базальтовое непрерывное волокно

Классы МПК:C03C13/06 минеральные волокна, например шлаковая вата, минеральная вата, минеральная силикатная шерсть
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Вулкан" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-11-01
публикация патента:

Базальтовое непрерывное волокно из расплава базальтовых горных пород с высокой прочностью, температурой и химической устойчивостью используется в промышленности строительных материалов с тепло- и звукоизоляционными свойствами, энергетике и других областях. Технический результат изобретения - создание непрерывного базальтового волокна с заданным метрическим рядом (диаметров) волокон с высокими прочностными и эксплуатационными свойствами. Технический результат изобретения достигается тем, что непрерывное базальтовое волокно на основе расплава базальтовых горных пород включает следующие компоненты, мас.%: непрерывное базальтовое волокно, включающее SiO2, Al2O3 , Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O, содержит указанные компоненты в следующих количествах: SiO2 47,5-50,2, Al2O3 12,6-15,1, Fe2O3 14,0-18,0, FeO 10,0-12,0, CaO 6,0-12,0, MgO 4,8-6,7, Na2O 0,3-2,3, К2О 0,5-2,6. Стабильность необходимой температуры расплава базальта, влияющей на прочность и эксплуатационные свойства волокна, обеспечивается при следующем соотношении основных волокнообразующих окислов и оксидов железа >2,5(SiO2+Al2O 3)/(Fe2O3 FeO)>2,25. 1 табл.

Формула изобретения

Базальтовое непрерывное волокно на основе расплава базальтовых горных пород, включающее SiO2, Al2O 3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2 O, К2О, отличающееся тем, что оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:

SiO247,5-50,2
Al2 O312,6-15,1
F2 O314,0-18,0
FeO 10,0-12,0
CaO6,0-12,0
MgO 4,8-6,7
Na 2O0,3-2,3
K2 O0,5-2,6,


при этом соотношение волокнообразующих основных окислов и оксидов железа находятся в пределах >2,5(SiO 2+Al2O3)/(Fe2O3 ·FeO)>2,25.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства непрерывных и шпательных минеральных волокон из расплава базальтовых горных пород с высокой прочностью, температурной и химической устойчивостью и может быть использовано в промышленности строительных материалов с тепло- и звукоизоляционными свойствами, энергетике и других областях.

В соответствии с патентно-информационными исследованиями известны минеральные, в том числе и базальтовые волокна (см., например, авторское свидетельство СССР № 391072, кл. С03В 37/00, 1971; авторское свидетельство СССР № 381621, кл. С03В 37/00, 1971; авторское свидетельство СССР № 649670, кл. С03В 37/00 1977; патент США № 3929497, кл. С03В 37/00, 1973).

Основным недостатком этих волокон является невысокая механическая прочность, которая не обеспечивает непрерывного круглосуточного производства непрерывного базальтового волокна.

Известно также базальтовое тонкое волокно (см. патент Российской Федерации № 2170218, кл. С03В 37/06, 2001 г.), принятое авторами за прототип. В соответствии с данным изобретением базальтовое волокно на основе расплава базальтовых горных пород включает следующие компоненты, мас.%: SiO2 48-52; TiO2 2-3; Al2O3 12,5-15,5; Fe2O3 4-8; FeO 6,5-10,5; CaO 8,5-10,5; MgO 5-7; MnO 0,1-0,5; Na 2O 1,5-3,5; K2O 0,5-2,5; P2O 5 0,2-0,5; ZrO2 1-3; Cr2O3 , CuO или их смесь 0,5-2,0.

Для повышения прочности волокна-прототипа в загрузчик плавильной печи совместно с базальтовым щебнем дополнительно загружают оксид циркония ZrO2 до 3 мас.%.

