SU1728149A1 - Glass for glass fibers manufacturing - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к производству теплоизол ционных материалов из стекл нного штапельного волокна. С целью снижени  неволокнистых включений, диаметра волокон и коэффициента теплопроводности стекло имеет следующий состав, мас.%: SI02 52,65-56,85, АЬОз 5.9-7.5. Рв20з 1,3- 1,6, СаО 16,8-19,4, МдО 5,0-8.3, Na20 11,5- 13,0, S 0.03-0.16. Содержание волокнистых включений 2,5-3.5%. Средний диаметр волокна 9,8-12.8 мкм, коэффициент теплопроводности теплоизол ционного материала при 25 + 5°С 0,02-0,04 ккал/м -ч. 2 табл. .This invention relates to the manufacture of heat insulating materials from glass staple fibers. In order to reduce non-fibrous inclusions, fiber diameter and thermal conductivity coefficient, glass has the following composition, wt.%: SI02 52.65-56.85, ABO3 5.9-7.5. Рв20з 1.3-1.6, CaO 16.8-19.4, MDO 5.0-8.3, Na20 11.5- 13.0, S 0.03-0.16. The content of fibrous inclusions is 2.5-3.5%. The average fiber diameter is 9.8-12.8 µm, the coefficient of thermal conductivity of the heat insulating material at 25 + 5 ° C is 0.02-0.04 kcal / m-h. 2 tab. .

Description

Изобретение относитс  к стекольной промышленности, к стекловарению и может быть использовано при получении теплоизол ционных изделий из стекл нного штапельного волокна.The invention relates to the glass industry, to glass melting, and can be used in the preparation of heat insulating products from glass staple fiber.

. Известны бесщелочные составы стекол дл  производства стекл нного штапельного волокна на основе шихт, содержащих глинозем 51-65 кг, карбонатное СаО - МдО-содер- жащее сырье 0,1-2,5 кг и кварцевый лесок остальное.. Non-alkaline glass compositions for the production of glass staple fiber based on charge materials containing 51–65 kg of alumina, carbonate CaO –MDO-containing raw material 0.1–2.5 kg, and the rest of the quartz wood is known.

Стекл нное волокно на основе такой шихты обладает повышенной механической прочностью. Издели  из такого волокна могут использоватьс  в качестве теплоизол ционных материалов при работе в высоких температурах. Однако дл  варки такой шихты требуетс  высока  температура (свыше 1650°С), что резко сокращает возможность, его производства.Glass fiber based on such a mixture has a high mechanical strength. Products made from such fibers can be used as heat insulating materials when operating at high temperatures. However, to cook such a mixture requires a high temperature (above 1650 ° C), which drastically reduces the possibility of its production.

Широко известны также натрий-кал ь- ций-силикатные составы стекол дл  производства теплоизол ционных материалов из стекл нного штапельного волокна, содержащие , мас.%: 810256,0-59,1; А120з+ Ре20з 4.1-9,0; СаО 16,0-22,0; МдО 4,0-6.0; №20 11,0-13,0.Sodium-calcium-silicate glass compositions for the production of thermal insulating materials from glass staple fibers, containing, in wt%, are also widely known: 810,256.0-59.1; A120z + Re20z 4.1-9.0; CaO 16.0-22.0; MDO 4.0-6.0; №20 11.0-13.0.

Дл  варки стекол используютс  шихты на основе традиционных сырьевых материалов , следующих составов:Blends based on traditional raw materials, of the following composition are used for melting glasses:

Песок кварцевый32,0-38,0Quartz sand32.0-38.0

Нефелин9,0-22,0Nepheline9.0-22.0

Доломит15,8-32.0Dolomit15,8-32.0

Мел4.1-18Mel4.1-18

Сода5,4-10.Soda5,4-10.

Сульфат1.5-5,2Sulfate 1.5-5.2

Уголь0,07-0.31Coal0.07-0.31

Температура варки таких шихт значительно ниже и составл ет 1350-1400°С. Однако расплавы стекол на основе таких шихт обладают высоким поверхностным нат жением , особенно в интервале температур выработки (1280-1320°С), что способствует образованию неволокнистых включений (корольков) и преп тствует раст гиванию волокон. Это  вл етс  основным фактором, преп тствующим повышению скорости выVJThe cooking temperature of such charges is much lower and amounts to 1350-1400 ° C. However, glass melts based on such charges have a high surface tension, especially in the temperature range of production (1280-1320 ° C), which contributes to the formation of non-fibrous inclusions (beads) and prevents the stretching of the fibers. This is a major deterrent to the increase in speed.

