CN112292357B - 耐热隔离织物 - Google Patents

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Abstract

一种耐热隔离织物，用于在温度超过580℃的玻璃产品生产中用作工具覆盖物，其中耐热隔离织物包括纤维纱，并且其中纤维纱包括由第一材料制成的金属纤维，第一材料包含：18至21重量百分比的Cr，23至26重量百分比的Ni，5.5至7重量百分比的Mo，以及40至50重量百分比的Fe。

Description

耐热隔离织物
技术领域
本发明涉及一种耐热隔离织物和用于制造这种耐热隔离织物的金属纤维纱。耐热隔离织物材料可以在(例如用于汽车工业的)玻璃产品的加工中用作工具覆盖物，其中织物在高于玻璃软化点的温度下与玻璃接触。
背景技术
钢化且夹层弯曲玻璃广泛用于汽车行业的侧灯、尾灯、夹层挡风玻璃和夹层天窗，以提供良好的抗破碎性以及补充车辆设计的美观形状。为了进行弯曲，必须将玻璃片加热至其变形点，并且接着弯曲成所需形状。在典型的玻璃弯曲技术中，充气室或其它适当装置位于传送机辊的下方，以将气体向上吹到被加热的玻璃片上，该玻璃片被向上提升抵靠保持器。加压气体(诸如炉加热室中的加热空气)被供应至充气室。加压气体被迫从充气室通过喷气泵阵列，喷气泵阵列放大气流，以在玻璃片的下侧提供流体压力，该流体压力在量上足以将玻璃片提升至传送机上方以使玻璃片与保持器接合。用具有表面的保持器实施例抽真空，以帮助向上吹送的气体将玻璃片从传送机上提起。在提升之前，保持器向下竖直移动有利于玻璃的提升以使玻璃与保持器接合，并且保持器随后的向上移动继而允许模具在保持器下方移动以接纳待弯曲的玻璃片。
另一方面，为了防止损坏与加热玻璃板接触的工具(例如弯曲模具、输送辊)，工具通常由耐热隔离材料覆盖，该耐热隔离材料大多是由纤维制成的布。使用由100％玻璃纤维制成的纺织物是已知的。这种玻璃纤维布的缺点在于，在玻璃成型过程期间无法抵抗机械作用。使用部分或全部由金属纤维组成的纺织物也是已知的。使用这种织物作为模具覆盖物时，更能承受弯曲过程的机械作用。WO2011/116992A2公开了一种在汽车玻璃生产中用作工具覆盖物的耐热隔离织物。这种耐热隔离材料可以是由不锈钢纤维纺成的纱制成的针织物。可以使用合金，诸如AISI 316或AISI 316L、AISI 347或由AISI 300型号制成的其它合金。
然而，在玻璃弯曲操作期间，当玻璃不存在时(例如由于玻璃破碎或一些其它意外)，来自充气室的向上吹送的气体将穿过纺织物由从保持器抽吸的真空抽吸。纺织物继而将被暴露于大量热氧气流中，由于向上吹送的气体是具有一定温度(例如约680℃)的热气流，热氧气流将在炉内膨胀。结果，纺织物的温度将升高至大约680℃或甚至超过680℃，这使得纺织物开始碳化。这种高温加上更多的氧气和纺织物的碳化，可能导致工具上的纺织物被点燃或燃烧。
发明内容
本发明的主要目的在于避免现有技术的缺陷。
本发明的一个具体目的在于提供一种实现了期望安全特征和适当使用可靠性的耐热隔离织物。
本发明的另一目的在于提供一种稳健且在多次使用中具有长寿命的耐热隔离织物，用于在超过580℃的高温玻璃产品生产中用作工具覆盖物。
本发明的又一目的在于提供一种可以由现有过程制造的耐热隔离织物。
耐热隔离织物用于在玻璃产品(例如汽车玻璃)的生产过程中用作工具覆盖物，其中工具覆盖物在高于玻璃软化点的温度下与玻璃接触，耐热隔离织物可以由金属纤维纱制成。
根据本发明的第一方面，提供了一种耐热隔离织物，该耐热隔离织物用于在温度超过580℃的玻璃产品生产中用作工具覆盖物，其中耐热隔离织物由纤维纱制成，并且其中纤维纱包括由第一材料制成的金属纤维，第一材料由以下项组成：
18至21重量百分比的铬(Cr)，
23至26重量百分比的镍(Ni)，
5.5至7重量百分比的钼(Mo)，和
40至50重量百分比的铁(Fe)。
优选地，该第一材料包含40至46重量百分比的Fe。更优选地，第一材料包含40至45重量百分比的Fe。例如，第一材料可以包含40重量百分比、41重量百分比、42重量百分比、43重量百分比、44重量百分比或45重量百分比的Fe。第一材料包含有限量的可氧化为氧化铁的Fe。氧化铁会损害耐热隔离织物的性能。
