MgO, TiO2, Fe2O3, ZrO2 в следующих количествах, (мас.%):

CaO - 0,01-0,5

MgO - 0,01-0,5

TiO2 - 0,01-0,1

Fe2O3 - 0,01-0,5

ZrO2 - 0,01-0,5

Пример 1 осуществления изобретения.

Для получения непрерывного стеклянного волокна предлагаемого состава готовят шихту, содержащую (мас.%): SiO2 - 72,39; Al2O3 - 2,5; Na2O - 25; CoO - 0,01; SO3 - 0,1. Шихту загружают в электропечь и плавят при температуре 1480 10oC. Из расплавленной стекломассы формуют непрерывное стеклянное волокно диаметром 6-9 мкм при температуре 126050oC на 400-фильерных стеклоформующих агрегатах. Полученное волокно характеризуется прочностью 1030 МПа и поверхностным натяжением 0,318 Н/м.

Выщелачивание волокна осуществляют горячим раствором серной кислоты концентрацией 2N (~10%) при температуре 98 2oC. Время контакта волокна с рабочим раствором кислоты 60 мин. Отмывку выщелоченного волокна от кислоты, продуктов реакции и замасливателя осуществляют водопроводной водой до pH 3-5. Окончательную отмывку волокна осуществляют обессоленной водой с одновременным его обезвоживанием.

Приготовление составов стекол, выработку и выщелачивание волокна по примерам 2, 3 осуществляют аналогично примеру 1. В табл. 1, 2 приведены составы стекол, свойства расплава, характеристики процесса выработки, свойства стеклянного и кремнеземного волокна.

В табл.3 представлены прочностные характеристики кремнеземных материалов после выдержки их при температуре эксплуатации (1000o).

Приведенные в табл. 2, 3 данные подтверждают, что введение оксидов кобальта и серы в состав стекла позволяет повысить однородность стекломассы, снизить ее поверхностное натяжение, уменьшить обрывность волокна при выработке и тем самым повысить и стабилизировать технические характеристики кремнеземных волокон и материалов на их основе. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Стекло для производства стекловолокна, включающее SiO2, Al2O3, Na2O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит CoO и SO3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al2O3 - 2,5 - 3,5

Na2O - 20 - 25

CoO - 0,01 - 1,0

SO3 - 0,01 - 1,0

SiO2 - Остальное

2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по крайней мере, один оксид из группы: CaO, MgO, TiO2, FeO3, ZrO2 в количествах, мас.%:

CaO - 0,01 - 0,5

MgO - 0,01 - 0,5

TiO2 - 0,01 - 0,1

FeO3 - 0,01 - 0,5

ZrO2 - 0,01 - 0,5

3. Высокотемпературное кремнеземное волокно, включающее SiO2, Al2O3, Na2O, отличающееся тем, что оно содержит CoO и SO3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al2O3 - 3 - 4

Na2O - 0,01 - 1,0

CoO - 0,01 - 1,0

SO3 - 0,01 - 1,0

SiO2 - Остальное

4. Высокотемпературное кремнеземное волокно по п.3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по крайней мере, один оксид из группы CaO, MgO, TiO2, FeO3, ZrO2 в следующем количестве, мас.%:

CaO - 0,01 - 0,5

MgO - 0,01 - 0,5

TiO2 - 0,01 - 0,1

FeO3 - 0,01 - 0,5

ZrO2 - 0,01 - 0,5в


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru