СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА Российский патент 1994 года по МПК C03B37/00 

Описание патента на изобретение RU2018491C1

Изобретение относится к технологии получения минеральных волокон из расплавов горных пород, а более точно к способу получения базальтового волокна.

Наиболее успешно изобретение может быть использовано для изготовления высокотемпературных фильтров в нефтехимической, металлургической отраслях промышленности, в радиоэлектронной промышленности для производства плат, в композиционных материалах, которые должны обладать высокой исходной прочностью, стойкостью к агрессивным средам, долговечностью.

Рост объемов производства стеклянных волокон за последнее время сдерживается возрастающим дефицитом исходного сырья, в частности кварцевых песков, соды, сульфата бора.

С целью покрытия дефицита в исходном сырье с одновременным увеличением химической стойкости, температуростойкости и модуля упругости волокон был разработан способ получения волокон из горных пород типа базальтов, которые широко распространены в природе. Базальтовые волокна по ряду основных свойств превосходят стеклянные по щелочестойкости, кислотостойкости. Так, устойчивость базальтового волокна после кипячения в соляной кислоте составляет 82%, алюмоборсиликатного лишь 54%. Модуль упругости базальтового непрерывного волокна также приблизительно в 1,5 раза выше, чем у стеклянного. Термостойкость базальтового непрерывного волокна на 250oС больше, чем у алюмосиликатного. При пребывании в 100% относительной влажности в течение 64 сут прочность базальтового непрерывного волокна практически не меняется, тогда как волокна алюмоборсиликатного состава теряют 30% прочности.

Известен способ изготовления волокна из расплава горных пород, по которому волокно получают при температуре расплава 1200-1300oC и его вязкости 100 ПЗ. Полученные волокна обладают низкой термостойкостью и большим средним диаметром элементарной нити выше 14 мкм, получаемой из этих волокон, что не позволяет ее использовать для изготовления высокотемпературных фильтров, применяемых для улавливания цветных или других металлов в отходящих газах [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения волокна из расплава горных пород типа базальтов [2].

Известный способ заключается в следующем.

Базальтовую породу подают в зону плавления плавильной печи, где поддерживают температуру 1450±10oC, и получают расплав, который поступает в зону гомогенизации печи. В указанной зоне поддерживают температуру 1200oC, превышающую температуру кристаллизации полученного расплава. Затем расплав из зоны гомогенизации подают в зону формирования волокна, и вытягивание волокон ведут со скоростью 2135-3200 м/мин при вязкости расплава в зоне формирования волокна менее 100 ПЗ.

Недостатком данного способа является большой диаметр получаемой комплексной нити, превышающий 11 мкм, из-за относительно низкой скорости ее вытягивания 3200 м/мин. Увеличение скорости вытягивания приводит к ее отрыву.

Цель изобретения - получение базальтового волокна с улучшенными физико-механическими свойствами.

Цель достигается тем, что в способе получения волокна, включающем подачу базальтовой породы в зону плавления, нагрев ее до температуры плавления и получения расплава, подачу полученного расплава в зону гомогенизации, в которой поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации расплава, подачу гомогенизированного расплава в зону формирования волокна, вытягивание из расплава непрерывных волокон, нагрев базальтовой породы ведут при 1500-1600oC, вытягивание непрерывных волокон ведут со скоростью 3500-4500 м/мин при вязкости расплава 110-500 ПЗ.

Реализация способа получения волокна обеспечивает получение непрерывного базальтового волокна диаметром менее 7 мкм. При этом достигается повышение термостойкости непрерывных базальтовых волокон, изделия из которых могут быть применены при температуре, превышающей 700oC.

Способ осуществляют следующим образом.

П р и м е р. Базальтовую породу подают в зону плавления плавильной печи, где происходят нагрев породы до 1500-1600oC и получение расплава. Полученный расплав выдерживают некоторое время с целью его гомогенизации. А затем гомогенизированный расплав подают в зону формирования волокна, которая сформирована питателем с фильерами, в которых поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации полученного расплава. Из фильер расплав выходит в виде капель, образуя луковицы, которые увеличиваясь в массе, отрываются от фильер, образуя пучок волокон. Сначала эти волокна собирают непрерывным вытягиванием вручную, и полученный пучок заводят в канавку ролика нитесборника, быстро вытягивая под углом 60-80o. Вытягивание волокон осуществляют без остановок и замедлений со скоростью 3500-4500o м/мин при вязкости расплава более 100 ПЗ, так как в противном случае на волокнах образуются медленно застывающие утолщения, которые вызывают ожог и повреждают ролик нитесборника. При достижении пучка волокон требуемой тонкости обрывают его конец, вручную наматывают нить на торец бобины и включают при этом наматывающий механизм. В результате за счет вращения бобины на нее наматываются непрерывные базальтовые волокна. Для предупреждения взаимного трения в пучке непрерывных волокон, их взаимного склеивания, а также предохранения наружной поверхности волокон от воздействия внешней среды и разрушения их в процессе переработки поверхности волокон покрывают замасливателем. Бобины с намотанными на них непрерывными волокнами снимают с бобинодержателя и передают на переработку.

