Изобретение относится к составам стекол для производства высокопрочного высокомодульного непрерывного стекловолокна, которое может быть использовано для создания композиционных стеклопластиков, применяемых в промышленности высоких технологий, в частности, для баллонов высокого давления, предназначенных для перевода легкового, грузового и воздушного транспорта на природный газ.
Известны составы стекол для производства стеклянного волокна (патент Франции N 1435073, кл. C 03 C, 15.04.1966 г.) следующего состава, мас.%:
SiO2 - 50 - 65
Al2O3 - 20 - 30
MgO - 5 - 20
CaO - 2 - 10,
а также (патент РФ N 2017695, кл. C 03 C 13/02, 15.08.1994 г.) состава, мас.%:
SiO2 - 57 - 60
Al2O3 - 24 - 26
MgO - 4 - 9
CaO - 6 - 10
TiO2 - 0,4 - 0,8
ZrO2 - 0,07 - 0,15
K2O - 0,05 - 0,3
Na2O - 0,05 - 0,3
Недостатками известных составов являются невысокие значения прочности (3600-3800 МПа) и модуля упругости 87000 МПа получаемого на их основе стекловолокна.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному составу является состав стекла по патенту США N 4534796, кл. 106-99, 13.08.1985 г., включающий, мас.%:
SiO2 - 25 - 54
Al2O3 - 20 - 40
MgO - 24 - 40
TiO2 - 0 - 10
ZrO2 - 1 - 5
P2O5 - 0 - 10
B2O3 - 0 - 10
F2 - 0 - 5
Cr2O3 - 0 - 2
Недостатками известного состава являются также недостаточно высокие физико-механические характеристики получаемого стекловолокна, использование дорогостоящих и вредных для окружающей среды сырьевых материалов (фтор-, фосфор- и борсодержащих компонентов). Кроме того, низкое содержание SiO2 при высоких значениях MgO и Al2O3 приводит к значительному повышению температуры формования и снижению вязкости расплава, вследствие чего затрудняется процесс выработки непрерывного волокна и сокращается срок службы платиновых стеклоплавильных сосудов.
Задача настоящего изобретения заключается в создании состава стекла для выработки непрерывного стеклянного волокна с высокими физико-механическими характеристиками.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, состоит в создании высокопрочного высокомодульного непрерывного стеклянного волокна, пригодного для использования в промышленности высоких технологий, при этом обеспечивается высокая производительность, экологичность и устойчивость ведения процесса.
Этот результат достигается тем, что в стекло для производства стекловолокна, включающее SiO2, Al2O3, MgO, TiO2 и ZrO2, дополнительно вводят Fe2O3, K2O и Na2O при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 - 57 - 60
Al2O3 - 24 - 27
MgO - 10 - 16
TiO2 - 0,2 - 0,7
ZrO2 - 0,05 - 0,2
Fe2O3 - 0,1 - 0,6
K2O - 0,15 - 0,35
Na2O - 0,03 - 0,1
Пример 1 осуществления изобретения.
Для получения непрерывного стеклянного волокна предлагаемого состава готовят шихту, содержащую (мас.%): SiO2 - 58,5, Al2O3 - 25, MgO - 15, TiO2 - 0,6, ZrO2 - 0,1, Fe2O3 - 0,4, K2O - 0,3 и Na2O - 0,1. Шихту загружают в электропечь и плавят при температуре 1580±
Для приготовления составов и выработки волокна по примерам 2, 3 приведены составы стекол, режимы формования и свойства получаемого волокна по примерам 1 - 3 в таблице.
Совокупность существенных признаков заявленного состава стекла позволяет достичь высоких характеристик волокна: прочность ~4000-45000 МПа и модуль упругости ~95000 МПа. Одновременно при этом введение Fe2O3 приводит к увеличению скорости твердения стекла, что улучшает формуемость стеклянного волокна в процессе вытягивания.
Введение малых количеств щелочных оксидов Na и K снижает кристаллизационную способность стекла и, следовательно, температуру формования волокон, что увеличивает срок службы стеклоформующих агрегатов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА | 2019 |
|
RU2709042C1 |
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА | 2012 |
|
RU2513903C1 |
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА | 1992 |
|
RU2017695C1 |
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ | 2000 |
|
RU2165393C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОГО КРЕМНЕЗЕМНОГО ВОЛОКНА | 2020 |
|
RU2737438C1 |
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА | 2004 |
|
RU2263639C1 |
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ | 2011 |
|
RU2471731C2 |
ЭРКЛЕЗ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОСФЕР | 2014 |
|
RU2569135C1 |
ВЫСОКОМОДУЛЬНАЯ СТЕКЛОВОЛОКОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СТЕКЛОВОЛОКНО И КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ НЕГО | 2016 |
|
RU2721059C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА, СТЕКЛОВОЛОКНО И КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ЕГО ОСНОВЕ | 2020 |
|
RU2800528C1 |
Изобретение относится к составам стекол для производства высокопрочного высокомодульного непрерывного стеклянного волокна, которое может быть использовано для создания композиционных стеклопластиков, применяемых в промышленности высоких технологий, в частности для баллонов высокого давления, предназначенных для перевода легкового, грузового и воздушного транспорта на природный газ. Стекло для производства стекловолокна, включающее SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, TiO2, дополнительно содержит Fe2O3, K2O и Na2O при следующем соотношении компонентов, маc. %: SiO2 - 57-60; Al2O3 - 20-27; MgO - 10-16; ZrO2 - 0,05-0,2; TiO2 - 0,2-0,7; Fe2O3 - 0,1-0,6; K2O - 0,15-0,35; Na2O - 0,03-0,1. B результате использования изобретения обеспечивается высокая производительность, экологичность и устойчивость ведения процесса. 1 табл.
Стекло для производства стекловолокна, включающее SiO2, А12О3, MgO, ZrО2, TiO2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Fe2О3, К2О и Na2О при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 - 57 - 60
А12О3 - 20 - 27
MgO - 10 - 16
ZrО2 - 0,05 - 0,2
TiO2 - 0,2 - 0,7
Fe2О3 - 0,1 - 0,6
К2О - 0,15 - 0,35
Na2О - 0,03 - 0,1
FR, патент, 1435073, кл | |||
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
RU, патент, 2017695, кл | |||
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
US, патент, 4534796, кл | |||
Светоэлектрический измеритель длин и площадей | 1919 |
|
SU106A1 |
Авторы
Даты
1999-04-20—Публикация
1997-04-18—Подача