RU2118949C1 - Method and composition for inorganic fiber producing - Google Patents
Method and composition for inorganic fiber producing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118949C1 RU2118949C1 RU96115633A RU96115633A RU2118949C1 RU 2118949 C1 RU2118949 C1 RU 2118949C1 RU 96115633 A RU96115633 A RU 96115633A RU 96115633 A RU96115633 A RU 96115633A RU 2118949 C1 RU2118949 C1 RU 2118949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- melt
- fibers
- composition
- producing
- Prior art date
Links
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012681 fiber drawing Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 17
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения неорганических волокон из расплавленных минералов вытягиванием, которые могут использоваться для получения термостойких нитей и тканей. The invention relates to a technology for producing inorganic fibers from molten minerals by drawing, which can be used to obtain heat-resistant threads and fabrics.
Наиболее близким к заявляемому изобретению - способу является способ получения неорганического волокна путем подачи базальтовой породы в плавильную печь, нагрева породы до температуры плавления, а именно до 1500 - 1600oC, получения расплава и его гомогенизации (1).Closest to the claimed invention, the method is a method for producing inorganic fiber by feeding basalt rock into a smelting furnace, heating the rock to a melting point, namely up to 1500 - 1600 o C, obtaining a melt and its homogenization (1).
Согласно известному способу, гомогенизированный расплав подают в зону формирования волокна, где волокно вытягивают со скоростью 3500 - 4500 м/мин без остановок и замедлений из расплава с вязкостью 110 - 500 пуаз. Вначале волокна собирают непрерывным вытягиванием вручную и полученный пучок заводят в канавку ролика нитесборника, быстро вытягивая его под углом 60 - 80o. Волокна, полученные известным способом, имеют средний диаметр элементарного волокна 4 - 5,5 мкм.According to the known method, the homogenized melt is fed into the fiber forming zone, where the fiber is pulled at a speed of 3500 - 4500 m / min without stops and decelerations from the melt with a viscosity of 110 - 500 poise. First, the fibers are collected by continuous manual pulling and the resulting bundle is inserted into the groove of the thread collection roller, quickly pulling it at an angle of 60 - 80 o . Fibers obtained in a known manner have an average fiber diameter of 4 to 5.5 microns.
Недостатком данного способа является невозможность получения элементарных волокон диаметром менее 4 мкм, т.к. последний зависит от скорости вытягивания, которая, в свою очередь, определяется вязкостью расплава, Так, увеличение скорости выше указанной, т.е. 4500 м/мин, при данной вязкости расплава приведет лишь к обрыву волокна, а не к уменьшению его диаметра. Вязкость расплава зависит от исходного состава материала и температуры нагрева расплава. The disadvantage of this method is the inability to obtain elementary fibers with a diameter of less than 4 microns, because the latter depends on the drawing speed, which, in turn, is determined by the viscosity of the melt, Thus, an increase in speed above the specified, i.e. 4500 m / min, at a given melt viscosity, it will only lead to fiber breakage, and not to a decrease in its diameter. The viscosity of the melt depends on the initial composition of the material and the heating temperature of the melt.
Известен состав для получения минерального волокна, включающий SiO2, Al2O3, TiO2, F2O3, FeO, CaO, MgO, MnO, R2O при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 27 - 61, Al2O3 8 - 23, TiO2 0,5 - 3,0, Fe2O3 0,8 - 12, FeO 0,1 - 4,0, MnO 0,5 - 1,0, CaO 8 - 20, MgO 4,5 - 21, R2O 0,1 - 5,5 (2).A known composition for producing mineral fibers, including SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , F 2 O 3 , FeO, CaO, MgO, MnO, R 2 O in the following ratio of components, wt.%:
SiO 2 27 - 61, Al 2 O 3 8 - 23, TiO 2 0.5 - 3.0, Fe 2 O 3 0.8 - 12, FeO 0.1 - 4.0, MnO 0.5 - 1, 0, CaO 8 - 20, MgO 4.5 - 21, R 2 O 0.1 - 5.5 (2).
Минеральное волокно с таким составом получают загружая подготовленные компоненты в плавильный агрегат, где их плавят при температуре 1250 - 1400oC, и затем расплав перерабатывают в волокно центробежно-валковым способом при 1340 - 1400oC. Полученное минеральное волокно имеет диаметр волокон 4 - 6 мкм.A mineral fiber with this composition is obtained by loading the prepared components into a melting unit, where they are melted at a temperature of 1250 - 1400 o C, and then the melt is processed into fiber by a centrifugal-roll method at 1340 - 1400 o C. The resulting mineral fiber has a fiber diameter of 4 - 6 microns.
