Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна и устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна

 

Изобретение относится к химической технологии и касается способа и устройства для получения непрерьшного кремнийсодержащего волокна. Цель изобретения - повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности.Устройство содержит обогреваемый.фильерный питатель 1. Непосредственно под ним выполнена проходная камера 2. По ходу волокна за проходной камерой 2 установлены вытягивающие валки 3, Устройство также содержит узел введения модификатора, имеюций распылитель 4. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа и сообщается с емкостью 6. На волокно наносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.% при 170-240°С или водный раствор молочной кислоты концентрацией 1,25-25 мас.% при 120-1ДО°С,ш1и парафиновую эмульсию концентрацией не более 10% при 130-230 С. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. i (Л со 4 О О5 О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1346603 А 1 (51) 4 С 03 С 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3970861/29-33 (22) 27.05.85 (46) 23.10.87. Бюл. Ф 39 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Отделения химии поверхности Института физической химии им. Л.В.Писаржевского (72) Н.Г.Качановский, В.И.Ромицын, И.Г.Черньпп, А.А.Чуйко, А.И.Ильченко и Д.Д.Джигирис (53) 666.189.2 12(088.8) (56) Патент Великобритании В 2025391, кл. С 1 М, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО

КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЬВНОГО КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНА (57) Изобретение относится к химической технологии и касается способа и устройства для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна.

Цель изобретения — повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности.Устройство содержит обогреваемый фильерный питатель 1. Непосредственно под ним выполнена проходная камера 2.

По ходу волокна за проходной камерой

2 установлены вытягивающие валки 3, Устройство также содержит узел введения модификатора, имеющий распылитель 4. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа и сообщается с емкостью 6. На волокно наносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.Ж при 170-240 С или водный раствор молочной кислоты концентрацией 1,25-25 мас.X npu

120-140 С,или парафиновую эмульсию концентрацией не более 107. при

130-230 С. 2 с.п. и 1 э,п, ф лы

4 ил., 1 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 134

Изобретение относится к химической технологии, а более конкретно касается способа и устройства для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна.

Целью изобретения является повышение прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности.

На фиг.1 показано устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волокна, общий вид; на фиг.2 вариант устройства с регулированием температуры; на фиг.3 — проходная камера, общий вид; на фиг.4 — то же, план .

Устройство (фиг.1) содержит обогреваемый фильерный питатель 1, температура которого поддерживается постоянной на уровне 1200-1300 С. Непосредственно под ним располагается проходная камера 2, обогреваемая благодаря лучеиспусканию фильерного питателя 1. По ходу волокна за проходной камерой 3 установлен узел приемки волокна, например вытягивающие валки 3. Устройство также содержит узел введения модификатора, имеющий распылитель 4, выпускное отверстие которого выходит в проходную камеру

2. Распылитель 4 связан с линией 5 подачи сжатого газа, например воздуха, и сообщается с емкостью 6, заполняемой модификатором и водой.

Проходная камера 2 представляет собой тонкостенный металлический цилиндр, покрытый снаружи слоем термоизоляции.

На фиг.2 показан вариант выполнения устройства, согласно которому проходная камера 2 установлена с возможностью вертикального перемещения по стойкам 7 с помощью электропривода 8. По высоте проходной камеры 2 распределены датчики 9 температуры в зоне модифицирования, подключенные к регистрирующему прибору

10 и к устройству 11 управления. Последнее предназначено для управления приводом 8 в соответствии с температурой в проходной камере.

На фиг.3 показан один из вариантов конструкции устройства, показывающий регулирование температуры в зоне модифицирования путем ограничения количества тепла, поступающего от фильерного питателя 1. Над верхним отверстием проходной камеры

6603 2

2 установлены поворотные заслонки

12, угол наклона которых изменяется с помощью электропривода 13 аналогично электроприводу 8 в зависимости от температуры в проходной камере

2, которая выполнена разъемной по вертикали, что облегчает доступ к обслуживанию.