ЮYU

ооoo

ЈJ

ЧЭ ChE

т гивани  штапельного волокна, повышению производительности.t givaniya staple fiber, increase productivity.

Кроме того, при увеличении количества неволокнистых включений и диаметра волокна резко ухудшаютс  теплоизол ционные свойства изделий из штапельного волокна, например увеличиваетс  их теплопроводность .In addition, with an increase in the number of non-fibrous inclusions and fiber diameter, the thermal insulating properties of staple-fiber products deteriorate sharply, for example, their thermal conductivity increases.

Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности, снижение неволокнистых включений и диаметра стекл нного штапельного волокна при производстве теплоизол ционных материалов.The aim of the invention is to increase productivity, reduce non-fibrous inclusions and the diameter of glass staple fibers in the production of heat insulating materials.

Цель достигаетс  тем, что в составе стекла, включающего SI02, АЬОз. Рв20з. CaO, MgO и №20, дополнительно вводитс  двухвалентна  сера (S ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: S102 52,65-56,85; 5.9-7,5; Рв20з 1,3-1,6: СэО 16.8-19,4; MgO 5,6-8,3; №20 11,5-13,0; S11 0,05-0,15.The goal is achieved by the fact that the composition of the glass, including SI02, ALOS. Rv20z CaO, MgO and No. 20, bivalent sulfur (S) is additionally introduced in the following ratio, wt.%: S102 52.65-56.85; 5.9-7.5; Rv20z 1.3-1.6: SeO 16.8-19.4; MgO 5.6-8.3; No. 20 11.5-13.0; S11 0.05-0.15.

При этом двухвалентна  сера вводитс  в состав стекла посредством пыли газоочистки следующего химического состава, мас.%: SI02 5.3-7,8; А120з + Ре20з 5,8-7,8; СаО 32,7-43 ,2; MgO 19,6-24,0; 5 ГдоО,9.In this case, divalent sulfur is introduced into the glass by means of gas cleaning dust of the following chemical composition, wt.%: SI02 5.3-7.8; A120z + Re20z 5.8-7.8; CaO 32.7-43, 2; MgO 19.6-24.0; 5 GDO, 9.

Пыль газоочистки  вл етс  отходом флюсового обожженного доломита (температура обжига 1650-1800°С) и представл ет собой тонкодисперсный порошок, обладающий высокой реакционной способностью.Gas cleaning dust is a waste of fluxy burned dolomite (roasting temperature 1650-1800 ° C) and is a fine powder with high reactivity.

В процессе высокотемпературного обжига формируетс  новый минеральный состав доломита с новой структурой.In the process of high-temperature roasting, a new mineral composition of dolomite is formed with a new structure.

Минеральный состав пыли газоочистки представлен высокоактивными фазами СаО и Са(ОН)2, а также готовыми силикатами 54СаО 16.55Ю2 А120з МдО; СазЗЬОэ, которые вступают в твердофазные реакции с компонентами шихты, начина  с процесса приготовлени .The mineral composition of gas cleaning dust is represented by highly active phases of CaO and Ca (OH) 2, as well as ready-made silicates of 54CaO 16.55U2 A120z MDO; SazZoE, which enter into solid-phase reactions with the components of the charge, starting with the preparation process.

Присутствующа  в доломите сульфидна  сера (S ) при высокой температуре выстраиваетс  в структуру.и преобразовывает доломит в поверхностно-активный компонент . Благодар  этому, при вводе в шихту пыли газоочистки значительно измен ютс  физико-химические свойства расплава, в частности существенно снижаетс  поверхностное нат жение. Благодар  снижению поверхностного нат жени  расплава удаётс  существенно повысить производительность выт жки стекл нного штапельного волокна при снижении количества неволокнистых включений и диаметра волокна. Кроме того, ввод нового компонентаThe sulfide sulfur (S) present in dolomite at a high temperature builds up into a structure and converts the dolomite to a surfactant component. Due to this, when the gas cleaning dust is introduced into the mixture, the physicochemical properties of the melt change significantly, in particular, the surface tension is significantly reduced. By reducing the surface tension of the melt, it is possible to significantly increase the productivity of glass staple fiber while reducing the number of non-fibrous inclusions and fiber diameter. In addition, the introduction of a new component

способствует повышению провара шихты и осветлени  стекломассы, что  вл етс  суще-, ственным фактором повышени  однородности стекломассы, оказывающейcontributes to an increase in the charge of brewing and clarification of glass mass, which is an essential factor for increasing the homogeneity of glass mass, which

положительное вли ние на процесс выт гивани  волокна.positive effect on fiber drawing process.

