Фильера из материала на основе циркония

 

Сущность изобретения: фильера из материала на основе циркония для формования химических нитей и волокон из растворов выполнена из сплава циркония при следующем содержании в нем элементов, мас.%: ниобий 0,05-1,1, кислород 0,001-0,1, примеси 0,01-0,35, цирконий - остальное. Технический результат: повышение технологичности изготовления фильеры и ее коррозионной стойкости в технологическом растворе очистки фильер, а также снижение стоимости фильеры. 1 табл.

Изобретение относится к области фильер для формования химических нитей и волокон из растворов, в частности, к фильерам из материала на основе циркония.

Известна фильера из сплава платина-палладий (75-25) для формования химических нитей и волокон из растворов (ТУ 3-1744-88. Фильеры для формования химических нитей и волокон из растворов).

Известная фильера отличается высокой коррозионной стойкостью в технологическом растворе очистки фильер и обеспечивает необходимое качество получаемых нитей и волокон. Недостатком известной фильеры является ее очень высокая стоимость.

Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является известная фильера из циркония для изготовления нитей искусственного шелка (Металлургия циркония. Пер. с англ. под ред. Г.А. Меерсона и Ю.В. Гагаринского. М., И Л., 1959, с. 25).

Известная фильера отличается значительно более низкой стоимостью по сравнению с аналогом, обеспечивает необходимое качество получаемых нитей.

Однако недостатком известной фильеры являются ее менее низкая коррозионная стойкость в технологическом растворе очистки фильер и низкая технологичность изготовления фильер (в частности, на операции прокола отверстий), вызванная прилипанием циркония к рабочим инструментам, и сравнительно высокая стоимость.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение технологичности изготовления фильеры и ее коррозионной стойкости в технологическом растворе очистки фильер, а также снижение стоимости фильеры.

Указанная задача решается следующим образом. В отличие от известной фильеры из материала на основе циркония для формования химических нитей и волокон из растворов - по заявляемому техническому решению фильера выполнена из сплава циркония при следующем содержании в нем элементов, мас.%: Ниобий - 0,05 - 1,1 Кислород - 0,001 - 0,1 Примеси - 0,01 - 0,35 Цирконий - Остальное При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявленной фильеры.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемая фильера отличается от известной тем, что она выполнена из сплава циркония при следующем содержании в нем элементов, мас.%: Ниобий - 0,05 - 1,1 Кислород - 0,001 - 0,1 Примеси - 0,01 - 0,35 Цирконий - Остальное
Таким образом, заявляемая фильера по результатам анализа уровня техники является неизвестной и соответствует критерию патентноспособности изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что известно применение циркониевого сплава Э-110, содержащего 0,9 - 1,1 мас.% ниобия, до 0,1 мас. % кислорода и до 0,05 мас.% гафния в активной зоне ядерных реакторов РБМК и ВВЭР. Применение циркониевых сплавов для изготовления фильер, предназначенных для формования химических нитей и волокон - неизвестно. Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, т.к. процессы коррозии фильеры в технологических растворах ее очистки, а также технологичность изготовления фильеры являются чрезвычайно сложными процессами ввиду зависимости кинетики и характера окисления циркониевого сплава, из которого изготовлена фильера в технологических растворах очистки и при изготовлении фильеры, от многих факторов: химического состава и структурного состояния сплава, качества поверхности фильеры, состава технологических растворов очистки, механического состояния фильеры и многих других факторов. Кроме того, для выявления оптимального химического состава циркониевого сплава стойкого в технологических растворах очистки фильер и обеспечивающего высокую технологичность изготовления фильеры - требуется проведение большого количества дорогостоящих экспериментов. Таким образом заявляемая фильера соответствует критерию патентноспособности изобретения "изобретательский уровень".