此外，第一材料还可以包含硅(Si)、锰(Mn)和铜(Cu)中的任意一种或多种，每种在0.2重量百分比至2重量百分比之间的范围内，并且优选在0.3重量百分比至1.3重量百分比之间。
此外，第一材料可以包含下列元素中的任意一种或多种，例如碳(C)、氮(N)、钴(Co)、镁(Mg)、钕(Nb)、磷(P)、硫(S)、锡(Sn)、钛(Ti)、钒(V)和钨(W)，每种少于0.5重量百分比，并且优选少于0.15重量百分比，例如在0.0005重量百分比至0.15重量百分比之间。
根据本发明的耐热隔离织物可以由不同纤维纱制成。根据本发明的耐热隔离织物也可以由金属纤维纱与任何其它耐热纤维(例如玻璃或陶瓷纤维)的混纺物制成。根据本发明的纤维纱可以包括碳纤维或硅纤维。例如，耐热隔离织物由纺成纤维纱制成。纺成纤维纱可以包括短纤维的精密混纺物。该精密混纺物包括由第一材料制成的短纤维和由第二材料制成的短纤维，第二材料的组分与上述第一材料不同。本发明的纺成金属纤维纱可以是合股纱，例如双股或三股纱，例如如WO2009/147114中所公开的。优选地，纱的股中的每个股都可以包括短纤维的精密混纺物，其中精密混纺物包括由第一材料制成的短纤维和由第二材料制成的短纤维，第二材料的组分与第一材料不同。更优选地，合股纱的所有股均具有相同纤维组分。在一个优选实施例中，纺成金属纤维纱由第一材料制成的短纤维和第二材料制成的短纤维的精密混纺物组成，第二材料的组分与第一材料不同。
作为示例，纺成金属纤维纱是合股纱。合股纱包括具有由第一材料制成的短纤维制成的单纱或者由该单纱组成的至少一个股；以及具有由第二材料制成的短纤维制成的单纱或由该单纱组成的至少一个股。
作为另一示例，纺成金属纤维纱可以包括皮芯型金属纤维纱或由皮芯型金属纤维纱组成。纱的芯包括由第一材料制成的短纤维或由第一材料制成的短纤维组成；并且皮包括由第二材料制成的短纤维或由第二材料制成的短纤维组成。
在又一示例中，金属纤维纱包括丝股。丝股包括由第一材料制成的短纤维或由第一材料制成的短纤维组成。丝股被包括由第二材料制成的短纤维或由第二材料制成的短纤维组成的丝股包裹。
第二材料可以是根据ASTM A313的300系列不锈钢合金。优选示例是316、316L和347(根据ASTM A313)。第二材料也可以是任何其它耐热材料，如玻璃、陶瓷或玄武岩。
作为一个示例，在纱中，由第一材料制成的纤维的重量比与由第二材料制成的纤维的重量比之比为至少0.5，更优选为至少0.6。
在优选实施例中，耐热隔离织物由该第一材料制成的纺成金属纤维纱组成。这意味着织物中的所有纱都由第一材料制成的纤维制成，即，耐热隔离织物不包括除由第一材料制成的金属纤维纱之外的其它纤维纱。
根据本发明的耐热隔离织物已经令人惊讶地表现出显著的阻燃特性。当被覆盖在温度超过580℃的汽车玻璃生产中所使用的工具上时，耐热隔离织物具有延长的寿命。
极限氧指数(LOI)测试用于测量材料的阻燃特性。根据ENISO4589-2，极限氧指数(LOI)被定义为以体积表示的支持材料有焰燃烧的氧氮混合物中的最小氧浓度。先前的LOI研究主要集中在塑料和纺织品上。一般而言，LOI值为21vol％及以下的纺织品迅速燃烧，LOI值为21至25vol％的纺织品缓慢燃烧，并且LOI大于25vol％的纺织品在氧气浓度为约21vol％的空气中表现出一定程度的阻燃性。
根据本发明的热隔离织物的LOI一般大于35vol％，对于一些示例，LOI甚至大于45vol％，并且对于一些优选实施例，LOI甚至大于55vol％。本发明的耐热隔离织物表现出优异的阻燃特性。
另一方面，与相同应用中使用的其它可用耐热隔离织物相比，本发明的纤维织物还提供了更好的耐腐蚀性和相当的拉伸强度。
在优选实施例中，由第一材料制成的短纤维的等效直径在6.5μm和22μm之间，优选在8μm和12μm之间。短纤维的等效直径是指与不一定具有圆形横截面的纤维的横截面具有相等横截面面积的圆的直径。
在优选实施例中，由第二材料制成的短纤维的等效直径在6.5μm和22μm之间，优选在8μm和12μm之间。
在优选实施例中，由第一材料制成的短纤维和由第二材料制成的短纤维具有基本上相等的等效直径，例如12μm。
优选地，由第一材料制成的短纤维和/或由第二材料制成的短纤维使用已知的集束拉伸技术制造，例如在US-A-2050298中所描述的。
