Нетканий волокнистий матеріал

Запропонована корисна модель відноситься до нетканих волокнистих матеріалів на основі штапельних мінеральних волокон із розплаву гірських порід типу базальт з підвищеною міцністю, а також з хімічною та температурною стійкістю і можуть бути використані для виготовлення матеріалів для хімічної, електротехнічної, будівельної та інших галузей промисловості. Відомий нетканий матеріал, який містить з'єднані між собою голкопроколюванні волокнисті шари, що включають мінеральні та силікатні волокна з співвідношення мас, % : силікатні - 3 - 65; мінеральні - 35 - 97 [1]. Недоліками цього матеріалу є недостатньо високі експлуатаційні властивості, недостатня міцність та низька температуростійкість волокон. Відомі також неткані матеріали на основі штучних мінеральних волокон скріплених поліконденсатним зв'язуючим, що включають скловолокна виготовлені способом повітряного витягування, а склополотно одержують способом сухого формування [2, 3]. Однак міцність зазначеного матеріалу його температурна та кислотна стійкість невисокі. Цей недолік пов'язаний із відповідними міцностними характеристиками штучних мінеральних волокон з яких утворюється матеріал, а також із недосконалим способом його виготовлення. Найбільш близьким нетканим матеріалом такого ж призначення до заявленого є матеріал, що включає неорганічне волокно та в якості зв'язуючої суміші, карбамідоформальдегідну смолу з вмістом мас, % 13-25, триазінонових циклів мас, % 6-10, метилольних груп мас.ч 50-100, полівінілацетата або каучуку при співвідношенні неорганічного волокна і зв'язуючого відповідно по масі 87-78 : 13-22. [4]. Не зважаючи на те, що в зазначеному матеріалі в якості зв'язуючого використовується карбамідоформальдегідна смола, основними недоліками його є недостатньо висока температуростійкість (180°С) та кислотостійкість волокон. До причин, що перешкоджають досягненню очікуваного технічного результату при використанні відомих нетканих матеріалів, є неможливість одержати необхідні міцностні характеристики матеріалу в різних напрямках полотна, а також його високу кислото- та температуростійкість. В основу корисної моделі поставлена задача одержання високих міцностних характеристик матеріалу та підвищення його кислото- та температуростійкості шляхом використання як штапельних так і рублених безперервних волокон діаметром від 22 до 0,5мкм., а довжиною від 5 до 2000мм промочених як органічною так і неорганічною зв'язкою. Для одержання раніше заданих параметрів використовують волокна, що одержані із розплаву основних гірських порід з різними фізико-хімічними властивостями (базальт, андезитобазальт, амфіболіт). Поставлена задача вирішується тим, що волокнисте полотно формується із штапельного волокна одержаного із розплаву гірських порід типу базальт, андезитобазальт або амфіболіту, а в якості зв'язуючого використовують, наприклад карбамідноформальдегідну смолу при співвідношенні волокнистого полотна і зв'язуючого відповідно по масі, % 95-97 : 3-5. Відомо, що базальти характеризуються середньою хімічною та температурною стійкістю, а, що стосується андезитобазальтів то вони мають високу кислото- та температуростійкість в той же час амфіболіти характеризуються високою стійкістю до лугів. Враховуючи викладене, із розплавів гірських порід, які вміщують базальти, андезитобазальти та амфіболіти можна одержати мінеральні волокна із заздалегідь прогнозованими характеристиками. У формуванні волокнистого полотна також використовують штапельні волокна одержані із розплаву суміші базальтів та амфіболітів відповідно у співвідношенні мас, % 47-54 : 46-53, базальтів та андезитобазальтів відповідно у співвідношенні мас, % 77-84 : 16-23, а також андезитобазальтів та амфіболітів відповідно у співвідношенні мас, % 66-73 : 27-34, а в якості зв'язуючого окрім зазначеного використовують кремнійорганічні водорозчинні емульсії, алюмосилікати та водні емульсії хлорсульфірованого поліетилену. Виходячи із зазначеного, саме поєднання відомих наведених ознак і сукупність суттєвих ознак матеріалу, що заявляється, забезпечують виявлення нових технічних властивостей корисної