Спосіб виготовлення безперервних мінеральних волокон

Настоящее изобретение относится к технологии получения волокон, а именно способу изготовления непрерывных минеральных волокон, и может быть использовано, в частности, при изготовлении минеральных волокон из базальтовых пород для производства диэлектрических материалов для печатных плат и други х изделий электротехнического назначения. В современном производстве композиционных материалов широко применяют различные стеклянные непрерывные волокна как армирующий материал, обладающий высокой исходной прочностью, стойкостью к агрессивным воздействиям, долговечностью. Однако рост производства стеклянных волокон сдерживается из-за возрастающего дефицита сырья (кальцинированной соды, борной кислоты, сульфата и др.) и относительно высокой стоимости. Некоторые горные породы, например, базальтовые, отличаются недефицитностью и низкой стоимостью (1) и позволяют получать диэлектрические композиционные материалы с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В этой связи особый интерес представляет разработка и совершенствование технологии изготовления непрерывных минеральных волокон из базальтовых пород, в дальнейшем описании для краткости называемых просто базальтом. Следует обратить внимание, что основным параметром, характеризующим непрерывность волокна, является количество обрывов в одном килограмме произведенного волокна. Этот параметр называется средней удельной обрывностью. Причем следует отметить, что для организации серийного производства базальтотканей, используемых при изготовлении диэлектрических материалов, требуются непрерывные нити со средней удельной обрывностью не более 0,9 об/кг. Известен способ изготовления непрерывного минерального волокна из базальта (2), который заключается в плавлении кускового базальта и выработке расплава в волокно фильерным питателем, причем в состав расплава базальта дополнительно вводят добавки от 0.5% до 4% окиси титана в зависимости от месторождения базальта. Основным недостатком этого способа является то, что он приемлем лишь для получения непрерывного волокна из базальта определенного месторождения и не учитывает такие важные характеристики процесса выработки волокон, как температура расплава и его вязкость, а следовательно, не обеспечивает получение в серийном производстве волокон со средней удельной обрывностью не более 0,9 об/кг. Наиболее близким к заявляемому способу те хническим решением является известный способ изготовления непрерывных минеральных волокон из базальта (3), заключающийся в том, что расплавляют базальт, образуют зону выработки, откуда производят струйную подачу базальтового расплава к фильерам. Устройство для изготовления непрерывных минеральных волокон из горных пород, в частности из базальта, реализующее вышеописанный способ, содержит ванну для плавления базальта, сообщенную с зоной выработки. В зоне выработки установлены струйные питатели для подачи базальтового расплава на фильерные питатели. Недостаток известного способа заключается в том, что он не учитывает состояния расплава (температуру, вязкость), подаваемого из зоны выработки к фильерам, что приводит к высокой удельной обрывности получаемых волокон, которая составляет 1,2-1,4 об/кг. Это ограничивает применение волокон, получаемых по данному способу, для переработки в ткани, удовлетворяющие требованиям производства диэлектрических материалов электротехнического назначения. В основу изобретения положена задача путем изменения, технологических режимов изготовления непрерывных минеральных волокон и подачи расплава с оптимальной температурой и вязкостью из зоны выработки к фильерам снизить удельную обрывность получаемых непрерывных минеральных волокон, Задача решена тем, что в способе изготовления непрерывных минеральных волокон из базальта, заключающемся в том, что расплавляют базальт и подают базальтовый расплав в зону выработки, в зоне выработки образуют область отбора базальтового расплава для струйной подачи к фильерам, причем, согласно изобретению, поддерживают область отбора базальтового расплава в границах от 0,2 до 0,8 высоты уровня расплава в зоне выработки. Это позволяет отбирать расплав с оптимальными температурами и вязкостью, так как выше указанной области расплав базальта перегрет из-за прямого контакта с теплоносителем, в качестве которого используют природный газ, и имеет низкую вязкость, что приводит к колебаниям толщины формируемых волокон и, как следствие, вызывает рост удельной обрывности получаемых волокон. Расплав, расположенный ниже указанной области отбора, недостаточно прогрет из-за низкой способности базальта пропускать инфракрасное излучение, низкой теплопрозрачности. Снижение температуры приводит к подаче в многофильерный питатель расплава, характеризующегося повышенной вязкостью, что приводит к появлению в волокне центров кристаллизации и ухудшению его прочностных характеристик и, следовательно, к росту удельной обрывности волокон. Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение варианта выполнения. Примеры осуществления способа. Пример 1. Практическое опробование заявляемого способа изготовления минеральных волокон проводилось в условиях серийного производства на Беличском заводе "Теплозвукоизоляция". Кусковой базальт с размером частиц 20-40 мм загружали в ванную печь с фидерами, аналогичную изображенной в (3), и поддерживали температуру на уровне 1210-1230°С. Базальт был доставлен из Марнеульского месторождения. Его химический состав и условия выработки волокон приведены в (1). При выработке волокна поддерживали область отбора базальтового расплава струйными питателями в границах от 0,7 до 0,4 уровня расплава в зоне выработки. Контроль области отбора базальтового расплава производился окунанием уровнемера из жаростойкого сплава в расплав базальта. Для сравнения выработку волокна проводили согласно регламенту Беличского завода "Теплозвукоизоляция", который составлен в соответствии с описанием прототипа (3). По результатам контрольных замеров уровней расплава в зоне выработки установлено, что отбор расплава производили из области с границами от 0,45 до 0,13 уровня расплава в зоне выработки. Результаты сравнения удельной обрывности, полученной после четырех смен изготовления по заявляемому способу и четырех смен изготовления по прототипу, представлены в табл.1. Из приведенных в таблице 1 данных следует, что при изготовлении непрерывных минеральных волокон из базальта, согласно заявляемому способу, получается меньшая удельная обрывность волокон, чем попрототипу, и достаточная для организации серийного производства базальтотканей. Это свидетельствует о достижении поставленной в изобретении цели. Пример 2. С целью обоснования выбора заявляемой области с оптимальными свойствами расплава для выработки волокон фильерными питателями, изготавливали непрерывные минеральные волокна из базальта согласно режимам, описанным в (3), при различных положениях области отбора базальтового расплава относительно уровня расплава в зоне выработки. Результаты сравнения удельной обрывности, полученные для различных положений области отбора базальтового расплава в течение одной смены, представлены в табл.2. Из данных таблицы 2 следует, что выбранная в заявляемом техническом решении область отбора базальтового расплава является оптимальной. Использование предлагаемого способа для изготовления непрерывных минеральных волокон позволяет получать волокна с показателем удельной обрывности не более 0,8 об/кг. Это дает возможность организовать серийное производство базальтотканей для изготовления диэлектрических композиционных материалов с улучшенными композиционными характеристиками. Одновременно хочется отметить, что использование в качестве сырья относительно недефицитного базальта позволяет существенно снизить стоимость композиционных материалов.