Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна и устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна Советский патент 1987 года по МПК C03C25/26 C03C25/30 

Изобретение относится к химической технологии, а более конкретно касается слособа и устройства для получения непрерывного кремнийсодержа- щего волокна.

Целью изобретения является повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности.

На фиг.1 показано устройство для получения непрерывного кремнийсодер- жащего волокна, общий вид; на фиг.2 вариант устройства с регулированием температуры; на фиг.З - проходная камера, общий вид; на фиг.4 - то же, план.

Устройство (фиг.1) содержит обогреваемый фильерный питатель 1, температура которого поддерживается постоянной на уровне 1200-1ЗОО С. Непосредственно под ним располагается проходная камера 2, обогреваемая благодаря лучеиспусканию фильерного питателя 1. По ходу волокна за проходной камерой 3 установлен узел приемки волокна, например вытягивающие валки 3. Устройство также содержит узел введения модификатора, имеющий распылитель 4, выпускное отверстие которого выходит в проходную камеру 2. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа, например воздуха, и сообщается с емкостью 6, заполняемой модификатором и водой. Проходная камера 2 представляет собой тонкостенный металлический цилиндр, покрытый снаружи слоем термоизоляции.

На фиг.2 показан вариант выполнения устройства, согласно которому проходная камера 2 установлена с возможностью вертикального перемещения по стойкам 7 с помощью электропривода 8. По высоте проходной камеры 2 распределены датчики 9 температуры в зоне модифицирования, подключенные к регистрирующему прибору 10 и к устройству 11 управления. Последнее предназначено для управления приводом 8 в соответствии с температурой в проходной камере.

На фиг.З показан один из вариантов конструкции устройства, показывающий регулирование температуры в зоне модифицирования путем ограничения количества тепла, поступающего от фильерного питателя 1. Над верхним отверстием проходной камеры

0

5

5

0

5

0

5

0

5

2 установлены поворотные заслонки 12, угол наклона которых изменяется с помощью электропривода 13 аналогично электроприводу 8 в зависимости от температуры в проходной камере 2, которая выполнена разъемной по вертикали, что облегчает доступ к обслуживанию.

В нижней части проходной камеры 2 установлен сборник 14 излишков модификатора, сообщающийся с емкостью 6, представляющий собой поддон, в котором собираются жидкие остатки модификатора.

Способ получения волокна осуществляют с помощью указанного устройства следующим образом.

В качестве сырья берут базальт следующего состава, мас.%: SiO 51,50; Alj03 17,08; CaO 6,23; MgO 5,80; FeO 3,41; 5,82; TiOj 1,63; 4,51; 1,19; MnO 0,14; ЗОз 0,03.

Из расплава базальта методом фильерного вытягивания формуют непре- рьшные волокна. С помощью вытягиваю- пщх валков 3 волокно протягивают через проходную камеру 2. В проходной камере 2 распыляют модификатор с водой и из образующейся паровой фазы осаждают модификатор на поверхность волокна, к которой он химически прививается - в зависимости от вида модификатора в зоне модифицирования поддерживают определенную темпера- туру. В зависимости от варианта устройства температуру регулируют либо перемещая проходную камеру 2 по траектории волокон, либо перекрывая в нужной степени впускное отверстие проходной камеры 2 заслонками 12. По мере приближения проходной камеры 2 к фильерному питателю 1 температура повьплается, а по мере удаления понижается. Аналогично температуру понижают, закрьшая заслонки, и повышают, открывая их. Для измерения температуры в проходной камере установлены датчики, сигнал которых посредством устройства 11 управления преобразуется в перемещение проходной камеры 2 или в угол поворота заслонок 12.

Устройством управления проходной камерой является любое подходящее известное устройство регулирования, например КСП-4 или РПИБ-Ш.

в случае использования трехкан ль пого потенциометра КСП-4 в проходной камере устанавливают термопары марки ТХК, подключенные к входу КСП-4, в состав которого входит двух или трехпозиционное регулирующее устройство, имеющее зеленый и красный указатели, установленные на шкале потенциометра. При двухпозицион- ном регулировании и при увеличении регулируемого параметра (темяерату- ры) происходит перемещение каретки с указателем вдоль шкалы прибора слева направо. Оба указателя зада- чи (зеленый и красный) регулирующего устройства устанавливаются против отметки шкалы прибора, соответствующей заданному на регулирование значению температуры. В момент про- хозкдения указателем прибора этой отметки палец каретки, войдя в пазы фиксаторов регулирующего устройства, укрепленных на микропереключателях, повернет фиксаторы и тем са- мым разомкнет контакт позиции Мало (зеленый указатель) и замкнет контакт позиции Много (красный указатель), что приводит к включению электродвигателя и при помощи механической передачи к удалению проходной камеры от поверхности фи- льерного питателя, а значит к понижению температуры в зоне модифицирования.

Аналогично работает схема при обратном движении каретки. При этом замыкается контакт позиции Мало, а размыкается контакт позиции Много, что приводит к выключению элек- тродвигателя, причем вращение ротора двигателя происходит в противоположную сторону по сравнению с замыканием контакта Много и через систему механической передачи приводит к подъему проходной камеры к поверхности фильерного питателя, а значит - к повышению температуры.