Дл  экспериментальной проверки предлагаемого состава приготовлено 5 шихт, из которых 3 шихты показали оптимальные результаты (см. табл. 1). Стекла варили в тигельной печи и в промышленной печи непрерывного действи  при 1380°С.For the experimental verification of the proposed composition, 5 charges were prepared, of which 3 charges showed optimal results (see Table 1). The glasses were cooked in a crucible furnace and in an industrial continuous furnace at 1380 ° C.

При испытании в промышленных услови х призводили выработку теплоизол ционных изделий из стекл нного штапельного волокна по способу вертикального раздува (ВРВ).When tested under industrial conditions, the production of thermal insulation products from glass staple fibers was made using the vertical blow-up method (RTG).

Составы и свойства стекол приведены в табл.1.The compositions and properties of glasses are given in table 1.

В табл. 2 приведены химические составы сырьевых материалов.In tab. 2 shows the chemical composition of raw materials.

Из табл. 1 и 2 следует, что использование предлагаемого стекла (1,2, 3) дл  получени  стекл нного штапельного волокнаFrom tab. 1 and 2, it follows that the use of the glass (1, 2, 3) in order to obtain glass staple fiber

позвол ет снизить количество включений на 2-2,5%, т. е. в 1.5-2 раза, снизить диаметр выт гиваемых волокон на 2,5-3,7 мкм, увеличить выпуск теплоизол ционных изделий на 25-35%. При этом выход готовогоallows to reduce the number of inclusions by 2-2.5%, i.e., by 1.5-2 times, to reduce the diameter of the stretchable fibers by 2.5-3.7 microns, to increase the output of thermal insulation products by 25-35%. With this output ready

стекла из шихты увеличиваетс  на 3,3-7,3% и снижаетс  стоимость 1 т шихты на 2,8-4,1 РУб.glass of charge increases by 3.3-7.3% and the cost of 1 ton of charge decreases by 2.8-4.1 RUB.

Дл  составов стекол в запредельных област х компонентов (составы 4 и 5) не достигнуто существенного улучшени  показателей в соответствии с поставленной целью. Так, при сокращении ввода пыли газоочистки (состав 4) количество неволокнистых включений снижаетс  незначительноFor the glass compositions in the exorbitant areas of the components (compounds 4 and 5), there was no significant improvement in performance in accordance with the intended purpose. Thus, while reducing the input of gas cleaning dust (composition 4), the amount of non-fibrous inclusions decreases slightly.

(на 1,5%), при увеличении-снижаетс  однородность стекла и производительность при этом практически не возрастает. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Стекло дл  получени  стекловолокна,(1.5%), with an increase in-homogeneity of the glass decreases and the performance at the same time practically does not increase. Forum and Glass for glass fiber,

включающее SI02, АЬОз, Рв20з. СаО, MgO, №20 и S , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что. с целью снижени  неволокнистых включений, диаметра волокон и коэффициента теплопроводности , оно содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:including SI02, ALOZ, Rv20z. CaO, MgO, No. 20, and S, that is, with. In order to reduce non-fibrous inclusions, fiber diameter and heat conductivity coefficient, it contains the specified components in the following ratio, wt.%:

SI0252.65-56,85SI0252.65-56,85

А 20з5.9-7,5A 20z5.9-7.5

Ре20з1,3-1,6Re20z1.3-1.6

СаО16,8-19.4CaO16,8-19.4

MgO5.0-8.3MgO5.0-8.3

ТаблицаTable

Т а б л и ц а 2Table 2

Claims (1)

