Спосіб одержання кремнієвмісного волокна

1 Спосіб одержання кремнієвмісного волокна шляхом формування волокна з розплаву гірських порід у потоці енергоносія і високоактивного аерованого потоку модифікатора, що включає водний розчин фосфорної кислоти, який відрізняється тим, що одночасно з водним розчином фосфорної кислоти додатково вводять карбід кремнію до фосфорної кислоти при співвідношенні 1,2 1,5 при температурі від 533Кдо 573К 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що фосфорну кислоту беруть концентрацією 65-67 % мас Винахід належить до галузі промисловості будівельних матеріалів і може бути застосований для одержання армуючих матеріалів таких як армокаркаси, рогожки, джгути і т д , які використовуються замість арматурної сталі у виробництві бетонів, зокрема, вогнетривких бетонів, шляхом витягування волокон із розплавів гірських порід, наприклад каолінів, під дією струминного енергоносія, що містить модифікатор Є відомим спосіб одержання кремніймісткого волокна шляхом формування волокна із розплаву гірських порід у потоці енергоносія і високоактивного аерованого водного розчину поверхнево-активної речовини (а с СРСР № 1715606, В 28 В 1/52, С04 В 38/00, 1992) Спосіб не дозволяє одержувати армокаркас, рогожку й ІНШІ волокнисті армуючі матеріали, що знижує ефективність наступного використання волокон як армуючого матеріалу і армуючий матеріал розпадається і, внаслідок цього їх не можна використовувати для армування бетонів, особливо вогнетривких бетонів В основу винаходу поставлено задачу розширення технологічних можливостей способу одержання кремніймісткого волокна, підвищення термостійкості армуючих матеріалів і забезпечення їх МІЦНОСТІ Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання кремніймісткого волокна шляхом формування волокна із розплаву гірських порід у потоці енергоносія і високоактивного аерованого потоку модифікатора, який включає водний розчин фосфорної кислоти, ВІДПОВІДНО до винаходу одночасно з водним розчином фосфорної кислоти додатково уводять карбід кремнію до фосфорної кислоти при співвідношенні 1 2 1 5 при температурі від ЗЗЗК до 573К При цьому фосфорну кислоту беруть концентрацією 65 - 67%мас Уведення в аерований потік додатково карбіду кремнію дозволяє створити на поверхні кремніймісткого волокна при його формуванні активний шар, по якому в подальшому відбувається склеювання волокон в єдиний просторовий ансамбль з високою термостійкістю Карбід кремнію при температурах у межах від 533К до 573К розчиняється у фосфорній кислоті, завдяки цьому з'являється нова властивість - змочування поверхні волокон Одержаний, таким чином, на поверхні адгезів сприяє при формуванні армокаркасу скріпленню волокон у міцний ансамбль з високою термостійкістю Завдяки цим Найближчим до запропонованого способу технічним рішенням є спосіб одержання кремніймісткого волокна шляхом формування волокна із розплаву гірських порід у потоці енергоносія і високоактивного аерованого водного розчину поверхнево-активної речовини з використанням sкапролактаму 100%-воі концентрації і водного розчину фосфорної кислоти концентрацією 20 60% мас при температурі (423 - 523)К (патент РФ № 2036176, СОЗС 25/02, 1995 ) За даним способом можна одержувати армокаркас, рогожку та ІНШІ армуючі матеріали, проте такі матеріали не є вогнестійкими, через те що вигоряє s-капролактам со Ю 53271 новим властивостям з являється можливість використовувати армуючі матеріали у виробництві вогнетривких бетонів Якщо виконувати модифікацію волокон у більш низькому температурному інтервалі, наприклад при (423 - 523)К, то карбід кремнію є розчинений у меншій мірі і вищевказані властивості армуючого матеріалу не досягаються При збільшенні температури, наприклад, до (583 623)К відбувається склеювання волокон на їх більшій площі, що не дозволяє одержувати просторовий ансамбль, що надалі не забезпечує достатню КІЛЬКІСТЬ адгезійних і когезійних контактів на межі волокно - в'яжуча матриця При співвідношенні менше 1,2 1 карбіду кремнію до фосфорної кислоти концентрацією 65 - 67%мас , склеювання волокон відбувається не в повній мірі через дефіцит SiC, а при співвідношенні указаного більше 1 5 1 ефект також не досягається, із-за збіднення на поверхні карбіду кремнію розплавленого шару Внаслідок вищевказаних причин у просторовому ансамблі створюється недостатня КІЛЬКІСТЬ адгезійно-когезійних контактів, що знижує МІЦНІСТЬ армуючих матеріалів Уведення карбіду кремнію додатково до фосфорної кислоти підвищує вогнестійкість виробів, що робить доцільним використовувати високовогнетривкі волокна, наприклад муллітові кремнеземисті волокна, що також розширює технологічні можливості способу Фосфорну