Скло для виготовлення мінерального волокна

Изобретение относится к производству минерального волокна, в частности к соста вам силикатного стекла для изготовления минерального волокна, и может быть использовано для изготовления эффективных теплоизоляционных и щелочеустойчивых материалов. Цель - уменьшение рабочей вязкости расплава, повышение температуро- и щелочеустойчивости волокна. Стекло содержит компоненты в следующих количествах, мас.%: SIO2 51,7-54,6; ТЮг 0,7-1,3; АІ 2 Оз 7,7-10,7; FeO 0,8-3,6; ЯегОз 3,7-4,5; СаО 17,0-19,5; МдО 8,6-11,8; КгО 0,8-1,0; № 2 0 1,2-1,4; SO3 0,1-0,2. Вязкость расплава в интервале температур (1300-1400)°С 1,6-23,2 Па-с, химическая устойчивость волокна к щелочи (83,11-87,5)%, предельная температура применения 1000°С 3 табл. Изобретение относится к составу стекла для изготовления минерального волокна. ТЮ2, Fe2O3, FeO, MnO, СаО, MgQ, КгО, Na20 и БОз в следующих количествах, мас.%: SIO2 49,05-50,55; АІгОз 5,48-16,32; ТіОг 0,69-1,29; Fe2O3 0.71-3,79; FeO 8,41-11,46; MnO 0,20-0,24; СаО 6,80-13.26; MgO 7.74-16,61; К2О 0,34-0,82; N320 0,25-3.47; SO3 0,40-10,97. Однако расплавы из данного стекла вследствие пониженного содержания стекпообразующего оксида SIO2 имеют слабые ионные кремнекислородные связи и при высоких температурах (1400°С и выше) в температурном интервале формования тонких волокон происходит капельный распад Известно стекло для получения минерального волокна, содержащее следующие оксиды, мас.%: S1O2 27-61; АІгОз 8-23; Ті 02 0,5-3,0; Fe2O3 0,8-12; FeO 0,1-4,0; MnO 0,5-1,0; СаО 8-20; MgO 4,5-21; R2O 0,1-5,5. Недостаток минерального волокна, получаемого из расплава такого стекла, состоит в низкой температуроустойчиеости. Наиболее близким к предлагаемому является стекло, включающее SiO2. AI2O3, L 1724613 струи расплава с образованием коротких волокон и большого количества неволокнистых включений в виде стекловидной пыли и "корольков", Получение тонких волокон из такого стекла затруднено. Кроме того, получа- 5 емые волокна из данных расплавов имеют низкие показатели по химической устойчивости в концентрирированных растворах щелочей, а также при нагреве свыше 800°С. Вследствие происходящих окислительных 10 процессов (FeO переходит в Fe2O3) они становятся хрупкими, при механическом воздействии разрушаются. Цель изобретения-уменьшение рабочей вязкости расплава, повышение температурои щелочеустойчивости минерального волокна. Высокая температуроустойчивость позволяет и с п о л ь з о в а т ь такое волокно как высокоэффективный теплоизоляционный материал, а при повышенной химической устойчивости в концентрированных щелочных средах оно может быть рекомендовано при создании композиционных материалов с применением различных вяжущих. Поставленная цель достигается тем, что стекло для изготовления минерального волокна характеризуется следующим количественным содержанием компонентов, мас.