Базальтовые непрерывные волокна, полученные по предложенному способу, имеют средний диаметр элементарного волокна менее 7 мкм при скорости вытяжки 3500 м/мин и температуре вытяжки 1500oC.

Конкретные примеры осуществления способа представлены в таблице.

Похожие патенты RU2018491C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ И СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО ВОЛОКНА 1996
  • Кибол Виктор Федорович
  • Кибол Роман Викторович
RU2118949C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОСТОЙКИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД 1995
  • Кибол Виктор Федорович
  • Кибол Роман Викторович
RU2120423C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА 1994
  • Кибол Виктор Федорович[Ru]
  • Кибол Роман Викторович[Ua]
  • Кибол Ирина Викторовна[Ua]
RU2074839C1
СПОСОБ В.Ф. КИБОЛА ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОСИЛИКАТНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД (ВАРИАНТЫ), ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ), НЕПРЕРЫВНОЕ И ШТАПЕЛЬНЫЕ ВОЛОКНА (ВАРИАНТЫ), НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТОНКОДИСПЕРСНЫЕ ЧЕШУЙЧАТЫЕ ЧАСТИЦЫ (ВАРИАНТЫ), ПОЛУЧЕННЫЕ ПРЕДЛАГАЕМЫМ СПОСОБОМ 2002
  • Кибол Виктор Фэдоровыч
RU2233810C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКОН ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ "МОДУЛЬ КИБОЛ-ГРАНУЛА" 2008
  • Кибол Виктор Федорович
  • Кибол Роман Викторович
RU2452696C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОСИЛИКАТНЫХ ВОЛОКОН ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД, УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ "МОДУЛЬ КИБОЛ-S", ВЫСОКОСИЛИКАТНОЕ НЕПРЕРЫВНОЕ ВОЛОКНО, ВЫСОКОСИЛИКАТНОЕ РУБЛЕНОЕ ВОЛОКНО, ВЫСОКОСИЛИКАТНОЕ ГРУБОЕ ВОЛОКНО И ВЫСОКОСИЛИКАТНОЕ ШТАПЕЛЬНОЕ ВОЛОКНО, ПОЛУЧЕННЫЕ НАЗВАННЫМ СПОСОБОМ 2007
  • Кибол Виктор Федорович
  • Кибол Роман Викторович
  • Кибол Ирина Викторовна
RU2422388C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО ВОЛОКНА 2001
  • Жаров А.И.
  • Громов Б.К.
  • Мишурова М.В.
RU2180892C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВОЛОКНА НА ОСНОВЕ БАЗАЛЬТА 2013
  • Гутников Сергей Иванович
  • Липатов Яков Валерьевич
  • Лазоряк Богдан Иосипович
  • Авдеев Виктор Васильевич
RU2540676C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВОЛОКНА ИЗ РАСПЛАВА БАЗАЛЬТОВЫХ ГОРНЫХ ПОРОД 1992
  • Трефилов Виктор Иванович[Ua]
  • Сергеев Владимир Петрович[Ua]
  • Махова Мария Федоровна[Ua]
RU2102342C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКОН ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Громков Б.К.
  • Родичкин Е.В.
  • Жаров А.И.
  • Трофимов А.Н.
  • Данилов А.А.
  • Анатольев Д.В.
  • Гусев Г.В.
  • Колганова Т.В.
  • Анисимов Г.В.
  • Шустров Н.Н.
  • Костиков В.И.
  • Ежов А.А.
  • Семенов Л.Л.
  • Демин А.В.
  • Залеский С.И.
  • Смирнов Л.Н.
  • Топчиев В.Г.
RU2136617C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 018 491 C1

Реферат патента 1994 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА

Использование: изготовление высокотемпературных фильтров в нефтехимической, металлургической отраслях промышленности, в радиоэлектронной промышленности для производства плат, в композиционных материалах. Сущность изобретения: в способе получения базальтового волокна базальтовую породу нагревают до 1500 - 1600°С и вытягивают волокно со скоростью 3500 - 4500 м/мин из расплава с вязкостью 110 - 500 П. Характеристики волокна: диаметр волокна 4,0 - 3,5 мкм. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 018 491 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА путем подачи базальтовой породы, нагрева ее до температуры плавления, гомогенизации расплава и вытягивания непрерывных волокон, отличающийся тем, что нагрев базальтовой породы ведут до 1500 - 1600oС, а волокно вытягивают со скоростью 3500 - 4500 м/мин из расплава с вязкостью 110 - 500 П.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2018491C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Джигирс Д.Д
и др
Производство базальтового непрерывного волокна
- Строительные материалы и конструкции, 1986, N 3, с.11-12.

RU 2 018 491 C1

Авторы

Кибол Виктор Федорович

Даты

1994-08-30Публикация

1992-03-12Подача