СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОВОЛОКНА Российский патент 1997 года по МПК C03C13/02 

Изобретение относится к составам стекол для выработки стеклянного волокна.

Известно щелочное стекло для изготовления волокна следующего состава, вес.

SiO₂ 69,2-70,5
Al₂O₃ 4-5
Fe₂O₃ 1-1,5
СаО 8,5-9,0
MgO 3,2-3,5
Na₂O 7-8
K₂O 1-2
ZrO₂ 1,5-2,0
Mn₃O₄ 1,3-1,5
F 0,2-0,3 [I]
Недостатком его является относительно низкая химическая стойкость, повышенная склонность к кристаллизации в интервале температур выработки. Кроме того, указанное стекло интенсивно вспенивает в электрососудах при выработке комплексной нити, что приводит к нарушению стабильности процесса вытягивания волокна и снижению производительности.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является стекло для изготовления волокна, включающее, вес.

SiO₂ 60-69,5
Al₂O₃ 1,5-5,5
Fe₂O₃ 0,3-1,2
СаО 8-10,5
MgO 0,5-1,5
SrO 0,8-2,5
ZnO 0,5-1,0
MnO 0,5-1,6
Na₂O 0,8-12,5
K₂O 3,5-6,5
B₂O₃ 1-2,8
F 0,3-1,8 [2]
Указанное стекло обладает невысокой скоростью твердения в интервале температур выработки, повышенной химической стойкостью к растворам кислот и щелочей, повышенной склонностью к кристаллизации при формовании волокна.

Кроме того, для выработки стекловолокна используют дефицитные и дорогостоящие материалы: поташ, соединения стронция, цинка, марганца.

Целью предполагаемого изобретения является повышение скорости твердения стекла в интервале температур выработки, снижение склонности к кристаллизации и повышение химстойкости к кислым растворам. Достигается это тем, что предлагаемое стекло для стекловолокна дополнительно содержит BaO и TiO₂ при следующем соотношении компонентов, вес.

SiO₂ 58-67;
Al₂O₃ 3-7,7;
Na₂O 8-12;
CаО 10-16;
MgO 2-4;
B₂O₃ 2-5;
ВаО 0,3-3,0;
TiO₂O 0,3-2,0;
Fe₂O₃ 0,3-1.

Суммарное содержание SiO₂+Al₂O₃+TiO₂ должно составлять не менее 68% оксидов СаО+MgO+BaO не менее 15% Al₂O₃+Fe₂O₃ 4-8.

Стекло имеет следующие физико-химические и технологические свойства:
Температура варки, ^oC 1470-1500
Температура выработки, ^oC 1230-1285
Интервал формования, ^oC 420-490
Скорость стеклообразования, мин 26-30
Температура размягчения ^oC 780-820
Плотность, г/см³ 2,42-2,54
Температура верхнего предела кристаллизации, ^oC 1055-1100
Максимальная скорость кристаллизации, м/мин 0,25-0,31
Химическая устойчивость/потери веса волокна, мг на 5000 см²:
в 2 н. р-ре H₂SO₄ 61-87,5
в 2 н. р-ре NaOH 32-70
в воде 8-11
Составы предлагаемого стекла приведены в табл. 1.

Стекло (состав II) характеризуется следующими физико-химическими и технологическими свойствами (см. табл. 2).

Описываемые стекла хорошо провариваются и осветляются. Варка осуществляется в ванных печах непрерывного действия при обычных условиях в нейтральной или слабоокислительной среде.

Полученное стекло в интервале температур выработки при восьмичасовой выдержке не показывает признаков кристаллизации. После термической обработки при температуре 800^oC волокна стекла сохраняют около 50% прочности от исходной, а также гибкость и эластичность.

Предложенный состав стекла обеспечивает высокую скорость твердения при формовании и выработке, повышение производительности при выработке на 12-16% и одновременно улучшает эксплуатационные показатели изделия. Волокна, полученные из этого стекла, обладают высокой устойчивостью к действию воды и растворам кислот.

Улучшение физико-химических и технологических свойств в предложенном стекле достигнуто за счет введения в состав стекла таких ингредиентов, как BaO и TiO₂, и оптимального соотношения известных компонентов.

В качестве сырьевых материалов для варки стекла используют кварцевый песок, полевой шпат, доломит, известняк, кальцинированную соду, борат кальция, углекислый барий, диоксид титана. Все компоненты для варки стекла применяют в сыпучем или гранулированном состоянии.

Использование: для выработки стекловолокна. Сущность изобретения: стекло для стекловолокна содержит в мас.%: оксид кремния 58-67 БФ SiO₂, оксид алюминия 3-7,7 БФ Al₂O₃, оксид железа 0,3-1 БФ Fe₂O₃, оксид натрия 8-12 БФ Na₂O, оксид кальция 10-16 БФ СаО, оксид магния 2-4 БФ МgO, оксид бора 2-5 БФ В₂O₃, оксид бария 0,3-3 БФ ВаО, оксид титана 0,4-2 БФ TiO₂, ΣAl₂O₃+Fe₂O₃ 4-8. Скорость стеклообразования 26-30 мин, температура варки 1470-1500^oC. 2 табл.

1 Стекло для стекловолокна, включающее SiO<Mv>2<D>, Al<Mv>2<D>O<Mv>3<D>, Fe<Mv>2<D>O<Mv>3<D>, Na<Mv>2<D>O, CaO, MgO, B<Mv>2<D>O<Mv>3<D>, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ВаО и TiO<Mv>2<D> при следующем соотношении компонентов, мас.3 SiO<Mv>2<D>7 58 673 Al<Mv>2<D>O<Mv>3<D>7 3,0 7,73 Fe<Mv>2<D>O<Mv>3<D> 7 0,3 1,03 Na<Mv>2<D>O7 8 123 CaO7 10 163 MgO7 2 43 B<Mv>2<D>O<Mv>3<D>7 2 - 53 BaO7 0,3 3,03 TiO<Mv>2<D>7 0,4 2,03 Al<Mv>2<D>O<Mv>3<D> + Fe<Mv>2<D>O<Mv>3<D>7 4 8