Основным недостатком данного базальтового волокна является слабая его устойчивость к влажной среде из-за содержания в волокне оксида фосфора Р2О5 , который обладает исключительной гидроскопичностью. Наличие операции загрузки оксида ZrO2 в строго заданном количестве с последующим тщательным перемешиванием его с базальтовой щебенкой усложняет и затягивает процесс выработки волокна.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание непрерывного базальтового волокна с заданным наперед метрическим рядом (диаметром) волокон с высокими прочностными и эксплуатационными свойствами.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что непрерывное базальтовое волокно на основе расплава базальтовых горных пород включает следующие компоненты, мас.%: непрерывное базальтовое волокно, включающее SiO2, Al2O3 , Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O, содержит указанные компоненты в следующих количествах:

SiO247,5-50,2
Al2 O312,6-15,1
Fe2 O314,0-18,0
FeO 10,0-12,0
CaO6,0-12,0
MgO 4,8-6,7
Na 2O0,3-2,3
K2 O0,5-2,6

Одним из решающих факторов для выработки непрерывного базальтового волокна с высокой прочностью и эксплуатационными свойствами с наперед заданным метрическим рядом диаметров волокон является строгое соблюдение температурного режима расплава базальта.

На основании многочисленных экспериментальных исследований авторами изобретения было установлено:

стабильность необходимой температуры расплава базальта обеспечивается при следующем соотношении основных волокнообразующих основных окислов и оксидов железа >2,5(SiO2+Al 2O3)/(Fe2O3·FeO)>2,25. При таком содержании оксидов железа в расплаве базальта железо Fe в чистом виде выпадает на фильеры питателя, через которые вырабатывается волокно. Железо Fe, являясь мягким ковким металлом, при выработке волокна из фильер питателя выполняет роль «пластификатора», что упрочняет волокно и позволяет вырабатывать его в круглосуточном режиме.

Пример осуществления изобретения предлагаемого базальтового волокна приведен в таблице.

Компоненты Состав, мас.%
SiO2 48,0
Al 2O3 13,0
Fe 2O3 14,8
FeO 11,7
CaO6,0
MgO 5,0
Na 2O0,8
K2 O0,7

Изготавливают базальтовое волокно путем загрузки базальта в плавильную печь, плавления его, стабилизации расплава, выработки волокон через питатель, вытягивания волокон через фильеры, замасливания волокна и намотки на бобины в круглосуточном режиме.

Из расплава через фильеры диаметром 2,4 мм вытягивают непрерывное волокно и наматывают на бобину наматывающего агрегата. Выработку волокна осуществляют при температуре 1500-1530°С. Температурный интервал выработки волокна из расплава базальта составляет 60°С. Температура верхнего предела кристаллизации составляет 1100°С.

Полученное волокно характеризуется следующими показателями:

- средний диаметр, мкм 10;

- прочность на разрыв, МПа 2300-2500;

- температуроустойчивость, °С: от -260 до +700;

- влагосодержание 0,13.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2381188

patent-2381188.pdf

Класс C03C13/06 минеральные волокна, например шлаковая вата, минеральная вата, минеральная силикатная шерсть

композит из минеральной ваты и способ его изготовления -  патент 2469967 (20.12.2012)
способ получения ваты минеральной -  патент 2439006 (10.01.2012)
жаростойкие волокна -  патент 2427546 (27.08.2011)
фибра базальтовая -  патент 2418752 (20.05.2011)
минеральная вата, изоляционный продукт и способ получения -  патент 2396223 (10.08.2010)
минеральная вата, изоляционный материал и способ изготовления -  патент 2390508 (27.05.2010)
аппретирующий состав для изоляционного материала на основе минеральных волокон и полученные продукты -  патент 2352536 (20.04.2009)
масса для получения минеральной ваты -  патент 2315020 (20.01.2008)
продукты из минерального волокна -  патент 2314273 (10.01.2008)
линия приготовления и способ получения связующего в линии для производства минераловатных плит -  патент 2295507 (20.03.2007)
Наверх