%: SiO2 51,7-54,6; ТІО2 0,7-1,3; AI2O3 7,7-10,7; FeO 0,8-3,6; Fe2O3 3,7-4,5 CaO 17,0-19,5 MgO 8,6-11,8; K2O 0,8-1,0; Na 2 O 1,2-1,4; SO3 0,1-0,2. При увеличении и уменьшении содержания SiO2 происходит нарушение процесса формирования волокон. Если в стекле содержание SiO2 менее 51,6, уменьшается вязкость, что способствует повышению содержания неволокнистых включений ("кор о л ь к о в " и с т е к л о в и д н о й пыли). При содержании SiO2 в стекле более 54,6% вязкость расплава возрастает, что приводит к утолщению волокон. Аналогичное явление наблюдается при изменении содержания встекле щелочноземельных оксидов СаО и MgO. При содержании СаО и MgO более соответственно 19,5 и 11.8% уменьшается вязкость, повышается кристаллизационная способность расплава, В результате снижения количества СаО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 и MgO ниже приведенных предельных значений вязкость расплава повышается. В табл. 1 приведены составы стекол, из которых формовались волокна, в табл. 2 результаты испытаний на химическую устойчивость к щелочи, в табл. 3 - результаты испытаний на температуроустойчивость. Оптимальным является содержание компонентов, приведенных в табл. 1 (составы 1-3). Такие стекла получают плавлением шихт на основе горных пород типа базальта с добавлением породе высоким содержанием Si02, например суглинка и доломита, при температуре 1400~1450°С. Расплавы из предлагаемого стекла, приведенные в табл. 1, в температурном интервале формования волокон имеют вязкость в 1,5-2,0 раза более низкую по сравн е н и ю с и з в е с т н ы м м а т е р и а л о м , что позволяет формовать из них, например, центробежно-валковым способом волокно диаметром 3-5 мкм при содержании неволокнис:тных включений до 10%. Полученное минеральное волокно испытывали в концетрированных щелочных средах. Установление механизма разрушения волокон при нагревании проводили по методике TGL 3232/08 (ГДР). Волокна из предлагаемого стекла сохраняют при температуре нагрева 1000°С 73-74% прочности, сохраняют гибкость и эластичность, предельная температура их применения составляет 1000°С, в то время как волокна известного состава при температуре свыше 900°С становятся хрупкими и разрушаются. Формула изобретения Стекло для изготовления минерального волокна, включающее SiO2- ТІО2. AI2O3. FeO, Fe2O3, СаО, MgO, K2O, №гО и SOз^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения рабочей вязкости расплава, повышения температуро- и щелочеустойчивости волокон, оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%; SiO2 51,7-54,6 ТІО2 0,7-1.3 АІ2О3 7.7-10,7 FeO 0,8-3,6 Fe2O3 3,7-4,5 СаО 17,0-19,5 MgO 8,6-11,8 К2О 0,8-1.0 ЫагО 1,2-1,4 SO3 0,1-0,2 ел Т а б л и ц а Состав Содержание компонентов , мас. і і si0 ? ТІ0-, FeO і Вязкость , Па- с, при тем Fe 2-°3 CaO MgO | K,0 j Na2O • 1 2 Ч 3 4 /5 Известный 1,2 10,7 8,2 7,7 8,4 9,6 3,6 1,2 0,8 2,4 3,3 4,5 3,8 3,7 3,6 3,9 17,0 19,5 19,1 20,8 15,5 0,90 14,61 9,0 1,32 11,12 11,20 0,67 51,7 52,6 54,6 49,6 56,0 1,3 0,8 0,7 1,0 49,05 пера і у р е , L r і 8,6 ",6 11,3 11,9 8,3 1,0 0,9 0,8 1,2 0,9 1 1,4 1,1 і ! MnO 1400 0,9 1,5 1,f 0,93 (1300 1250 2,6 2,5 2,8 1,6 4,7 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 1,2 1 350 0,20 4,2 4,3 4,5 2,5 13,6 7,1 6,9 7,4 4,3 23,2 13,2 .13,5 14,6 7,9 4,2 7,3 12,3 23,8 rf g d СП 1724613 Таблица 2 Состав Средний диаметр волокна, мкм 5 3,5 3.0 6 1 2 3 Известный Химическая устойчивость, к щелочи (35% NaOH), % 83,11 86,32 87,5 35,43 ТаблицаЗ Состав Средний диаметр волокна, мкм 1 2 3 Известный 5 3,5 3,0 6 Прочность волокон , % при температуре , °С 900 1000 90 73 92 74 95 78 60 Предельная температура применения, °С 1000 1000 1000 900 10 15 20 25 Редактор В.Петраш Составитель Т.Букреева Техред М.Моргентал Корректор М.Мзксимишинец Заказ 1147 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101