Недостатком известного состава является невозможность получения нити диаметром менее 4 мкм, т.к. данный состав при нагревании до более высокой температуры расслаивается и волокно невозможно сформировать. A disadvantage of the known composition is the inability to obtain filaments with a diameter of less than 4 microns, because this composition, when heated to a higher temperature, delaminates and the fiber cannot be formed.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ получения неорганического волокна путем обеспечения оптимального соотношения температурного режима плавильной печи и скорости вытягивания волокна из расплава, что позволит получать непрерывные элементарные волокна толщиной менее 4 мкм. The basis of the invention is the task to improve the method of obtaining inorganic fibers by ensuring the optimal ratio of the temperature regime of the melting furnace and the speed of drawing the fibers from the melt, which will allow to obtain continuous elementary fibers with a thickness of less than 4 microns.
В основу изобретения также положена задача создания такого состава для получения неорганического волокна согласно заявляемому способу, в котором благодаря определенному набору и соотношению компонентов возможно получить оптимальное соотношение вязкости и поверхностного натяжения волокна, что позволит обеспечить оптимальное соотношение температуры расплава и скорости вытягивания волокна для получения нити диаметром менее 4 мкм. The basis of the invention is also the task of creating such a composition for producing inorganic fiber according to the claimed method, in which, thanks to a specific set and ratio of components, it is possible to obtain the optimal ratio of viscosity and surface tension of the fiber, which will ensure the optimal ratio of the melt temperature and the speed of drawing the fibers to obtain filaments with a diameter less than 4 microns.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения неорганического волокна путем подачи минералов в плавильную печь, получения расплава, его гомогенизации, подачи в зону формирования волокна для вытягивания его из расплава и последующего наматывания на нитесборник согласно изобретению, температуру в плавильной печи устанавливают 1705 - 2000oC, а вытягивание волокон производят со скоростью 5505 - 6500 м/мин.The problem is achieved in that in the method of producing inorganic fiber by feeding minerals into a smelting furnace, obtaining a melt, homogenizing it, feeding it into a fiber forming zone to pull it from the melt and then winding it onto a thread catcher according to the invention, the temperature in the melting furnace is set to 1705 - 2000 o C, and the stretching of the fibers is carried out at a speed of 5505 - 6500 m / min.
Поставленная задача решается также тем, что в состав для получения неорганических волокон, включающий SiO2, Al2O3, TiO2, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, MnO и R2O согласно изобретению, дополнительно включен P2O5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 - 55,30 - 60,01
Al2O3 - 18,01 - 19,90
TiO2 - 0,02 - 1,02
Fe2O3+ FeO - 7,51 - 8,03
CaO - 4,52 - 9,50
MnO - 3,01 - 3,95
P2O5 - 0,12 - 0,14
MgO - 0,10 - 0,15
K2O - 1,40 - 3,60
Na2O - 1,80 - 1,90
Благодаря указанному соотношению компонентов и его процентному содержанию возможно повысить температуру плавильной печи до 1705 - 2000oC и получить расплав без расслоения и такой вязкости, которая позволяет производить вытягивание волокна из расплаа с более высокой скоростью (по отношению к прототипу), что обеспечивает, в свою очередь, получение нити менее 4 мкм.The problem is also solved by the fact that the composition for producing inorganic fibers, including SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , FeO, CaO, MgO, MnO and R 2 O according to the invention, additionally included P 2 O 5 in the following ratio of components, wt.%:
SiO 2 - 55.30 - 60.01
