RU2180317C1 - Fibrous alumosilicate composition material - Google Patents

Abstract

FIELD: materials technology. SUBSTANCE: invention proposes fibrous alumosilicate composition material containing at least one layer of polydispersed alumosilicate fiber prepared by blowing up overheated gas-saturated melt of volcanic rock using high-temperature sonicated jet energy-carrier. It has SiO₂ in the amount 55-75 wt.-%, density value 35-250 kg/m³ and fibers diameter 0.5-3.5 mcm. Material can be prepared from rock taken among the following order: obsidian, andesite, liparite, perlite, basalt. Invention provides preparing superfine fibers from high-module rocks. EFFECT: improved quality and properties of material. 5 cl

Description

Изобретение относится к материаловедению и к области химической промышленности, в частности к получению неорганических волокон, которые можно использовать в различных отраслях хозяйственной деятельности, например в производстве стройматериалов, композиционных материалов для химической промышленности, энергетики, электроники и т.п. The invention relates to materials science and to the field of the chemical industry, in particular to the production of inorganic fibers that can be used in various branches of economic activity, for example, in the production of building materials, composite materials for the chemical industry, energy, electronics, etc.

Полученные материалы можно также использовать в качестве носителей катализаторов, сорбентов, фильтрующих материалов, используемых для чистки газовых и жидких сред. The resulting materials can also be used as carriers of catalysts, sorbents, filter materials used for cleaning gas and liquid media.

Известен волокнистый материал, содержащий непрерывное волокно диаметром менее 4 мкм, полученные путем плавления минералов при 1705-2000^oС, вытягивания волокна и наматывания на нитесборник, при этом обеспечивается получение волокна, содержащего SiO₂ - 55-60 мас.%, Аl₂О₃ - 18-20 мас.% и FеО+Fe₂О₃ - 7,5-8 мас.% (RU 2118949, 1998).Known fibrous material containing a continuous fiber with a diameter of less than 4 microns, obtained by melting minerals at 1705-2000 ^o C, stretching the fiber and winding on a thread collector, while providing a fiber containing SiO ₂ - 55-60 wt.%, Al ₂ O ₃ - 18-20 wt.% And FeO + Fe ₂ About ₃ - 7.5-8 wt.% (RU 2118949, 1998).

Однако полученный материал не отличается высокой кислотостойкостью. However, the resulting material is not highly acid resistant.

Известен также материал, содержащий волокна диаметром 3,9-45,7 мкм, полученные путем плавления андезитовой горной породы (RU 2118949, 1998). Also known is a material containing fibers with a diameter of 3.9-45.7 μm obtained by melting andesitic rock (RU 2118949, 1998).

Материал, полученный из андезитовой горной породы, обладает большей кислотостойкостью, чем материал, полученный тем же способом, но из базальтовой породы. The material obtained from andesitic rock has a higher acid resistance than the material obtained in the same way, but from basalt rock.

Известен волокнистый алюмосиликатный материал, полученный центрифугированием расплава минералов с повышенной температурой ликвидуса (>1200^oС) и вязкостью при температуре ликвидуса менее 3200 пуаз, при этом волокно содержит SiO₂ - 46-60 мас.%, Аl₂О₃ - 0,1-20 мас.%, содержание оксидов железа по меньшей мере 3 мас.% (RU 2096356, 1997).Known fibrous aluminosilicate material obtained by centrifugation of a mineral melt with a high liquidus temperature (> 1200 ^o C) and a viscosity at a liquidus temperature of less than 3200 poise, while the fiber contains SiO ₂ - 46-60 wt.%, Al ₂ O ₃ - 0.1 -20 wt.%, The content of iron oxides of at least 3 wt.% (RU 2096356, 1997).

Полученный материал обладает высокой термической и химической устойчивостью. Однако при получении качественных волокон существуют определенные трудности, связанные с созданием дополнительных условий в среде, окружающей машину для вытягивания волокон, что приводит к удорожанию целевого продукта. The resulting material has high thermal and chemical resistance. However, when obtaining high-quality fibers, there are certain difficulties associated with the creation of additional conditions in the environment surrounding the machine for drawing fibers, which leads to an increase in the cost of the target product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению является волокнистый алюмосиликатный композиционный материал, содержащий слой дисперсного волокна, полученного путем раздува, перегретого расплава горной вулканической породы, содержащего SiO₂ не более 50%, высокотемпературным озвученным струйным энергоносителем, при этом материал содержит волокна двух размеров: 5-7 мкм и 0,5-3 мкм (RU 2128149, 1999).The closest in technical essence and the achieved technical result to the proposed invention is a fibrous aluminosilicate composite material containing a layer of dispersed fiber obtained by blowing, overheated melt of rock volcanic rock containing SiO ₂ not more than 50%, high-temperature sounded jet energy carrier, while the material contains fibers of two sizes: 5-7 microns and 0.5-3 microns (RU 2128149, 1999).

