СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 1994 года по МПК C03B37/06 

Изобретение относится к области изготовления волокон.

Известен способ получения волокон путем раздува вертикально направленной струи расплава, движущейся поступательно через цилиндрическое сопло, струей энергоносителя, в котором последней дополнительно придают вращательное движение, а на струю расплава воздействуют акустическим полем [1].

Недостатком этого способа является низкое качество получаемых волокон за счет образования неволокнистых включений (застывших сгустков, бисера и т.д.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ получения волокон, включающий подачу струи расплава на рассекающую поверхность, выполненную в виде вращающегося конуса [2].

Недостатком данного способа является получение неоднородных волокон пластинчатой формы с неволокнистыми включениями. Такая дефектность волокон обусловлена невозможностью достижения в данном методе высоких скоростей разлета струй расплава и, следовательно, сверхбыстрой закалки, т.к. последние ограничены скоростью вращения конуса и адгезией расплава к его поверхности. Капли, образовавшиеся при попадании струи расплава на поверхность вращающегося конуса, первоначально на некоторый момент прилипают к ней, в результате чего формируется пластинчатая форма волокон. Невысокая скорость разлетающихся под действием центробежной силы капель расплава приводит к деформации волокон, их слиянию, невозможности получения очень тонких волокон.

Целью способа является повышение качества волокна за счет достижения его однородности и предотвращения образования неволокнистых включений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подачу струи расплава на рассекающую поверхность, осуществляют пульсирующую подачу струи расплава со скоростью 200-500 м/с, а в качестве рассекающей поверхности используют сетку с размером ячейки 0,8-1,5 мм.

Использование в заявляемом способе сетки в качестве рассекающей поверхности позволяет разбивать поток расплава на равные по толщине струи, что является необходимым условием для получения однородных по толщине волокон.

Скорости подачи порции расплава 200-500 м/с обеспечивают вытягивание волокон при скорости их охлаждения ≈10⁴ к/с. При таких скоростях охлаждения расплав образует аморфную структуру, близкую к структуре стекла, и за счет этого возможно формирование протяженных волокон с большим отношением длины волокна к его толщине.

Заявленные соотношения размера ячеек сетки и скорости подачи расплава обусловлены физико-химическими свойствами последнего: расплав, проходя через сетку, сцепляется с ней, вытягивается в волокна, при этом скорость охлаждения расплава меньше скорости вытягивания, что обеспечивает отсутствие слипания волокон между собой и образования укрупненных неволокнистых включений. При этом отсутствуют и мелкодисперсные включения за счет минимального распыления расплава. В результате качествo получаемых волокон повышается.

П р и м е р. Расплав метафосфата калия, КРO₃ с температурой плавления 1086 К порцией 10 г помещали в дозатор, выполненный в виде трубки, и расплавляли при температуре 1223 К. Затем, под действием давления в 45 атм, образуемого сжатым газом, осуществляли пульсирующую подачу расплава, что обеспечивало скорость его выброса 300 м/с через сетку с размером ячейки 0,8 мм в сборную емкость.

Получены волокна диаметром 2-4 мкм и отношением длины волокна к диаметру 1000-2000. Неволокнистых включений менее 0,5%.

В таблице приведены режимы получения волокон метафосфата калия и анализ полученных волокон.

Использование заявляемого технического решения обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:
достижение однородности получаемых волокон, простота способа;
получение очень тонких волокон с большим отношением длины волокна к его диаметру;
предотвращение образования неволокнистых включений;
возможность получения аморфных волокон труднозакаливаемых соединений.

Сущность изобретения: способ включает подачу струи расплава со скоростью 200 - 500 м/с на рассекающую поверхность, выполненную в виде сетки с размером ячейки 0,8 - 1,5 мм. Однородность получаемых волокон 2 - 5% неволокнистых включений. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН, включающий подачу струи расплава на рассекающую поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения качества волокна, подачу струи расплава осуществляют на сетку с размером ячейки 0,8 - 1,5 мм со скоростью 200 - 500 м/с.