Композиція розплаву для виготовлення штучних склоподібних волокон

Реферат: Винахід стосується композиції розплаву для виготовлення штучних склоподібних волокон, яка включає в себе наступні оксиди, по масі композиції, мас. %: SiO2 - 39-43, Аl2О3 - 20-23, ТіО2 - до 1,5, Fe2O3 - 5-9, переважно 5-8, СаО - 8-18, MgO - 5-7, Na2O - до 10, переважно 2-7, K2О - до 10, переважно 3-7, Р2О5 - до 2, МnО - до 2, R2O - до 10, де частка Fe(2+) становить більше 80 мас. %, зважаючи на загальне Fe, і переважно становить щонайменше 90 %, більш переважно щонайменше 95 % і найбільш переважно щонайменше 97 %, зважаючи на загальне Fe. UA 109611 C2 (12) UA 109611 C2 UA 109611 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується композиції розплаву для виготовлення штучних склоподібних волокон (MMVF). Винахід також стосується способу формування штучних склоподібних волокон і способу формування композиції розплаву. Для виготовлення штучних склоподібних волокон, що часто описуються як мінеральні волокна, добре відоме створення завантаження мінерального матеріалу, розплавлення завантаження в печі і перетворення одержаного розплаву у волокна для формування волокон. Волокна можна використовувати для різних цілей, включаючи тепло- і звукоізоляцію, захист від вогню, поживні субстрати, гальмівні колодки і пригнічення вібрації. Кінцевий склад волокон звичайно виражають в оксидах елементів, які містяться у волокнах; і є добре встановленим, що склад завантаження мінерального матеріалу і, отже, склад розплаву і кінцевих волокон може впливати на споживчі властивості кінцевих волокон. При складанні композиції для виготовлення штучних склоподібних волокон є важливим брати до уваги не тільки властивості кінцевих волокон, а також і процес плавлення, властивості розплаву і вплив цих властивостей на процес волокноутворення. Винахід стосується штучних склоподібних волокон типу кам'яної вати. Звичайно волокна з кам'яної вати перетворюють у волокна з використанням способу зовнішнього центрифугування, наприклад, з використанням каскадного апарату для намотування. У US 3159475, Chen et al, такий спосіб описаний в загальному вигляді. У GB 1559117 представлений більш розширений опис. У цьому типі способу мінеральний розплав подають на поверхню набору волокноутворювальних роторів, який функціонує в комбінації з холодним відганяючим повітрям для витягування волокон для скидання мінерального розплаву в формі волокон. Волокна потім несуться в потоці повітря і збираються. На сформовані волокна звичайно наносять зв'язуюче, і це робить внесок в зчеплення сформованої в результаті сітки, яку часто генерують шляхом зміцнення, стиснення і тверднення. Однак в деяких випадках зв'язуюче не використовують; і мінеральні волокна збирають у вигляді пухкої мінеральної вати. Альтернативним способом волокноутворення є спосіб з обертовою склянкою, яку часто називають внутрішнім центрифугуванням. У цьому способі розплав перетворюють у волокна шляхом продавлювання розплаву через отвори в стінці обертової склянки шляхом обертання з високою швидкістю для формування первинних ниток, які потім витягують в кінцеві волокна шляхом використання гарячого повітря при 1300-1500 °C з пальника з надлишком кисню від згоряння. Волокна потім несуться в основному потоці повітря, потім збираються на стрічковому транспортері і несуться для подальшої обробки для виготовлення продукту зі штучного склоподібного волокна. У способі з обертовою склянкою є тенденція до виготовлення продуктів зі штучного склоподібного волокна, що мають дуже низький вміст не перетвореного у волокна матеріалу порівняно зі способами зовнішнього центрифугування. Додатковою перевагою є те, що при збиранні у вигляді сітки волокна мають тенденцію до орієнтації в площині колектора в більшій мірі, ніж в способах зовнішнього центрифугування, що поліпшує теплоізоляційні властивості продукту. Рівень