В нижней части проходной камеры 2 установлен сборник 14 излишков модификатора, сообщающийся с емкостью

6, представляющий собой поддон, в котором собираются жидкие остатки модификатора.

Способ получения волокна осуществляют с помощью указанного устройства следующим образом.

В качестве сырья берут базальт следующего состава, мас.7.: SiOz

51,50; А1 О 17,08; СаО 6,23; MgO

5,80; FeO 3,41; Fe <0 > 5,82; TiO<

1,63; Na>O 4,51; К О 1,19; МпО 0,14;

80, 0,03

Из расплава базальта методом фильерного вытягивания формуют непрерывные волокна. С помощью вытягивающих валков 3 волокно протягивают через проходную камеру 2. В проходной камере 2 распыляют модификатор с водой и из образующейся паровой фазы осаждают модификатор на поверхность волокна, к которой он химически прививается — в зависимости от вида модификатора в зоне модифицирования поддерживают определенную темпера— туру. В зависимости от варианта устройства температуру регулируют либо перемещая проходную камеру 2 по траектории волокон, либо перекрывая в нужной степени впускное отверстие проходной камеры 2 заслонками 12.

По мере приближения проходной камеры

2 к фильерному питателю 1 температура повышается, а по мере удаления понижается. Аналогично температуру понижают, закрывая заслонки, и повышают, открывая их. Для измерения температуры в проходной камере установлены датчики, сигнал которых посредством устройства 11 управления преобразуется в перемещение проходной камеры 2 или в угол поворота заслонок 12.

Устройством уцравления проходной камерой является любое подходящее известное устройство регулирования, например КСП-4 или РПИБ-Ш.

1346603 4

b- своиства волокон приведены в таблице и в сравнении с известным способом.

50

В случае использования трехканал ного потенциометра КСП-4 в проходно камере устанавливают термопары марки ТХК, подключенные к входу

КСП-4, в состав которого входит двух5 или трехпозиционное регулирующее устройство, имеющее зеленый и красный указатели, установленные на шкале потенциометра. При двухпозицион— ном регулировании и при увеличении регулируемого параметра (температуры) происходит перемещение каретки с указателем вдоль шкалы прибора слева направо. Оба указателя задачи (зеленый и красный) регулирующего устройства устанавливаются против отметки шкалы прибора, соответствующей заданному на регулирование значению температуры. В момент прохождения указателем прибора этой отметки палец каретки, войдя в пазы фиксаторов регулирующего устройства, укрепленных на микропереключателях, повернет фиксаторы и тем са- 25 мым разомкнет контакт позиции "MaII ло (зеленый указатель) и замкнет контакт позиции Много (красный указатель), что приводит к включению электродвигателя и при помощи механической передачи к удалению проходной камеры от поверхности фильерного питателя, а значит к понижению температуры в зоне модифицирования.

Аналогично работает схема при об35 ратном движении каретки. При этом замыкается контакт позиции Мало а размыкается контакт позиции "МноIl го, что приводит к выключению электродвигателя, причем вращение ротора двигателя происходит в противоположную сторону по сравнению с замыканием контакта "Много и через систему механической передачи приводит к подъему проходной камеры к поверхности фильерного питателя, а значит— к повышению температуры.

Изменяя с помощью описанных средств положение проходной камеры относительно фильерного питателя с температурой поверхности 1200-1300 С, можно поддерживать постоянную температуру в зоне модифицирования или изменять ее по заранее заданному закону.

Режимы осуществления способа согласно конкретным примерам, а также

Как видно иэ таблицы, диапазон концентраций обусловлен эффективностью данного варианта способа. Диапазон температур выбирают, исходя иэ условий существования паровой фазы модификатора и его химической природы. При температуре выше 170 С наступает деструкция поливинилацетата с образованием свободных связей, которые вступают во взаимодействие с активными центрами на поверхности волокна и благодаря этому образуют упрочняющую пленку в ней. При обработке волокна поливинилацетатной дисперсией при температуре 160 С, лежащей ниже температуры деструкций поливинилацетата, наблюдается значительное снижение прочности получаемого волокна. При температуре в зоне модифицирования 250 С, превышающей верхний предлагаемый предел для данного модификатора, прочность волокна также снижается.