Недостатком известного материала является высокая доля волокон с диаметром >5 мкм и недостаточная термо- и химическая стойкость материала. A disadvantage of the known material is a high proportion of fibers with a diameter> 5 μm and insufficient thermal and chemical resistance of the material.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение получения материала из высокомодульных горных пород с высоким выходом супертонких волокон, обладающего высокой термо- и химической стойкостью. The objective of the present invention is the provision of obtaining material from high modulus rocks with a high yield of superthin fibers with high thermal and chemical resistance.

Поставленная задача решается описываемым волокнистым алюмосиликатным композиционным материалом, содержащим по крайней мере один слой полидисперсного алюмосиликатного волокна с диаметром 0,5-3,5 мкм, содержанием SiO₂ 55-75 мас%. и плотностью 35-250 кг/м³, при этом волокно получено путем раздува перегретого газонасыщенного расплава горной вулканической породы высокотемпературным озвученным струйным энергоносителем.The problem is solved by the described fibrous aluminosilicate composite material containing at least one layer of polydisperse aluminosilicate fiber with a diameter of 0.5-3.5 μm, SiO ₂ content _of 55-75 wt%. and a density of 35-250 kg / m ³ , while the fiber was obtained by blowing an overheated gas-saturated melt of rock volcanic rock with a high-temperature sonic jet energy carrier.

Предпочтительно использовать расплавы обсидиана, вулканического стекла, базальта, андезита. It is preferable to use melts of obsidian, volcanic glass, basalt, andesite.

Также материал дополнительно содержит по крайней мере один слой алюмосиликатного волокна, содержащего SiO₂ в количестве 35-55 мас.%
При этом материал может быть скреплен прошивкой, склейкой или нитепетлеванием.Also, the material further comprises at least one layer of aluminosilicate fiber containing SiO ₂ in an amount of 35-55 wt.%
In this case, the material can be fastened by firmware, gluing or threading.

Материал дополнительно может содержать обкладки. The material may further comprise plates.

Заявленный волокнистый алюмосиликатный композиционный материал имеет высокую термостойкость и может быть применен для изолирования горячих поверхностей с температурой 900^oС и выше.The claimed fibrous aluminosilicate composite material has high heat resistance and can be used to insulate hot surfaces with a temperature of 900 ^o C and above.

Материал имеет кислотостойкость около 99% и щелочестойкость около 98%. The material has an acid resistance of about 99% and an alkali resistance of about 98%.

Сочетание высокой термо- и химостойкости с супертонкой структурой волокна позволяет использовать его в качестве эффективного фильтрующего материала для очистки горячих сред (расплавов, газов, паров). The combination of high thermal and chemical resistance with a superthin fiber structure allows it to be used as an effective filter material for cleaning hot media (melts, gases, vapors).

Заявленная плотность материала в интервале 35-250 кг/м³ позволяет использовать его как тепло- и звукоизоляцию для различных строительных конструкций.The claimed density of the material in the range of 35-250 kg / m ³ allows you to use it as a heat and sound insulation for various building structures.

Конкретное выполнение материала слоистой, изотропной или композиционной структуры, с обкладками или без них, с различным типом скрепления расширяет спектр его использования. The specific implementation of the material of a layered, isotropic or composite structure, with or without linings, with various types of bonding expands the range of its use.

Ниже приведены примеры получения заявленного материала. Below are examples of the receipt of the claimed material.

Пример 1. Example 1

Природные вулканические стекла месторождений Закавказья, содержащие, мас.%:
SiO₂ - 70,9-75,3
Аl₂О₃ - 112,1-15,0
Fe₂O₅ - 0,1-1,9
FeO - 0,1-1,1
MnO - 0,05-0,3
MgO - 0,2-1,3
CaO - 0,5-1,5
Na₂O - 1,8-4,7
К₂O - 2,6-4,7
п.п.п. - 0,1-0,8
Н₂O - 0,35
измельчают, расплавляют, перегревают расплав на 200^oС выше t_пл., газонасыщают и подают его на внутреннюю поверхность центрифуги. Далее производят газодинамическое утонение центрифугальных нитей с помощью высокотемпературного струйного энергоносителя (сжатого воздуха), в котором возбуждаются акустические колебания высокой интенсивности (звуковое давление до 200 дБ).Natural volcanic glass deposits of the Caucasus, containing, wt.%:
SiO ₂ - 70.9-75.3
Al ₂ O ₃ - 112.1-15.0
Fe ₂ O ₅ - 0.1-1.9
FeO - 0.1-1.1
MnO - 0.05-0.3
MgO - 0.2-1.3
CaO - 0.5-1.5
Na ₂ O - 1.8-4.7
K ₂ O - 2.6-4.7
p.p.p. - 0.1-0.8
H ₂ O - 0.35
crushed, melted, overheated melt 200 ^o With above t _PL gas saturate and serves it on the inner surface of the centrifuge. Next, gas-dynamic thinning of centrifugal filaments is carried out using a high-temperature jet energy carrier (compressed air), in which high-intensity acoustic vibrations (sound pressure up to 200 dB) are excited.