Изготовление фильеры из циркониевого сплава, содержащего 0,05 - 1,1 мас. % ниобия и 0,001-0,1 мас.% кислорода, приводит к значительному повышению ее коррозионной стойкости в технологическом растворе очистки и технологичности ее изготовления. Это по-видимому связано со значительным влиянием соотношения ниобия и кислорода в заявленном интервале на кинетику и характер окисления сплава в технологическом растворе очистки и на технологичность в процессе изготовления фильеры за счет исключения явления прилипания металла к рабочим инструментам. Повышение коррозионной стойкости заявляемой фильеры в технологическом растворе ее очистки (хромовой смеси) позволяет значительно снизить расход фильер и в конечном счете удешевить технологический процесс формования химических нитей и волокон.

Введение в цирконий небольших количеств ниобия в заявляемом интервале и ограничение содержания в нем кислорода при содержании в нем сопутствующих примесей в интервале 0,001 - 0,35 мас.% повышает технологичность изготовления фильеры за счет исключения прилипания металла к рабочим инструментам (в частности, на операции прокола отверстий), это позволяет снизить величину брака фильер и повысить срок службы инструмента, что в конечном счете приводит к снижению стоимости фильер из циркониевого сплава.

Циркониевый сплав, из которого изготавливается заявляемая фильера, выпускается промышленностью по ТУ 95.166-98ЛУ и ТУ 95.363-97.

Использование для изготовления фильер других многокомпонентных циркониевых сплавов, например, типа "Циркалой" является нецелесообразным из-за их более высокой стоимости и значительно меньшей коррозионной стойкости в технологических растворах очистки фильер.

Для проверки заявляемого технического решения были проведены сравнительные испытания образцов фильер из сплава платина-палладий (аналог), из циркония (прототип) и циркониевого сплава (заявляемое решение) в лабораторных условиях. Для испытаний были изготовлены три новые фильеры из стандартного сплава платина-палладий с диаметром колпачка 12,5 мм с 50-ю отверстиями диаметром 0,08 мм, а также по три экспериментальные фильеры аналогичного типа из циркония и заявляемого сплава циркония с 52 отверстиями. Протяженность цилиндрической части отверстия сравниваемых фильер была одинаковой и составляла 0,12 мм.

Испытания проводили на лабораторной прядильной установке по программе, моделирующей производственный процесс получения полиакрилонитрильной нити (ПАН) технического назначения.

Эксперимент на каждой из фильер проводили многократно, что позволило выполнить статистический анализ полученных результатов с оценкой вероятности различия выборок для трех сравниваемых групп фильер. План эксперимента содержал большое количество контролируемых параметров, характеризующих как технологичность изготовления фильер, технологический процесс получения ПАН нити и технологический процесс очистки фильер в технологическом растворе, так и физико-механические показатели нити. Одновременно по стандартным методикам оценивали коррозионную стойкость образцов в технологическом растворе их очистки (хромовая смесь при комнатной температуре) и стоимость фильер. Эти результаты приведены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа и аналога меньшей скоростью коррозии в технологических растворах очистки фильер (относительная скорость коррозии составляет 0,55-0,78 у заявляемого решения, 1,24 - у прототипа и 1 - у аналога), более высокой технологичностью изготовления фильеры (средняя - у заявляемого решения, высокая - у аналога и низкая - у прототипа), а также более низкой стоимостью заявляемой фильеры (относительная стоимость фильеры 0,85-0,9 - у заявляемого решения, 1 - у прототипа и 200 - у аналога).

Установлено, что образцы ПАН нитей, полученные с применением фильер из платина-палладиевого сплава (аналог), из циркония (прототип) и из циркониевого сплава (заявляемое решение), имеют одинаковые физико-механические характеристики: прочность на разрыв, удлинение и модуль. Оптимальным составом циркониевого сплава для фильеры является следующий, мас.%:
Ниобий - 0,05 - 1,1
Кислород - 0,001 - 0,1
Примеси - 0,01 - 0,35
Цирконий - Остальное
Уменьшение количества ниобия в сплаве менее 0,05 мас.% (опыт N 3) приводит к значительному снижению коррозионной стойкости фильер в технологическом растворе их очистки и технологичности изготовления фильеры.