кислоту беруть концентрацією 65 - 67%мас для забезпечення доброї змочуваності нею поверхні волокон і карбіду кремнію При перевищенні концентрації Н3РО4 більше 67%мас змочуваність погіршується й армокаркас не утворюється, при концентрації Н3РО4 менше 65мас % з'являється необхідність збільшення КІЛЬКОСТІ кислоти, яка уводиться у зону модифікування, а це викликає надмірне пароутворення у модифікуючій камері, що погіршує роботу вузла витягування струменів розплаву через переохолодження фільєрного живильника Приклади реалізації способу Приклад 1 У плавильну ванну піч завантажують каолін Температуру у печі підтримують у межах від (1823 -1873)К і у фідері - до (1738 -1873)К Використовують 13-фільєрний дворядний жаростійкий живильник з діаметром фільєр 4,5 - 4,7мм Струм, який подають на живильник, доводять до 32 - 35А Струмені розплаву витягують у волокна за допомогою щілинних дуттєвих головок Головки обладнані патрубками (двома для кожної головки) подачі фосфорної кислоти і карбіду кремнію Дуттєві головки розташовують симетрично відносно одна одної під фільєрним живильником на деякій відстані одна від одної таким чином, щоб забезпечити стабільний виробіток струменів розплаву Дуттєві головки розміщують у теплоізолюючій камері, де підтримують температуру за рахунок тепла фільєрного живильника у межах від 533К до 573К Такий температурний фон забезпечують і у полімеризаційній камері, де виріб (армокаркас) остаточно затвердіває Тривалість термообробки у камері визначають виходячи із необхідного ступеня затвердіння виробу Фосфорну кислоту уводять у вигляді її водного розчину концентрацією 65 - 67%мас і карбід кремнію - під тиском 0,1 - 0,15МПа, карбід кремнію уводять у КІЛЬКОСТІ, що перевищує за масою фосфорну кислоту в 1,4 у вигляді порошку із середнім розміром часток ЗО - 50мкм Витрата Н3РО4 складає 21 - 23г у перерахунку на суху речовину на 1кг волокна, a SiC - 29 - 32г Приклад 2 Здійснюють ЯК І приклад 1, проте карбід кремнію уводять до фосфорної кислоти при співвідношенні 1 2 1 Приклад 3 Здійснюють ЯК І приклад 1, проте карбід кремнію до фосфорної кислоти уводять при співвідношенні 1 5 1 Приклад 4 Здійснюють ЯК І приклад 1, проте карбід кремнію уводять до фосфорної кислоти при співвідношенні 1 1 Приклад 5 Здійснюють ЯК І приклад 1, карбід кремнію уводять до фосфорної кислоти при співвідношенні 1 7 1 Приклад 6 Здійснюють ЯК І приклад 1,однак температуру в зоні модифікування витримують у межах від 423К до 523К Приклад 7 Так само як і приклад 1, температуру в зоні модифікування витримують у межах від 583К до 623К Модифіковані мулліт-кремнеземисті волокна, одержані із каоліну, діаметром 220 - 240мкм укладають на приймально-формуючий конвеєр, зусилля притискуючих роликів складає близько 0,02Мпа, швидкість конвеєра - 0,2 - 0,22м/хв Одержаний армокаркас, товщиною 6 х 10 Зм дозатверджують у конвейерному сушилі неперервної дії при температурі (533 - 573)К Тривалість термообробки складає 10 -12 хв Результати випробувань подані у таблиці Таблиця Розривне навантаСпіввідношення Температура у ження смужки армо- Термостійкість SiC до Н3РО4 (за зоні модифіку- каркасу (шириною (теплозміни 50мм у вологому масою) вання, К 800 - 293) К стані), кг Приклад Модифікатор 1 1 2 3 4 5 2 3 SiC + Н3РО4 те ж те ж те ж те ж 1,41 1,21 1,51 11 1,71 4 533 533 533 533 533 - 573 - 573 - 573 - 573 - 573 5 5,2 5,6 5,1 5,0 4,7 6 58 46 55 44 33 53271 Продовження таблиці Приклад Модифікатор те ж те ж Водний р-н Na - солі лігносульфонових к-т 14% за масою, Прототип s-капролактам -100% за масою, водний р-н Н3РО4 60% за масою також 6 7 Розривне навантаСпіввідношення Температура у ження смужки армо- Термостійкість SiC до Н3РО4 (за зоні модифіку- каркасу (шириною (теплозміни 50мм у вологому масою) вання, К 800 - 293) К стані), кг 1,41 423 - 523 4,5 37 1,41 583 - 623 5,4 57 423 - 523 4,9 2-3 533 - 573 1,2 Зруйнувався Як видно із таблиці додаткове уведення карбіду кремнію до фосфорної кислоти при співвідношенні 1,2 1,5 до фосфорної кислоти при температурі (533 - 573)К забезпечує підвищення МІЦНОСТІ І термостійкості армуючих матеріалів при розширенні технологічних можливостей способу При співвідношенні менше 1,2 1 карбіду кремнію до фосфорної кислоти розривне навантаження зменшується, термостійкість погіршується, при співвідношенні більше 1,5 1 карбіду кремнію до фосфорної кислоти ці показники також погіршуються Використання способу одержання кремніймісткого волокна дозволяє одержати армуючі матеріали у виробництві бетонів, особливо вогнетривких бетонів, розширити технологічні можливості способу, підвищити термостійкість армуючих матеріалів і забезпечити їх МІЦНІСТЬ ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24