纺成金属纤维纱的优选纱支数在7.5Nm和4.25Nm之间(即，在133tex和235tex之间)，更优选在9Nm和5Nm之间(即，在110tex和200tex之间)。优选地，这些纱是双股或三股纱。
耐热隔离织物可以在温度超过580℃、更优选超过680℃的玻璃产品生产中用作工具覆盖物。耐热隔离织物包括如本发明任意实施例中所述的纺成金属纤维纱或由该纺成金属纤维纱组成。优选地，耐热隔离织物的比重在500g/m2和1800g/m2之间，更优选在700g/m2和1300g/m2之间。
作为一个示例，耐热隔离织物可以是毡或带，例如淬火带。在一个优选实施例中，耐热隔离织物可以是针织(例如纬编针织物)、机织或编织织物。WO00/40792、WO2011/117048和WO2013/174698公开了这种耐热隔离织物的一些织物构造。
在一个示例性实施例中，耐热隔离织物是纬编针织物，包括如本发明的纺成金属纤维纱或由该纺成金属纤维纱组成，用于覆盖在至少580℃、例如至少680℃的高温下弯曲玻璃板的模具。
在另一示例性实施例中，耐热隔离织物是用于覆盖辊的套筒，优选针织套筒，更优选纬编针织套筒。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用如本发明的耐热隔离织物的方法。该方法包括以下步骤：用耐热隔离织物覆盖玻璃生产中的工具。在使用中，耐热隔离材料的温度高于580℃，优选高于680℃，更优选高于700℃。使覆盖有耐热隔离织物的工具与玻璃面板接触。此类工具可以是例如用于传送玻璃面板的辊或用于弯曲玻璃面板的模具。
具体实施方式
一种金属纤维纱，由100重量百分比的第一材料纺成。第一材料具有以下组分：
18至21重量百分比的Cr，例如18.5重量百分比、19.6重量百分比，或从18.5重量百分比至19.6重量百分比；
23至26重量百分比的Ni，例如23.3重量百分比、24.7重量百分比，或从23.3重量百分比至24.7重量百分比；
5.5至7重量百分比的Mo，例如5.7重量百分比、6.0重量百分比，或从5.7重量百分比至6.0重量百分比；
Si、Mn和Cu，在0.2重量百分比至2重量百分比之间的范围内，例如0.35重量百分比、0.37重量百分比或从0.35重量百分比至0.37重量百分比的Si；0.76重量百分比、0.81重量百分比或从0.76重量百分比至0.81重量百分比的Mn；以及1.25重量百分比、1.33重量百分比或从1.25重量百分比至1.33重量百分比的Cu；
40至50重量百分比的Fe，例如44.5重量百分比、47.1重量百分比，或从44.5重量百分比至47.1重量百分比。
另外，该材料可以包含下列元素中的一种或多种，例如碳(C)、氮(N)、钴(Co)、镁(Mg)、钕(Nb)、磷(P)、硫(S)、锡(Sn)、钛(Ti)、钒(V)和钨(W)，每种少于0.15重量百分比。
金属纤维具有约12μm的等效直径。金属纤维已经通过集束拉拔制成。通过集束拉拔制备的连续长度的纤维束已经通过牵切而被转换为短纤维。纱通过环锭纺纱在长短纤维型环锭纺纱机上纺制。该纱已经被合股绞捻成支数为11/2Nm(90*2tex)的双股纱。将合股纱针织成已测试过的1050g/m2的纬平针织物。这是用于对比测试的样品A。
样品A的性能已经与相同织物结构但其中的纺成纱100％由316L相关合金制成的12μm等效直径纤维组成的样品(用于比较的样品B)进行比较。316L相关合金具有与合金313L相同的规格(根据ASTM A 313)，但是具有改进的镍含量(在12％重量和15％重量之间)、改进的铬含量(在17％重量和18％重量之间)和改进的钼含量(在2％重量和2.5％重量之间)。
样品A和样品B的金属纤维类型都是通过集束拉拔制作的，如US-A-2050298中所描述的。
本发明的样品A表现出下述益处：在用于热玻璃加工之后，可以从工具上移除，并且可以再次放置并重复使用多次。比较在680℃下进行。样品B在多次使用中显示出比样品A短得多的寿命。
样品A和B的极限氧指数(LOI)被测量。样品B的所测量的LOI为39vol％氧，并且火焰时间为20秒。样品A表现出比样品B显著更好的阻燃特性：样品A在55vol％氧的条件下未点燃，这是在测试中可以安全应用的最大氧体积。
样品A在高温下表现出优异的耐热性。将样品在750℃下保持24小时之后，样品仍然显示出良好的外观和良好的性能特性，诸如样品在拉伸载荷下的强度和伸长率。样品A和样品B已经在680℃的温度下以循环冲击载荷模式进行测试。在循环冲击载荷测试中，本发明的样品A表现出与样品B相当的磨损和更小的损伤。