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яClaim Стекло для получения стекловолокна, включаюшее SIO2, AI2O3, БегОз. СаО, МдО, ЫагОи S¹ ,отличающееся тем,что,с целью снижения неволокнистых включений, диаметра волокон и коэффициента теплопроводности, оно содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:Glass for fiberglass, including SIO2, AI2O3, BegOz. CaO, MdO, NaGOi S ¹ , characterized in that, in order to reduce non-fibrous inclusions, fiber diameter and thermal conductivity, it contains these components in the following ratio, wt.%: SIO₂ 52,65-56,85SIO ₂ 52.65-56.85 AI2O3 5,9-7,5AI2O3 5.9-7.5 БегОз 1,3-1,6RunningOf 1.3-1.6 СаО 16,8-19.4CaO 16.8-19.4 MgO 5.0-8.3MgO 5.0-8.3 Таблица!Table! Компоненты и показатели Components and indicators Содержание компонентов и значения показателей а составах The content of the components and the values of indicators in the compositions 1 1 1 « 1 eleven 3 3 1 ‘ 1 ' ] ’ ] ’ | Известный | Famous Состав стекла, масЛ: SiO_a Glass composition, oil: SiO _a . 52,65 . 52.65 56,85 56.85 55,3 55.3 52,17 52.17 58,1 58.1 53,4 53,4 • ^Α14θ3• ^Α1 4θ3 7.5 7.5 5,9 5.9 6,5 6.5 8,4 8.4 4,3 4.3 8,1 8.1 Fe₂0,Fe ₂ 0, 1,6 1,6 1,3 1.3 1,6 1,6 1,4 1.4 1,7 1.7 1,0 1,0 CaO Cao 1б,8 1b, 8 19,4 19,4 17,8 17.8 20,5 20.5 16,2 16,2 16,2 16,2 MgO MgO 8,3 8.3 5,0 5,0 6,6 6.6 8,5 8.5 8,3 8.3 NajO Najo 13,0 13.0 11,5 11.5 12,1 12.1 13,5 13.5 11,0 11.0 13,0 13.0 s' s' 0,15 0.15 0,05 0.05 0,1 0.1 0,03 0,03 0,2 0.2 - - Состав шихты, The composition of the charge, лесок woods 36,5 36.5 35,7 35.7 34,2 34.2 31,6 31.6 27,7 27.7 ' 32,9 '32.9 нефелин nepheline 17,8 17.8 19,9 19.9 19,7 19.7 20,9 20.9 17,7 17.7 20,0 20,0 мел a piece of chalk 1,1 1,1 15,4 15.4 8,1 8.1 21,0 21.0 0,2 0.2 5,6 5,6 ДОЛОМИТ DOLOMITE - - - . ' -. '' . - . - - ·  - 30,3 30.3 пыль газоочистки-- ' gas cleaning dust-- ' 31,8 31.8 19,4 19,4 26,5 26.5 15,7 15.7 32,7 32,7 сода soda 8,9 8.9 7,6 7.6 8,0 8.0 5,7 5.7 10*8 10 * 8 9,5 9.5 сульфат sulfate 3,7 3,7 ’’9 ''9 3,3 3.3 4,8 4.8 . °’9 . ° ’9 1,6 1,6 уголь coal 0,2 0.2 0,1 0.1 0,2 0.2 0,3 0.3 - - 0,1 0.1 Выход стекла из шихтыД Glass exit from the charge 80,6 80.6 81.5 81.5 84,6 84.6 82,8 82.8 81,1 81.1 77,3 77.3 Содержание волокнистых включений, % The content of fibrous inclusions,% 2,5 2,5 3,0 3.0 2,5 2,5 3,5 3,5 3.5 3.5 5,0 5,0 Средний диаметр волокна, мкм The average fiber diameter, microns 9,8 9.8 11,0 11.0 10,5 10.5 . 13,0 . 13.0 12,8 12.8 . 13,5 . 13.5 Коэффициент теплопроводности (25i5*t) теплоизоляционного материала, ккал/м«ч . The coefficient of thermal conductivity (25i5 * t) of the insulating material, kcal / m "h. 0,03 0,03 0,02 0.02 0,03 0,03 0,04 0.04 0,038 0,038 0,047 0,047 Производительность теплоизоляционного металла, м’ . Productivity of heat-insulating metal, m ’. 430 430 410 410 430 430 350 350 360 360 320 . 320. Однородность стекла, ЛС.’С Glass uniformity, LS .’s 1,5 1,5 2,0 2.0 2,5 2,5 3,0 3.0 .4,5 .4,5 5,0 5,0 Стоимость 1 т шихты, руб The cost of 1 ton of charge, rub . 14,4 . 14,4 13,1 13.1 13,9 13.9 13,3 13.3 14,3 14.3 17,2 17,2 Т а б л и ц а 2Table 2 Сырьевые материалы Raw materials Содержание оксидов,мас.% The content of oxides, wt.% SiOz SiOz AI2O3 AI2O3 F2O3 F2o3 СаО CaO МдО MDO №гО No. gO S S С FROM Песок Нефелин Мел Доломит обычный Пыль газоочистки Сода Сульфат Уголь Sand Nepheline Chalk Dolomite ordinary Dust gas treatment Soda Sulfate Coal 97,83 43.22 7,45 6.85 0.4 97.83 43.22 7.45 6.85 0.4 0,97 28.48 1.38 2,55 0.97 28.48 1.38 2,55 0,12 3,44 0,24 1,72 0.12 3.44 0.24 1.72 1,55 49.62 42,56 0,27 1.55 49.62 42.56 0.27 0,49 0,64 20,66 0,14 0.49 0.64 20.66 0.14 21,09 1.3 57,6 41,4 21.09 1.3 57.6 41,4 0.16 0.16 85,0 85.0