Al 2 O 3 - 18.01 - 19.90
TiO 2 - 0.02 - 1.02
Fe 2 O 3 + FeO - 7.51 - 8.03
CaO - 4.52 - 9.50
MnO - 3.01 - 3.95
P 2 O 5 - 0.12 - 0.14
MgO - 0.10 - 0.15
K 2 O - 1.40 - 3.60
Na 2 O - 1.80 - 1.90
Due to the specified ratio of components and its percentage, it is possible to increase the temperature of the melting furnace to 1705 - 2000 o C and obtain a melt without delamination and such a viscosity that allows the fiber to be pulled out of the melt at a higher speed (relative to the prototype), which ensures in turn, obtaining a thread of less than 4 microns.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Минералы в соотношениях, указанных в таблице 1 (см. ниже) подают в плавильную печь, в которой устанавливают температуру 1705 - 2000oC. Получают расплав, который выдерживают некоторое время для его гомогенизации. Затем уже гомогенизированный расплав подают в зону формирования волокна, которая представляет собой питатель с фильерами, в которых поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации полученного расплава. Из фильер расплав выходит в виде капель, образующих луковицы, которые при увеличении их массы отрываются от фильер, образуя волокна. Вначале эти волокна собирают непрерывным вытягиванием вручную, затем полученный пучок заводят в канавку ролика нитесборника, быстро отводя их под углом 60 - 80o, наматывают нить на торец бобины и включают наматывающий механизм. Вытягивание волокон производят без остановок и замедлений со скоростью 5505 - 6500 м/мин. Для предупреждения взаимного трения в пучке волокон, их взаимного склеивания производят замасливание волокон на валковом замасливающем устройстве.Minerals in the ratios indicated in table 1 (see below) are fed to a melting furnace in which the temperature is set at 1705 - 2000 ° C. A melt is obtained which is held for some time to homogenize it. Then, the already homogenized melt is fed into the fiber formation zone, which is a feeder with dies, in which a temperature is maintained that is higher than the crystallization temperature of the obtained melt. The melt leaves the dies in the form of droplets forming bulbs, which, with an increase in their mass, detach from the dies, forming fibers. First, these fibers are collected by continuous manual pulling, then the resulting bundle is inserted into the groove of the thread collection roller, quickly moving them at an angle of 60 - 80 ° , the thread is wound around the end of the bobbin and the winding mechanism is turned on. The stretching of the fibers is carried out without stops and decelerations at a speed of 5505 - 6500 m / min. To prevent mutual friction in the fiber bundle, their mutual gluing, the fibers are oiled on a roll sizing device.
В таблице 2 представлены соотношения диаметров элементарных волокон, полученных в зависимости от температуры расплава, скорости вытягивания волокна и составов согласно таблице 1. Table 2 presents the ratio of the diameters of the elementary fibers obtained depending on the temperature of the melt, the speed of drawing fibers and compositions according to table 1.
Кроме того, экспериментальная проверка химической устойчивости полученных волокон к 2N раствору HCl показала, что последний более кислотостойкий, чем волокна по прототипу (см. таблицу 3). In addition, an experimental verification of the chemical resistance of the obtained fibers to a 2N HCl solution showed that the latter is more acid resistant than the fibers of the prototype (see table 3).
Химическую устойчивость непрерывных волокон к 2N раствору HCl определяли по потере массы с поверхности 5000 кв.см при трехчасовом кипячении (таблица 3). The chemical resistance of continuous fibers to a 2N HCl solution was determined by the mass loss from the surface of 5000 sq.cm at three-hour boiling (table 3).
Источники информации
1.RU 2018491 C1, 28.02.79
2.SU 649670 A, 03.03.79.Sources of information
1.RU 2018491 C1, 02/28/79
2.SU 649670 A, 03.03.79.
