Спосіб та склад для одержання неорганічного волокна

1. Способ получения неорганического волокна путем подачи минералов в плавильную печь, получения расплава, его гомогенизации, подачи в зону формирования волокна для вытягивания его из расплава и последующего наматывания на нитесборник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что температуру в плавильной печи устанавливают 1705-2000°С, а вытягивание волокна производят со скоростью 5505-6500 м/мин. 2. Состав для получения неорганического волокна, включающий SJ02, АІгОз, ТіОг, РегОз. FeO, CaO, MgO, MnO, КгО и ЫагО, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно содержит Р2О5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Изобретение относится к технологии получения неорганических волокон из расплавленных минералов вытягиванием, которые могут использоваться для получения термостойких нитей и тканей. Наиболее близким к заявляемому изобретению-способу является способ получения неорганического волокна путем подачи базальтовой породы в плавильную печь, нагрева породы до температуры плавления, а именно, до 1500-1600°С, получения расплава и его гомогенизации [1]. Согласно известному способу, гомогенизированный расплав подают в зону форм и р о в а н и я в о л о к н а , где волокно вытягивают со скоростью 3500-4500 м/мин без остановок и замедлений из расплава с вязкостью 110-500 пуаз. Вначале волокна собирают непрерывным вытягиванием вручную и полученный пучок заводят в канавку ролика нитесборника, быстро вытягивая его под углом 6 0 - 8 0 ° . Волокна, полученные известным способом, имеют средний диаметр элементарного волокна 4 5,5 мкм. Недостатком данного способа является невозможность получения элементарных волокон диаметром менее 4 мкм, т.к. последний зависит от скорости вытягивания, которая, в свою очередь, определяется вяз SiO 2 AI2O3 ТіОг 55,30-60.01 18,01-19,90 0,02-1,02 7,51-8,03 FeO CaO MgO MnO K2O P2O5 4,52-9,50 3,01-3,95 0,10-0,15 1.14-3,60 1,80-1,90 0,12-0,14 С > О 10749 костью расплава. Так, увеличение скорости выше указанной, т.е. 4500 м/мин, при данной вязкости расплава приведет лишь к обрыву волокна, а не к уменьшению его диаметра. Вязкость расплава зависит от ис- 5 ходного состава материала и температуры нагрева расплава. Известен состав для получения минерального волокна, включающий SIO2. АІгОз, ТЮг, ЯегОз, FeO. CaO, MgO, МпО, РгО при 10 следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 27-61; AI2O3 8-23; ТЮ2 0,5-3,0; РегОз 0,8-12; FeO0,1-4,0; MnO0,5-1,0; CaO 8-20; MgO 4,5-21; P2O 0,1-5,5 [2]. Минеральное волокно с таким составом 15 получают загружая подготовленные компоненты в плавильный агрегат, где их плавят при температуре 1250-1400°С, и затем расплав перерабатывают в волокно центробежно-валковым способом при 1340-1400°С. 20 Полученное минеральное волокно имеет диаметр волокон 4-6 мкм. Недостатком известного состава является невозможность получения нити диаметром менее 4 мкм, т.к. данный состав при 25 нагревании до более высокой температуры расслаивается и волокно невозможно сформировать. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ получения не- 30 органического волокна путем обеспечения оптимального соотношения температурного режима плавильной печи и скорости вытягивания волокна из расплава, что позволит получать непрерывные элемен- 35 тарные волокна толщиной менее 4 мкм. В основу изобретения также положена задача создания такого состава для получения неорганического волокна согласно заявляемому способу, в котором благодаря 40 определенному набору и соотношению компонентов возможно получить оптимальное соотношение вязкости и поверхностного натяжения волокна, что позволит обеспечить оптимальное соотношение температу- 45 ры расплава и скорости вытягивания волокна для получения нити диаметром менее 4 мкм. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения неорганического 50 волокна путем подачи минералов а плавильную печь, получения расплава, его гомогенизации, подачи в зону формирования волокна для вытягивания его из расплава и последующего наматывания на нитесбор- 55 ник согласно изобретению, температуру в плавильной печи устанавливают 17052000°С, а вытягивание волокон производят со скоростью 5505-6500 м/мин. Поставленная задача решается также тем, что в состав для получения неорганических вЬлокон, включающий SIO2. АІгОз, ТЮг, РегОз, FeO, CaO, MgO, MnO, K2O и ІЧагО, согласно изобретению дополнительно включен Р2О5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SIO2 55,30-60,01; АІгОз 18,01-19,90; ТЮг 0.02-1,02; РегОз, FeO 7,51-8.03: CaO 4,52-9,50; MgO 3,013,95; Р2О5 0,12-0,14; МпО 0,10-0,15; КгО 1,40-3,60; Na2O 1,80-1,90. Благодаря указанному соотношению компонентов и его процентному содержанию возможно повысить температуру плавильной печи до 1705-2000QC и получить расплав без расслоения и такой вязкости, которая позволяет производить вытягивание волокна из расплава с более высокой скоростью (по отношению к прототипу), что обеспечивает, в свою очередь, получение нити менее 4 мкм. Способ осуществляют следующим образом. Минералы в соотношениях, указанных в табл.1 подают в плавильную печь, в которой устанавливают температуру 1705-2000°С. Получают расплав, который выдерживают некоторое время для его гомогенизации. Затем уже гомогенизированный расплав подают в зону формирования волокна, которая представляет собой питатель с фильерами, в которых поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации полученного расплава. Из фильер расплав выходит в виде капель, образующих луковицы, которые при увеличении их массы отрываются от фильер, образуя волокна. Вначале эти волокна собирают непрерывным вытягиванием вручную, затем полученный пучок заводят в канавку ролика нитесборника, быстро отводят их под углом 60-80°, наматывают нить на торец бобины и включают наматывающий механизм. Вытягивание волокон производят без остановок и замедлений со скоростью 5505-6500 м/мин. Для предупреждения взаимного трения в пучке волокон, их взаимного склеивания производят замасливание волокон на валковом замасливающем устройстве. В табл.2 представлены соотношения диаметров элементарных волокон, полученных в зависимости от температуры расплава, скорости вытягивания волокна и составов согласно табл.1. Кроме того, экспериментальная проверка химической устойчивости полученных волокон к 2N раствору НСІ показала, что последний более кислотостойкий, чем волокна по прототипу (табл.3). 10749 Химическую устойчивость непрерывных волокон к 2% раствору HCI определяли по потере массы с поверхности 5000 кв.см при трехчасовом кипячении (табл.3). Таблица 1 Состав, № SIO2 АІгОз ТІО2 Содержание оксидов, мае. % MgO FeO+ CaO P2O5 MnO K2O ЫагО 0,10 0,11 0,15 3,60 1,56 1,40 1,80 1,85 1,90 Fe2O3 1 2 3 55,30 55,85 60,01 18,01 19,74 19,90 1,02 0,81 0,02 7,51 •7,74 8,08 9,50 8,30 4,52 3.01 3,90 3,95 0,14 0,13 0,12 Таблица 2 Наименование параметра Температура расплава в печи , °С Скорость вытяжки, м/мин Средний диаметр элементарных волокон, мкм Состав 1 1705 v 5505 V Значение параметра Состав 2 1850 6000 Состав 3 2000 6500 3.9 2,8 3,0 Таблица 3 Среда 2N раствор НС1 Упорядник Замовлення 4474 Предлагаемый состав сырья Потеря массы, Устойчивость, мг % 539,7 89,7 Техред М.Келемеш Прототип (базальт) Потеря массы, Устойчивость, мг % 1099.7 77,5 Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101