Увеличение количества ниобия в сплаве более 1,1 мас.% (опыт N 7) не приводит к значительному повышению коррозионной стойкости фильер в технологическом растворе их очистки и технологичности изготовления фильеры. При этом возрастает стоимость фильеры.

Уменьшение количества кислорода в сплаве менее 0,001 мас.% (опыт N 8) не приводит к значительному повышению коррозионной стойкости фильер в технологическом растворе их очистки и технологичности изготовления фильер. При этом повышается стоимость фильеры.

Увеличение количества кислорода в сплаве более 0,1 мас.% (опыт N 12) приводит к значительному снижению коррозионной стойкости фильер в технологическом растворе их очистки. Уменьшение количества примесей в фильере менее 0,01 мас. % (опыт N 13) приводит к ухудшению технологичности изготовления фильеры и увеличению ее стоимости.

Увеличение количества примесей в фильере более 0,35 мас.% (опыт N 16) приводит к ухудшению коррозионной стойкости фильеры в технологическом растворе их очистки и технологичности ее изготовления.

Для проведения полномасштабных производственных испытаний по заявляемому решению была изготовлена опытная партия фильер типа ФЧ1Цр 12.5 в количестве 500 штук на ОАО Мосточлегмаш г. Москва и передана на ОАО "Клинволокно".


Формула изобретения

Фильера из материала на основе циркония для формования химических нитей и волокон из растворов, отличающаяся тем, что она выполнена из сплава циркония при следующем содержании в нем элементов, мас.%:
Ниобий - 0,05 - 1,1
Кислород - 0,001 - 0,1
Примеси - 0,01 - 0,35
Цирконий - Остальноее

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству пористых полимерных пленок и может быть использовано для фильтрации, анализа и очистки различных сред в микробиологической, биохимической и в других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу для получения нитей из оптически анизотропного прядильного раствора, в котором прядильный раствор экструдируют через прядильные отверстия, сгруппированные по меньшей мере в одной прядильной секции, и экструдаты последовательно проходят через инертный газ и коагуляционную ванну, причем отношение расстояния между прядильными отверстиями к ширине прядильной секции составляет больше 0,15 и меньше 0,7 и ширина прядильной секции является меньше 5 мм

Изобретение относится к производству химических волокон

Фильера // 1838462

Фильера // 1838461
Изобретение относится к прядильным машинам

Изобретение относится к производству химических волокон и нитей по мокрому прядению

Изобретение относится к области фильер для формования химических нитей и волокон из растворов, в частности к фильерам из материала на основе циркония

Изобретение относится к технологии получения комплексных нитей из высококачественного полиэтилена

Изобретение относится к формовочному устройству для получения тонких нитей путем расщепления, выполненному в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения

Настоящее изобретение относится к инжекционному соплу для электропрядения, включающему в себя тело сопла и воздушный кожух, соединенные с возможностью отсоединения друг с другом, и игольчатые элементы, соединенные с нижней поверхностью тела сопла посредством инжекционных отверстий в воздушном кожухе. Устройством электропрядения выполняется в основном воздушное электропрядение для впрыскивания раствора для образования волокна вместе с воздухом, во время выпускания через игольчатые элементы раствора для образования волокна, и эти игольчатые элементы выступают своими концами на достаточную длину, чтобы осуществлять безошибочное чистое электропрядение без вдувания воздуха, если воздушный кожух отделен. Вследствие этого можно по выбору осуществлять чистое электропрядение либо воздушное электропрядение. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии получения комплексной нити из высококачественного полиэтилена. Нить получена из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой с характеристической вязкостью 8-40 дл/г. При этом нить имеет скорость ползучести, определенную при 70°С и нагрузке 600 МПа, равную, самое большее, 5·10-6 c-l. Комплексная нить, полученная из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой с характеристической вязкостью 8-40 дл/г, содержащего 0,2-10 алкильных групп C1-C4 на 1000 атомов С, имеет скорость ползучести, определенную при 70°С и нагрузке 600 МПа, равную, самое большее, 3·10-6 с-1. Изобретение относится также к полуфабрикатам или изделиям, включающим упомянутую нить, в особенности к сверхпрочным канатам, пуленепробиваемым сборным модулям, медицинским имплантам. 9 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 30 пр.