Озвучивание газонасыщенного расплава позволяет сформовать полидисперсное волокно диаметром 0,5-3,5 мкм из пород с высоким содержанием SiO₂ и небольшим количеством (менее 5%) неволокнистых включений.Sounding of a gas-saturated melt allows one to form a polydisperse fiber with a diameter of 0.5-3.5 μm from rocks with a high SiO ₂ content and a small amount (less than 5%) of non-fibrous inclusions.

Далее из волокон получают полотно прошивкой базальтовыми нитями до плотности 35-50 кг/м³.Further, from the fibers, a web is obtained by piercing with basalt threads to a density of 35-50 kg / m ³ .

Пример 2. Example 2

В другом варианте полученные волокна проклеивают минеральным связующим и обеспечивают получение минераловатного мата с объемной плотностью 240-250 кг/м³.In another embodiment, the obtained fibers are glued with a mineral binder and provide a mineral wool mat with a bulk density of 240-250 kg / m ³ .

Полученный алюмосиликатный волокнистый композиционный материал далее можно перерабатывать по любой известной технологии. The resulting aluminosilicate fiber composite material can then be processed using any known technology.

Производство прошивного материала осуществляется на чесально-вязальных агрегатах марок МРО, МБШ. The production of piercing material is carried out on combing and knitting aggregates of the MPO and MBS brands.

Производство минераловатных плит осуществляется мокрым способом по бумажной технологии на холстовой машине марки МСХ. The production of mineral wool boards is carried out wet on paper technology on a canvas machine of the MCX brand.

Пример 3. Example 3

Возможно получение комбинированного материала. Один слой содержит материал, полученный из базальта с содержанием SiO₂ от 55 до 75 мас.% и имеет температуру эксплуатации до 800^oС, а второй слой из стекловолокна с содержанием SiO₂ до 55 мас.% и имеет температуру эксплуатации ~350^oС.It is possible to obtain a combined material. One layer contains material obtained from basalt with an SiO ₂ content of 55 to 75 wt.% And has an operating temperature of up to 800 ^o C, and a second fiberglass layer with an SiO ₂ content _of up to 55 wt.% And has an operating temperature of ~ 350 ^o .

Применение второго слоя стеклополотна позволяет удешевить (снизить себестоимость) изделия, не изменяя основного назначения (теплоизоляции поверхности, имеющей 900^oС).The use of the second layer of fiberglass allows you to reduce the cost (reduce cost) of the product without changing the main purpose (thermal insulation of a surface having 900 ^o C).

Таким образом, заявленный волокнистый алюмосиликатный композиционный материал из-за хорошей термической и химической устойчивости, прекрасных тепло- и звукоизоляционных свойств, высокой фильтрующей эффективности можно использовать в различных отраслях хозяйственной деятельности. Thus, the claimed fibrous aluminosilicate composite material due to its good thermal and chemical stability, excellent heat and sound insulation properties, high filtering efficiency can be used in various industries.

Claims (5)

1. Волокнистый алюмосиликатный композиционный материал, содержащий по крайней мере один слой полидисперсного алюмосиликатного волокна, полученного путем раздува перегретого газонасыщенного расплава горной вулканической породы высокотемпературным озвученным струйным энергоносителем, отличающийся тем, что он содержит SiO₂ в количестве 55-75 мас. % и имеет плотность 35-250 кг/м³ и диаметр волокон 0,5-3,5 мкм.1. Fibrous aluminosilicate composite material containing at least one layer of polydisperse aluminosilicate fiber obtained by blowing an overheated gas-saturated melt of rock volcanic rock with a high-temperature sonicized jet energy carrier, characterized in that it contains SiO ₂ in an amount of 55-75 wt. % and has a density of 35-250 kg / m ³ and a fiber diameter of 0.5-3.5 microns. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он получен из горной породы, выбранной из ряда обсидиан, андезит, липарит, перлит, базальт. 2. The material according to p. 1, characterized in that it is obtained from rock selected from a series of obsidian, andesite, liparite, perlite, basalt. 3. Материал по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один слой алюмосиликатного волокна, содержащего SiО₂ в количестве 35-55 мас. %.3. The material according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it further comprises at least one layer of aluminosilicate fiber containing SiO ₂ in an amount of 35-55 wt. % 4. Материал по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он скреплен прошивкой, склейкой или нитепетлеванием. 4. Material according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it is fastened with firmware, gluing or threading. 5. Материал по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит обкладки. 5. Material according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it further comprises plates.