Claims (2)
SiO2 - 55,30 - 60,01
Al2O3 - 18,01 - 19,90
TiO2 - 0,02 - 1,02
Fe2O3+FeO - 7,51 - 8,03
CaO - 4,52 - 9,50
MgO - 3,01 - 3,95
P2O5 - 0,12 - 0,14
MnO - 0,10 - 0,15
K2O - 1,40 - 3,60
Na2O - 1,80 - 1,90д2. The composition for producing inorganic fibers, including SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , FeO, CaO, MgO, MnO and R 2 O, characterized in that it further comprises P 2 O 5 , in as R 2 O contains K 2 O and Na 2 O in the following ratio of components, wt.%:
SiO 2 - 55.30 - 60.01
Al 2 O 3 - 18.01 - 19.90
TiO 2 - 0.02 - 1.02
Fe 2 O 3 + FeO - 7.51 - 8.03
CaO - 4.52 - 9.50
MgO - 3.01 - 3.95
P 2 O 5 - 0.12 - 0.14
MnO - 0.10 - 0.15
K 2 O - 1.40 - 3.60
Na 2 O - 1.80 - 1.90 d
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115633A RU2118949C1 (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Method and composition for inorganic fiber producing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96115633A RU2118949C1 (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Method and composition for inorganic fiber producing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2118949C1 true RU2118949C1 (en) | 1998-09-20 |
| RU96115633A RU96115633A (en) | 1998-10-20 |
Family
ID=20183965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96115633A RU2118949C1 (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Method and composition for inorganic fiber producing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118949C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601352C1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" | Method of modifying coarse fibre from industrial wastes for production of construction fibre |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973974A (en) * | 1974-03-20 | 1976-08-10 | Kanebo, Ltd. | Alkali resistant glass compositions and alkali resistant glass fibers prepared therefrom |
| FR2447891B1 (en) * | 1979-01-30 | 1982-04-30 | Saint Gobain | |
| RU2018491C1 (en) * | 1992-03-12 | 1994-08-30 | Виктор Федорович КИБОЛ | Method for production of basalt fibers |
| RU95116491A (en) * | 1995-09-22 | 1997-09-27 | Научно-производственное объединение "Алтай" | METHOD FOR PRODUCING MINERAL CARPET FROM BASALT SUPERTON FIBER |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100299C1 (en) * | 1995-09-22 | 1997-12-27 | Научно-производственное объединение "Алтай" | Method of manufacturing mineral mat from basalt superfine fiber |
-
1996
- 1996-07-26 RU RU96115633A patent/RU2118949C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973974A (en) * | 1974-03-20 | 1976-08-10 | Kanebo, Ltd. | Alkali resistant glass compositions and alkali resistant glass fibers prepared therefrom |
| FR2447891B1 (en) * | 1979-01-30 | 1982-04-30 | Saint Gobain | |
| RU2018491C1 (en) * | 1992-03-12 | 1994-08-30 | Виктор Федорович КИБОЛ | Method for production of basalt fibers |
| RU95116491A (en) * | 1995-09-22 | 1997-09-27 | Научно-производственное объединение "Алтай" | METHOD FOR PRODUCING MINERAL CARPET FROM BASALT SUPERTON FIBER |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601352C1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" | Method of modifying coarse fibre from industrial wastes for production of construction fibre |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2118300C1 (en) | Method and device for production of basalt fiber | |
| RU2232729C2 (en) | Glass threads useful for strengthening organic and/or inorganic materials | |
| US6125660A (en) | Method for manufacturing mineral fibres | |
| KR900005180B1 (en) | Method for producing alkali-resistant glass fiber | |
| JP2003137590A (en) | Low dielectric constant low dielectric dissipation factor glass, and glass fiber and glass fiber fabric using the glass | |
| CN111936440A (en) | Glass fiber and method of making the same | |
| EP1453769A1 (en) | Fibres and their production | |
| AU2012235435A1 (en) | Method for manufacturing bio-soluble inorganic fiber | |
| JP2015193522A (en) | Kaolin raw material for glass production and method for producing glass fiber | |
| KR102000029B1 (en) | Manufacturing method of glass fiber using slag and glass fiber of the same | |
| RU2018491C1 (en) | Method for production of basalt fibers | |
| RU2118949C1 (en) | Method and composition for inorganic fiber producing | |
| JP2006282401A (en) | Method for producing quartz glass fiber, quartz glass strand, quartz glass yarn and quartz glass cloth | |
| CN110144660B (en) | Device and process for producing rotor spinning filament and short fiber core spun yarn and cladding yarn | |
| KR100660084B1 (en) | Glass chambers, composites thereof, methods of making them, and methods of strengthening glass compositions | |
| CN108395109A (en) | A kind of high-modulus glass fiber composition and glass fibre | |
| RU2074839C1 (en) | Method of manufacturing basalt fibers | |
| RU2120423C1 (en) | Method of manufacturing acid-resistant inorganic fibers from rocks | |
| WO1994012441A1 (en) | Textile silica sliver | |
| DE4419388C2 (en) | Recycling of waste materials in the form of screen glass from picture tubes from television sets and from computer monitors | |
| KR102670388B1 (en) | A metal nano fiber bundle coated inorganic composition and manufacturing method thereof | |
| KR102670377B1 (en) | A metal fiber bundle coated inorganic composition and manufacturing method thereof | |
| JPS63135535A (en) | High heat resistant spinning body | |
| RU2540676C2 (en) | Method of obtaining continuous basalt-based fibre | |
| US3077091A (en) | Fiber production |