Изобретение относится к технологии получения филаментных нитей из пара-ароматического полиамида. Оптически анизотропный арамидный прядильный раствор фильтруют через фильтр с пропускными отверстиями внутри устройства прядильной фильеры и экструдируют внутри устройства прядильной фильеры через множество прядильных пластин и воздушный зазор с вытягиванием и сбором в водяной коагуляционной ванне. Прядильный раствор в устройстве прядильной фильеры подают через средство гидравлического сопротивления к прядильным пропускным отверстиям. Средство гидравлического сопротивления расположено ближе к прядильным пропускным отверстиям, чем фильтр. Средство гидравлического сопротивления и фильтр расположены на расстоянии друг от друга. Применение изобретения обеспечивает предотвращение обрывов филаментов во время прядения и повышение прочности волокон. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.

Предложена фильера для формования нитей из прядильной массы в виде расплава или раствора натурального или синтетического происхождения, содержащая осесимметричную внутреннюю деталь, имеющую в продольном направлении канал для подвода прядильной массы к вершине фильеры, в которой выполнено по меньшей мере одно выходное отверстие. Осесимметричная внутренняя деталь по меньшей мере частично окружена осесимметричной наружной деталью, а между внутренней и наружной деталями в продольном направлении образована изолирующая камера, в которой с целью создания изолирующего газового слоя размещен газ, предпочтительно воздух. Кроме того, предложено формующее устройство для формования нитей из прядильной массы, содержащее фильерный блок и расположенный на расстоянии от него сопловый блок. В фильерном блоке установлено несколько фильер согласно изобретению, которые выступают из него и обращены к сопловому блоку. Сопловый блок содержит несколько соответствующих фильерам газовых сопел, которые могут ускорять газовый поток, проходящий через соответствующее газовое сопло и окружающий мононить. Эти фильеры используются для изготовления фильерных нетканых материалов или пряжи из полимеров натурального или синтетического происхождения и позволяют получить максимально тонкие нити со средним диаметром менее 1 мкм. Нити из отдельных фильер можно также наматывать подобно пряже на катушки при помощи обычных намоточных устройств. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Предметом данного изобретения является сопловая пластина и применение сопловой пластины для получения волокон, предпочтительно силикагелевых волокон. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Для уменьшения обрывности элементарных нитей во время формования комплексной нити, вытягиваемой с высокой вытяжкой, используют фильеру, согласно изобретению. Фильера для изготовления комплексной нити, имеет первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой поверхности, и содержит множество прядильных отверстий, причем каждое прядильное отверстие содержит: входной проем, канал конической формы и капилляр цилиндрической формы. Выпускные стороны всех капилляров расположены в плоскости второй поверхности фильеры, при этом фильера содержит по меньшей мере первую группу прядильных отверстий с капиллярами и вторую группу прядильных отверстий с капиллярами, причем капилляры второй группы прядильных отверстий обладают меньшим отношением L/D, чем капилляры первой группы прядильных отверстий, и все капилляры имеют одинаковый диаметр, и диаметр всех капилляров составляет 100 мкм или менее, так что комплексная нить, изготовленная с помощью фильеры, имеет распределение элементарных нитей одного диаметра. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области фильер для формования химических нитей и волокон из растворов, в частности, к фильерам из материала на основе циркония

Наверх