Изменяя с помощью описанных средств положение проходной камеры относительно фильерного питателя с температурой поверхности 1200-1300 можно поддерживать постоянную температуру в зоне модифицирования или изменять ее по заранее заданному закону.

Режимы осуществления способа согласно конкретным примерам, а также

5 0 5 о

Q g

0

5

свойства волокон приведены в таблице в сравнении, с известным способом.

Как видно из таблицы, диапазон концентраций обусловлен эффективностью данного варианта способа. Диапазон температур выбирают, исходя из условий существования паровой фазы модификатора и его химической природы. При температуре вьше 170 С наступает деструкция поливинилацетата с образованием свободных связей, которые вступают во взаимодействие с активными центрами на поверхности волокна и благодаря этому образуют упрочняющую пленку в ней. При обработке волокна поливинилацетатной дисперсией при температуре , лежащей ниже температуры деструкции поливинилацетата, наблюдается значительное снижение прочности получаемого волокна. При температуре в зоне модифицирования 250 С, превьша- ющей верхний предлагаемый предел для данного модификатора, прочность волокна также снижается.

При использовании молочной кислоты при температуре вьппе наступает ее термическое разложение, использование ее при таких температурах в качестве модификатора нецелесообразно, так как прочность получаемого волокна невысока. При температурах ниже Т20°С (точка кипения молочной кислоты) повьш1ение прочности волокна также незначительно.

Использование в качестве модификатора парафиновой эмульсии целесообразно в диапазоне температур 130 - 230°С при концентрации до 10 мас.% исходя из возможностей технологического оборудования и эффективности затрат.

Таким образом, изобретение позволяет в несколько раз повысить прочность получаемого волокна по сравнеV .

нию с известным.Получаемое таким оо- разом покрытие отличается стойкостью, обусловленной химической связью модификатора с поверхностью волокна, и не нарушается при механических воздействиях, связанных с его дальнейшей переработкой.

Используемые модификаторы представляют собой легко доступные, неагрессивные вещества.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить энер5

гозатраты на получение волокна благодаря тому, что для создания нужно температуры в зоне модифицирования в максимальной степени используется тепло обогреваемого фильерного питателя. Способ может быть осуществлен на действующем оборудовании без снижения его производительности.

Формула изобретени

1. Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна путем нанесения модификатора на поверхность волокна в процессе его формования, отличающийся тем что, с целью повышения прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности,на волокно наносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.% при температуре 170-240°С или водный раствор молочной кислоты концентрацией 1,25-25 мас.% при температуре 120-140 С или парафиновую эмульсию концентрацией не более 10% при температуре 130-230 С.

Исходное волокно

Поливинилацетатная дисперсия

То же

466036

2.Устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна, включающее обогреваемый фильёр- ный питатель, проходную камеру и узел введения модификатора- в виде распылителя, связанный с линией подачи сжатого газа и с резервуаром для модификатора и воды с вь пуклым от)Q верстием, сообщающимся с проходной камерой, отличающееся тем, что, с целью повьшения прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности, про15 ходная камера выполнена в верхней части с заслонками и смонтирована с возможностью вертикального перемещения, а по ее высоте установлены датчики температуры в зоне модифици2Q рования, связанные посредством уст- ройства управления с приводом линейного перемещения проходной камеры или с приводом поворота заслонок.

3.Устройство по п.2, отли- 25 чающееся тем, что проходная

камера выполнена в нижней части со сборником излишков модификатора, соединенным с резервуаром с модификатором .

244,1 16,2

волокно кислота 1,25 2,5

«

5,0

10,0

20,0

25,0

20,0 ;

волокно

10,0 10,0 10,0

140 1АО 140 140 140 140

242,4 259,9 276,2 243,5 256,4 211,7 252,6 211,7 242,4

14,1 19,9 21,2 22,9 19,5 24,5 24,2 24,5 141

41,4 50,1 62,4 38,3 74,5 71,6 74,5

244,5 25,1 79,4 231,3 30,0 113,0 242,8 25,7 82,3

Изобретение относится к химической технологии и касается способа и устройства для получения непрерьш- ного кремнийсодержащего волокна. Цель изобретения - повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности.Устройство содержит обогреваемый.фильер- ный питатель 1. Непосредственно под ним выполнена проходная камера 2. По ходу волокна за проходной камерой 2 установлены вытягивающие валки 3, Устройство также содержит узел введения модификатора, имеюций распылитель 4. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа и сообщается с емкостью 6. На волокно наносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.% при 170-240°С или водный раствор молочной кислоты концентрацией 1,25-25 мас.% при 120-1ДО°С,ш1и парафиновую эмульсию концентрацией не более 10% при 130-230 С. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. i (Л со 4 О О5 О со

ю

11

/K

/

/

M

//t

у///////)/

УТ/

ч

Кб

Фиг.-i

fl

Редактор Н.Гунько

Составитель Н.Ильиных

Техред Л.Олийнык Корректор А.Тяско

Заказ 5090/23 Тираж 427Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

9u.iM