моделі, які пов'язані із забезпеченням необхідних міцностних характеристик матеріалу в різних напрямках полотна, а також його високу кислото- та температуростійкість. Формування нетканого волокнистого матеріалу здійснюється таким чином. Розплав гірських порід, у співвідношенні зазначеній раніше, подають у вигляді струменя діаметром від 3 до 10мм. з фідера плавильної печі до вузла роздмухування (сопло Лаваля) де відбувається розщеплення струменя з утворенням штапельних волокон діаметром від 0,5 до 22мкм. і довжиною від 5 до 2000мм. В подальшому волокно подається у камеру в якій відбувається відокремлення грубих волокон та не волокнистих включень за допомогою аеродинаміки потоків повітря та рівномірно розподіляється по поверхні. Щільність сформованого полотна може знаходиться в межах від 30 до 300гр./м2. Далі полотно проходить через вузол нанесення зв'язуючого, яке здійснюється як мокрим так і сухим способом. Після чого полотно поступає в камеру теплової обробки де відбувається скріплення волокон зі зв'язуючим і утворюється еластичне полотно. Приклад 1. Для утворення нетканого матеріалу використовують розплав суміші гірських порід із базальтів та амфіболітів у співвідношенні мас, % 47-54 : 46 - 53. В якості зв'язуючого використовують як органічну так неорганічну речовину, зокрема алюмосилікат. Формування нетканого волокнистого матеріалу із штапельних волокон здійснюється аеродинамічним або мокрим способом. В результаті одержують матеріал, який має високу температуростійкість до 600°С, а також кислотостійкість стосовно 2N HCL - на рівні 53%, а стосовно 2N NaOH - на рівні 98%. При цьому одержаний матеріал має хороші міцностні характеристики при щільності полотна 55-65гр./м2 сила на розрив впродовж полотна знаходиться на рівні 25 ON, а в поперек полотна на рівні 205N. Приклад 2. При використанні для формування нетканого волокнистого матеріалу суміші гірських порід із андезитобазальту та базальту у відповідному співвідношенні мас, % 77-84 : 16-23 температуростійкість збільшується до 850°С, а кислотостійкість стосовно 2N HCL - збільшується на 34%. Міцностні характеристики, в цьому випадку, дещо покращуються при одній і тій же щільності матеріалу (55-65гр./м) сила на розрив впродовж полотна збільшується на 20N, а поперек - на 10N. При використанні суміші гірських порід із андезитобазальту та амфіболіту у відповідному співвідношенні мас, % 66-73 : 27-34 показники стосовно температуростійкості, кислотостійкості та міцностні показники знаходяться майже на рівні наведеному в Прикладі 2. В Таблиці наведені результати фізико-механічних та хімічних випробувань нетканого матеріалу. Із наведених даних в Таблиці видно, що нетканий волокнистий матеріал одержаний із суміші гірських порід має широкий діапазон хімічної та температурної стійкості і дає змогу програмувати властивості матеріалу використовуючи ті чи інші гірські породи. Підвищення температуростійкості та кислотостійкості нетканих волокнистих матеріалів та їх міцностних характеристик, по відношенню до наведених аналогів, дає змогу забезпечити розширення областей їх використання. Таблиця. Результати фізико-механічних та хімічних випробувань нетканого матеріалу. Сила розриву полотна, N поперек повздовж волокон, волокон, N N Кислотостійкість, % Складові волокнистого полотна, співвідношення, % зв'язуюче 2 Базальт - 48% Амфіболіт-52% 3 Алюмо силікатне 4 5 6 7 8 9 250 205 53 98 600 55-65 2 Андезитобазальт- 81% Базальт- 19% Алюмо силікатне 270 215 50 96 850 55-65 3 Андезитобазальт - 70% Амфіболіт -30% Алюмо силікатне 260 210 25 97 850 55-65 280 230 43 20 200 55-65 230 190 99 98 200 55-65 1 1 Карба-мідноформальдегідна смола Полімерні водні Андезитоемульсії 5 базальт81% хлорсульБазальт- 19% фірованого полієтилену Андезито4 базальт - 81 % Базальт - 19% 2NHCL ,% Температу Щільніст ь, 2NNaOH ростійкість, гр/м2 °С ,% Джерела інформації: 1. Патент України № 15805, кл. D 04 Н 1/46, 1997. 2. Патент Великобританії №1331482, кл.02А, 1973. 3. Нетканный материал - стеклохолст, выпускаемый Саратовским стекольным заводом по ТУ № 21 - 23 - 3 68, 1968. 4. Авторське свідоцтво СРСР № 813988, кл. D 04 Н 1/58,1/42, 1983.