松垂是当工具在高温下使用时，耐热隔离织物从工具表面变得有些松散。松垂被认为是由纤维中的蠕变现象引起的。松垂会引起与松垂织物接触的玻璃的质量问题。在松垂模拟中，织物被夹持在环中。将具有夹持样品的环放入高温(在此为680℃)炉中，将柱塞推入织物中直到达到特定的力，之后将柱塞抽出。这样重复500次。松垂的表现是，在柱塞接触织物并形成力之前，柱塞必须行进的距离的增加。在松垂试验中，样品A的性能略优于样品B：样品B所显示的结果为30.6mm，样品A所显示的结果为30.1mm。
将样品A在空气中加热至780℃后，已经通过扫描电子显微镜(SEM)对其进行分析。令人惊讶的是，观察到由第一材料制成的纤维在空气中加热时没有受到太多的侵蚀。
上述示例是用等效直径为12μm的纤维制成的。本发明并不限于该等效直径的纤维。本发明的用途不限于在本发明的具体实施方式部分所描述的具体示例中的金属合金。除具体示例的纱支数之外，也可以被制造为其它纱支数。

Claims (14)

1.一种耐热隔离织物，所述耐热隔离织物用于在温度超过580℃的玻璃产品生产中用作工具覆盖物，其中所述耐热隔离织物由纤维纱制成，并且其中所述纤维纱包括由第一材料制成的金属纤维，所述第一材料由以下项组成：
18至21重量百分比的铬，
23至26重量百分比的镍，
5.5至7重量百分比的钼，
40至50重量百分比的铁，
可选地，硅、锰和铜中的一种或多种，每种在0.2重量百分比至2重量百分比之间的范围内，以及
可选地，碳、氮、钴、镁、钕、磷、硫、锡、钛、钒和钨中的一种或多种，每种少于0.15重量百分比。
2.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述第一材料包含40至46重量百分比的铁。
3.根据权利要求1或2所述的耐热隔离织物，其中所述纤维纱包括碳纤维或硅纤维。
4.根据权利要求1或2所述的耐热隔离织物，其中所述耐热隔离织物由用所述第一材料制成的纤维纱组成。
5.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述纤维纱包括由第二材料制成的纤维。
6.根据权利要求5所述的耐热隔离织物，其中所述第二材料是根据ASTM A313的300系列的不锈钢合金、玻璃、陶瓷和/或玄武岩，所述300系列包括316、316L和347。
7.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述纤维纱的等效直径是12μm。
8.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述纤维纱是纺成纱。
9.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述耐热隔离织物是用于覆盖辊的套筒。
10.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述耐热隔离织物是针织织物、机织织物或编织织物。
11.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述耐热隔离织物是毡或带。
12.根据权利要求1所述的耐热隔离织物，其中所述耐热隔离织物的根据ISO 4589-2的极限氧指数大于45vol％氧。
13.一种纺成纤维纱，包括由以下项组成的合金制成的纤维：
18至21重量百分比的铬，
23至26重量百分比的镍，
5.5至7重量百分比的钼，
40至50重量百分比的铁，以及
可选地，硅、锰和铜中的一种或多种，每种在0.2重量百分比至2重量百分比之间的范围内，以及
可选地，碳、氮、钴、镁、钕、磷、硫、锡、钛、钒和钨中的一种或多种，每种少于0.15重量百分比。
14.一种使用根据权利要求1至12中任一项所述的耐热隔离织物的方法，包括以下步骤：用所述耐热隔离织物覆盖玻璃生产中的工具；
其中在使用中，所述耐热隔离织物的温度高于580℃；并且
其中使覆盖有所述耐热隔离织物的所述工具与玻璃面板接触。
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