При использовании молочной кислоты при температуре выше 140 С наступает ее термическое разложение, использование ее при таких температурах в качестве модификатора нецелесообразно, так как прочность получаемого волокна невысока. При температурах ниже 120 С (точка кипения молочной кислоты) повышение прочности волокна также незначительно.

Использование в качестве модификатора парафиновой эмульсии целесообразно в диапазоне температур 130

230 С при концентрации до 10 мас.7 исходя из возможностей технологического оборудования и эффективности затрат.

Таким образом, изобретение позволяет в несколько раз повысить прочность получаемого волокна по сравнению с известным. Получаемое таким образом покрытие отличается стойкостью, обусловленной химической связью модификатора с поверхностью волокна, и не нарушается при механических воздействиях, связанных с его дальнейшей переработкой.

Используемые модификаторы представляют собой легко доступные, неагрессивные вещества.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить энер1346603 сти. катором.

Температура в зоне модифициСредний диаметр

Прочность

Среднее увеличение

Рабочая конценМодификатор

Пример

»а разрыв, кг/мм

2 волокна, мкм трация раствора модификатора, 7 рования, OC прочности (в диапазоне температур), 7

Исходное волокно

244,1 16,2

Поливинилацетатная дисперсия

62,3

2,5

170-240

170-240

170-240

248, 2

26,3

То же

5,0

278,5

30,9

90,7

10,0

255,8

267,1

276,4

255,9

34,9

115,6

20,0

170-240

38,3

98,6

30,0

170-240

29,0

79,0

10,0

200

34,9

115,5 гозатраты на получение волокна благодаря тому, что для создания нужной температуры в зоне модифицирования в максимальной степени использует5 ся тепло обогреваемого фильерного питателя. Способ может быть осуществлен на действующем оборудовании без снижения его производительноформул а изобретения

1. Способ получения непрерывного кремнийсодержащего волокна путем нанесения модификатора на поверхность волокна в процессе его формования, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности волокна за счет химического модифицирования его поверхности,на волокно наносят поливинилацетатную дисперсию концентрацией 2,5-30 мас.7 при температуре 170-240 С или водный раствор молочной кислоты концентраI цией 1,25-25 мас.7 при температуре

120-140 С или парафиновую эмульсию

I7 концентрацией не более 107, при температуре 130-230 С.

2. Устройство для получения непрерывного кремнийсодержащего волок«а, включающее обогреваемым фильерный питатель, проходную камеру и узел введения модификатора. в виде распылителя, связанный с линией подачи сжатого газа и с резервуаром для модификатора и воды с выпуклым отверстием, сообщающимся с проходной камерой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности волокна за счет химического моцифицирования его поверхности, проходная камера выполнена в верхней части с заслонками и смонтирована с возможностью вертикального перемещения, а по ее высоте установлены датчики температуры в зоне модифицирования, связанные посредством устройства управления с приводом линейного перемещения проходной камеры или с приводом поворота заслонок.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что проходная камера выполнена в нижней части со сборником излишков модификатора, соединенным с резервуаром с модифи8

Продолжение таблицы

1346603

14,1

1,25

120-140

120-140

120-\40

41,4

19,9

2,5

То же

21,2

50,1

5,0

22,9

62,4

10,0

120-140

19,5

38,3

20,0

120-140

120-140

24,5

74,5

25,0

24,2

71,6

20,0

130

24,5

74,5

14, 1

Парафиновая эмульсия

10,0

130

244,5 25, 1

79,4

То же

10,0

150

231,3

10,0

230

242,8 25,7 82,3

Исходное волокно

Молочная кислота

Исходное волокно

242,4

259,9

276,2

243,5

256,4

211,7

252,6

211,7

242,4

30,0 113,0 .

1346603

Фиг. 9

Составитель Н.Ильиных

Редактор Н.Гунько Техред Л.Олийнык Корректор А.Тяско

Заказ 5090/23 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4