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.

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 15804030C 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.


Формула изобретения

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

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокон из расплавленных минералов вытягиванием, которые могут использоваться для получения термостойких нитей и тканей

Изобретение относится к составам стекол для выработки стеклянного волокна

Изобретение относится к составам стекол, предназначенных для производства непрерывных и грубых волокон, которые могут быть использованы для получения различных тканей и нетканых материалов, фильтров, для армирования цементных и гипсовых вяжущих, а также полимеров и других целей

Изобретение относится к составам стекол для производства высокопрочного волокна, в частности непрерывного, которое может быть использовано для изготовления конструкционных стеклопластиков, применяемых в промышленности высоких технологий, таких как аэронавтика, аэрокосмическая техника, ядерная промышленность, а также индустрия спорта и отдыха

Изобретение относится к бесщелочным стеклам, обладающим высокими прочностью и диэлектрическими свойствами, пригодными для формования непрерывных стекловолокон

Изобретение относится к составам щелочеустойчивых цирконийсодержащих стекол для стекловолокна, которые могут быть использованы для армирования изделий из цементов и бетонов

Изобретение относится к составам стекол для непрерывного стекловолокна и может быть использовано для изготовления фильтровальных тканей, работающих в кислых и горячих средах

Изобретение относится к составам стекол, предназначенных для производства непрерывных и штапельных грубых, тонких и супертонких волокон, которые могут быть использованы для получения различных тканей и нетканых материалов фильтров, теплозвукоизоляционных изделий, для армирования бетонов, полимеров и других целей

Стекло // 1366488
Изобретение относится к стеколь-: ной промышленности, в частности к составам для получения стекла

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, применяемого для выработки волокна, преимущественно фильерным способом
Изобретение относится к химической промышленности, преимущественно к производству стекловолокнистых материалов, предназначенных для изготовления стеклополимерных композитов
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла для стекловолокна, которое может быть использовано для изготовления фильтров, применяемых в производстве химических, биологически активных веществ, лекарственных препаратов
Изобретение относится к составу стекла, стойкого к воздействию щелочей и кислот, полученному из него армирующему стекловолокну и композитам, содержащим указанное стекловолокно
Изобретение относится к термостойкому стекловолокну, которое используют для повышения прочности композиционных материалов
Изобретение относится к составу стекла, устойчивого к воздействию химических сред, для изготовления упрочняющих нитей, а также к упрочняющим нитям, полученным из этой композиции, и к композиту из органического или неорганического материала, содержащему такие нити
Изобретение относится к стекольной промышленности, преимущественно к созданию стекловолокна, обладающего особыми свойствами

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

Наверх