СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА Российский патент 1999 года по МПК C03C13/02 

Описание патента на изобретение RU2129102C1

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±40°30

C Из расплавленной стекломассы формуют непрерывное стеклянное волокно диаметром 9-13 мкм при температуре 1390oC и вязкости 230 Пз на 200- или 400-фильерных стеклоформующих агрегатах. Полученное волокно характеризуется прочностью 4200-4500 МПа и модулем упругости 95000 МПа.

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.

Похожие патенты RU2129102C1

название год авторы номер документа
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА 2019
  • Зуева Валентина Николаевна
  • Хазанов Виктор Евсеевич
  • Трофимов Александр Николаевич
  • Трофимов Николай Николаевич
  • Бейнарович Ольга Францевна
RU2709042C1
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА 2012
  • Трофимов Александр Николаевич
  • Бейнарович Ольга Францевна
  • Зуева Валентина Николаевна
  • Колесова Алевтина Ивановна
RU2513903C1
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА 1992
  • Трофимов Н.Н.
  • Хазанов В.Е.
  • Доброскокин Н.В.
  • Шаина З.И.
  • Трофимов А.Н.
RU2017695C1
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ 2000
  • Журба Э.Н.
  • Лавринович И.А.
  • Трофимов А.Н.
  • Шумский В.И.
RU2165393C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОГО КРЕМНЕЗЕМНОГО ВОЛОКНА 2020
  • Лавринович Ираида Афанасьевна
  • Журба Элионора Николаевна
  • Трофимов Александр Николаевич
  • Бейнарович Ольга Францевна
RU2737438C1
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА 2004
  • Трофимов Н.Н.
  • Трофимов А.Н.
  • Колесов Ю.И.
  • Бейнарович О.Ф.
  • Зуева В.Н.
  • Колесова А.И.
RU2263639C1
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ КРЕМНЕЗЕМНОЕ ВОЛОКНО НА ЕГО ОСНОВЕ 2011
  • Лавринович Ираида Афанасьевна
  • Журба Элионора Николаевна
  • Шумский Владимир Иванович
  • Гаврикова Ирина Николаевна
  • Трофимов Александр Николаевич
  • Бейнарович Ольга Францевна
  • Зуева Валентина Николаевна
RU2471731C2
ЭРКЛЕЗ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОСФЕР 2014
  • Трофимов Александр Николаевич
  • Бейнарович Ольга Францевна
  • Зуева Валентина Николаевна
  • Вилкова Екатерина Александровна
RU2569135C1
ВЫСОКОМОДУЛЬНАЯ СТЕКЛОВОЛОКОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СТЕКЛОВОЛОКНО И КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ НЕГО 2016
  • Чжан Линь
  • Цао Гожун
  • Чжан Юйцян
  • Син Вэньчжун
  • Гу Гуйцзян
RU2721059C2
КОМПОЗИЦИЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО СТЕКЛОВОЛОКНА, СТЕКЛОВОЛОКНО И КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ЕГО ОСНОВЕ 2020
  • Чжан, Линь
  • Син, Вэньчжун
  • Цао, Гожун
  • Яо, Чжунхуа
RU2800528C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 129 102 C1

Реферат патента 1999 года СТЕКЛО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА

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.

Формула изобретения RU 2 129 102 C1

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

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2129102C1

FR, патент, 1435073, кл
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
RU, патент, 2017695, кл
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
US, патент, 4534796, кл
Светоэлектрический измеритель длин и площадей 1919
  • Разумников А.Г.
SU106A1

RU 2 129 102 C1

Авторы

Шаина З.И.

Зуева В.Н.

Хазанов В.Е.

Трофимов А.Н.

Трофимов Н.Н.

Даты

1999-04-20Публикация

1997-04-18Подача