доданої теплоізоляції часто виражають у вигляді значення лямбди (λ) (одиниці мВт/м·К), яке є ступенем теплопровідності ізоляційного матеріалу. Однак традиційно способи волокноутворення внутрішнім центрифугуванням широко використовувалися лише для перетворення скляної вати у волокна, яка є відносно багатою оксидами лужних металів (особливо оксидом натрію), має високий вміст діоксиду кремнію, низький вміст оксиду алюмінію і включає в себе оксид бору. Цей традиційний розплав скляної вати має, при відносно низьких температурах (950-1100 °C), всі властивості, необхідні для способу з обертовою склянкою. Традиційні розплави кам'яної вати, з іншого боку, мають низький вміст діоксиду кремнію, високий вміст оксиду алюмінію і є менш багатими вмістом лугу. Ці композиції розплавів кам'яної вати мають значно вищу температуру ліквідусу, ніж розплави скляної вати. Для волокноутворення в обертовій склянці є важливим, щоб температура розплаву, який прибуває на стрічку з отворами обертової склянки, знаходилася б вище температури ліквідусу композиції розплаву. Це необхідно для запобігання кристалізації в склянці під час обробки. Отже, для обробки нормального розплаву кам'яної вати в обертовій склянці є необхідним перетворювати розплав у волокна при вищій температурі, ніж розплави скляної вати. Властивості багатьох розплавів кам'яної вати при таких температурах часто є непридатними для волокноутворення в обертовій склянці. Температура процесу волокноутворення в обертовій склянці часто обмежена між 11501220 °C, одночасно з точки зору вартості і будівельного матеріалу. Властивості розплаву багатьох розплавів кам'яної вати при таких температурах часто є непридатними для волокноутворення в обертовій склянці. 1 UA 109611 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Стандартні розплави кам'яної вати можуть містити значні домішки металевого заліза (Fe(0)), залежно від способу плавлення. Металеве залізо може блокувати отвори в обертовій склянці і може також викликати корозію обертової склянки, збільшуючи частоту, з якою склянку потрібно обслуговувати або замінювати. У доповнення до властивостей розплаву на зразок в'язкості і температури ліквідусу, властивості волокон, які виходять, також потрібно брати до уваги. З цих властивостей біорозчинність і стійкість до високої температури особливо важливі. В останні роки до критеріїв, які повинні задовольняти штучні склоподібні волокна, додали біорозчинність. Тобто волокна повинні мати здатність швидко розчинятися в фізіологічному середовищі. Для волокон з кам'яної вати біорозчинність стосується фізіологічного навколишнього середовища в макрофагах в легенях. Отже, є важливим, щоб відбувалося швидке розчинення при рН 4,5, з метою запобігання яким-небудь потенційним побічним ефектам від вдихання таких волокон. Стійкість до високої температури також є високо бажаною властивістю у волокон із кам'яної вати. Це присутнє не тільки в контексті штучних склоподібних волокон, але також і в контексті волокон, що використовуються для теплової або акустичної ізоляції в будівлях. У WO95/01941 описуються розплави для вагранок, що мають на меті бути перетвореними у волокна в обертовій склянці. У той час, як розплав має придатну в'язкість і температуру ліквідусу для використання в процесі внутрішнього волокноутворення, одержані волокна мають низький рівень біорозчинності при рН 4,5 через високий вміст діоксиду кремнію в розплаві. Більше того: розплав для вагранки часто містить вимірну кількість металевого заліза, що приводить до значного ризику забивання отворів обертової склянки краплинами металевого заліза і, таким чином, зупинки процесу волокноутворення. У ЕР1032542 описані біорозчинні і стійкі до високої температури композиції волокон. Вказаний великий діапазон для SiO2 і Al2O3, і композиції повинні задовольняти вимоги, щоб R 2O становив щонайменше 10 % мас. і 0 % мас.