СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА

Предложен способ, который включает подачу базальтовой породы в зону плавления, нагрев ее в этой зоне при 1605-1700^o С и получение расплава. Затем расплав подают в зону гомогенизации, откуда гомогенизированный расплав, имеющий вязкость более 501 Пуаз, поступает в зону формирования волокна, где вытягивание волокон ведут со скоростью, превышающей 4505 м/мин.

Способ получения базальтового волокна путем подачи базальтовой породы, нагрева ее до температуры плавления, гомогенизации расплава и вытягивание непрерывных волокон, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, в качестве базальтовой породы берут андезитобазальт, а нагрев породы ведут до температуры 1605 1700^oС, причем скорость вытягивания волокна составляет 4505 5500 м/мин при вязкости расплава 501 2100 Пз.

Изобретение относится к технологии получения минеральных волокон из расплава горных пород, более точно к способу получения термостойкой нити и тканей.

В СНГ и за рубежом интенсивно развивается производство волокнистых материалов на основе минеральных, стеклянных и других волокон. Однако возрастающие технические требования к этим материалам, а также дефицит сырья сдерживает рост объемов их производства. Обеспечение возрастающих потребностей в волокнистых материалах предопределяет резкое повышение их качества. В связи с этим в СНГ получило распространение промышленное производство базальтовых волокон и материалов на их основе, где в качестве исходного однокомпонентного сырья используются горные породы базальты, габбро-диабазы, порфириты и другие. Использование базальтовых волокон в качестве сырья дает возможность выпускать материалы, заменяющие асбест, металл, древесину и др.

Известен способ изготовления волокна из расплава горных пород (а.с. 461909, С 03 В 37/00, 1975), по которому волокно получают при температуре расплава 1200 1300^oС и вязкости 100 П, которые обладают низкой термостойкостью 500 600^oС и большим диаметром элементарных волокон - выше 12 мкм.

Известен также способ получения непрерывных волокон из расплавов горных пород типа базальтов. Этот способ описан в журнале Строительные материалы и конструкции, Киев, 1986, с. 11 12. По данному cпособу ведут подготовку базальта и транспортировку его к загрузочному окну плавильной печи, получение гомогенизированного расплава в ванной плавильной печи, придание расплаву необходимой температуры в фидере, формирование непрерывных волокон с помощью узла волоконообразования, состоящего из струйного и фильерного питателей методом механического вытягивания, замасливание комплексной нити, намотку нити на бобину. Недостатком данного способа является большой диаметр получаемой комплексной нити, превышающий 11 мк, из-за относительно низкой скорости ее вытягивания.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения базальтового волокна при котором нагрев базальтовой породы ведут до температуры 1500 1600^oС, а волокно вытягивают со скоростью 3500 4500 м/мин из расплава с вязкостью 110 500 Пз. Недостатками способа являются нестабильность получения элементарных волокон диаметром 5 мкм и невозможность получения волокон средним диаметром 3,5 мкм из-за относительно низкой вязкости расплава и скорости ее вытягивания, увеличение последней ведет к обрыву элементарных волокон. Волокна, полученные по предлагаемому способу, при 3-часовом кипячении в 2 н. растворе НСl имеют устойчивость в среднем 65 70%
В основу изобретения положена задача создать способ получения базальтового волокна, в котором за счет изменения параметров процесса обеспечивалось бы получение волокон с улучшенными физико-механическими свойствами.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения волокна, включающем подачу базальтовой породы в зону плавления, нагрев ее до температуры плавления и получения расплава, подачу полученного расплава в зону гомогенизации, в которой поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации расплава, подачу гомогенизованного расплава в зону формирования волокна, вытягивание из расплава непрерывных волокон, согласно изобретению, в качестве породы берут андезитобазальт, нагрев базальтовой породы ведут при температуре 1605 1700^oС, вытягивание непрерывных волокон ведут со скоростью 4505 5500 м/мин, при вязкости расплава в зоне формования волокна 501 2100 Пз.

Такая реализация предлагаемого способа получения волокна обеспечивает получение непрерывного базальтового волокна диаметром менее 5 мк. При этом достигается повышение кислотостойкости непрерывных базальтовых волокон.

Способ, согласно изобретению, осуществляют следующим образом. Андезито-базальтовую породу подают в зону плавления плавильной печи, где происходит нагрев породы до температуры 1605 1700^oС и получение расплава. Полученный расплав выдерживают некоторое время с целью его гомогенизации. А затем гомогенизированный расплав подают в зону формирования волокна, которая сформирована питателем с фильерами, в которых поддерживают температуру, превышающую температуру кристаллизации полученного расплава. Из фильер расплав выходит в виде капель, образуя луковицы, из которых вытягиваются волокна. Вытягивание волокон осуществляют со скоростью, превышающей 4500 м/мин, при вязкости расплава более 510 Пз на бобину с помощью наматывающего механизма. В результате за счет вращения бобины на нее наматываются непрерывные базальтовые волокна, для предупреждения взаимного трения в пучке непрерывных волокон, их взаимного склеивания, а также предохранения наружной поверхности волокон от воздействия внешней среды и разрушения их в процессе переработки поверхности волокон покрывают замасливателем. Бобины с намотанными на них непрерывными волокнами снимают с бобинодержателя и передают на переработку.

Базальтовые непрерывные волокна, полученные по предлагаемому способу, согласно изобретению, имеют средний диаметр элементарного волокна менее 5 мк, они более кислотостойкие. Химическую устойчивость непрерывных волокон к 2 н. раствору HCl определяли по потере массы с поверхности 5000 см² при трехчасовом кипячении (табл. 1).

Конкретные примеры осуществления способа представлены в табл. 2.

Наиболее успешно изобретение может быть использовано для изготовления высокотемпературных фильтров в нефтехимической и других отраслях промышленности; в радиоэлектронной для производства плат; в композиционных материалах которые должны обладать высокой исходной прочностью, стойкостью к агрессивным средам, долговечностью. ТТТ1