RU2213074C1 - Способ получения неорганического волокнистого материала - Google Patents
Способ получения неорганического волокнистого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213074C1 RU2213074C1 RU2002102884A RU2002102884A RU2213074C1 RU 2213074 C1 RU2213074 C1 RU 2213074C1 RU 2002102884 A RU2002102884 A RU 2002102884A RU 2002102884 A RU2002102884 A RU 2002102884A RU 2213074 C1 RU2213074 C1 RU 2213074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- fibers
- concentration
- molding
- density
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых материалов, преимущественно на основе кварцевого стекловолокна, и может быть использовано для изготовления плоских и фасонных изделий теплотехнического, радиотехнического и химического назначения. Способ заключается в измельчение волокна, и приготовление водоволокнистой формовочной массы осуществляется одновременно путем мокрого помола волокна в шаровой мельнице при концентрации волокна 20-60 вес.% до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм, а регулирование плотности и свойств материала производят изменением концентрации волокна в формовочной массе по зависимости ρ= 1,5•с0,7, где ρ - плотность материала в заготовке, с - концентрация волокна в формовочной массе. Техническим результатом изобретения является получение волокнистых материалов и изделий с повышенной плотностью и прочностью, упрощение технологии приготовления водоволокнистых формовочных масс. Кроме того, предложенный способ обеспечивает возможность регулирования плотности и других свойств материала в широких пределах. 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых материалов, преимущественно на основе кварцевого стекловолокна, и может быть использовано для изготовления плоских и фасонных изделий теплозащитного, радиотехнического и химического назначения.
Известен способ получения неорганического волокнистого теплозащитного материала (Патент США, 3785838, кл. С 04 В 43/02, 1974 г.) путем диспергации и измельчения кварцевого стекловолокна в миксере, приготовления эмульсии на основе кремнийорганической смолы, ПАВ и воды, приготовление волокнистой массы с концентрацией волокна 0,5-3,0 вес.%, формования заготовок в перфорированных формах за счет отвода воды и обжатия волокнистой составляющей, сушки, полимеризации связующего и обжига изделий. Такая технология предусматривает получение легких, высокопористых материалов и нашла применение при изготовлении теплозащитных блоков для космических кораблей "Shuttle", "Буран" (Li 900, Li 2200, ТУ 6-11-15). Плотность материалов находилась в пределах 0,090-0,220 г/см3.
Для повышения плотности и прочности материала обычно увеличивают концентрацию волокна в гидромассе и степень измельчения волокна. Согласно авторскому свидетельству СССР 607829, кл. С 04 B 43/02 от 28.04.78 г. (прототип) концентрация волокна в формовочной массе доведена до 10-20%. Однако для обеспечения качественной диспергации и перемешивания волокна, ПАВ и связующего в пропеллерной мешалке эти операции осуществляют в суспензии с твердожидким отношением, равным 1/20-1/50.
Затем производится обезвоживание формовочной массы до твердожидкого отношения, равного 1/5-1/10, и формование изделий за счет прессования заготовок в перфорированных формах с одновременным отводом воды и обжатия волокнистой составляющей.
Недостатком данного технического решения является его ограниченность как по концентрации формовочных масс, так и по степени измельчения волокна, что не позволяет получать материалы с более высоким значением прочностных характеристик и плотности. Кроме того, введение операции обезвоживания формовочной массы усложняет технологию производства волокнистых материалов и изделий.
Недостатком прототипа и других известных способов получения неорганических волокнистых материалов на основе водоволокнистых формовочных масс является необходимость введения ПАВ и кремнийорганических связующих, разделение операций измельчения волокна и приготовления формовочных масс, что усложняет процесс получения материала и изделий.
Цель настоящего изобретения - используя известный метод формования материала и изделий в перфорированных формах из водоволокнистых формовочных масс, предложить простой способ получения волокнистых материалов на основе кварцевого стекловолокна, обеспечивающий возможность получения более плотного и прочного материала с наперед заданными свойствами, упростить и сократить технологический процесс получения неорганических волокнистых материалов.
Поставленная цель достигается тем, что измельчение волокна и приготовление водоволокнистой формовочной массы осуществляют одновременно путем мокрого помола волокна в шаровой мельнице при концентрации волокна в суспензии 20-60 вес. % до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм, а регулирование плотности материала в заготовке осуществляют изменением концентрации волокна в суспензии по зависимости
ρ=1,5•с0,7,
где ρ - плотность материала,
с - концентрация волокна в суспензии.
ρ=1,5•с0,7,
где ρ - плотность материала,
с - концентрация волокна в суспензии.
Введение кремнийорганического связующего и ПАВ можно исключить, так как функцию связки и ПАВ выполняет кремнекислота, тонкая (менее 5 мкм), высокогидратированная фракция кварцевого стекловолокна, образующиеся при мокром помоле стекловолокна в шаровой мельнице.
Обычно изменение и регулирование плотности и прочности волокнистого материала осуществляют подбором многих технологических параметров, как отношение длины волокна к его диаметру, давление прессования, режим обжига и др.
Нами экспериментально установлено, что наиболее простым и эффективным методом изменения плотности материала в пределах от 0,3 до 1,1 г/см3 и прочности при изгибе от 5 до 25 МПа является изменение концентрации волокна в формовочной массе (в пределах от 20 до 60 вес.%), полученной при мокром помоле волокна в шаровой мельнице. При этом регулирование свойств материала при прочих равных условиях осуществляют по зависимости ρ=1,5•с0,7, где ρ - плотность материала в отформованной заготовке, с - концентрация волокна в формовочной массе.
Предложенный способ получения неорганического волокнистого материала включает следующие технологические операции:
- диспергацию кварцевого стекловолокна в миксере;
- дополнительное измельчение волокна в шаровой мельнице при соотношении волокно : мелющие тела по весу, равном 1:1,5, и заданном количестве воды в пределах 40-80% от веса волокна в течение 10-60 минут до получения фракции 0,1-500 мкм;
- слив формовочной массы через сито с ячейкой 0,5 мм в перфорированную форму с капроновой сеткой и прессование изделия по известной технологии.
- диспергацию кварцевого стекловолокна в миксере;
- дополнительное измельчение волокна в шаровой мельнице при соотношении волокно : мелющие тела по весу, равном 1:1,5, и заданном количестве воды в пределах 40-80% от веса волокна в течение 10-60 минут до получения фракции 0,1-500 мкм;
- слив формовочной массы через сито с ячейкой 0,5 мм в перфорированную форму с капроновой сеткой и прессование изделия по известной технологии.
Далее идет сушка и обжиг изделий при температуре 1250±10oС. При необходимости в мельницу во второй операции вводится активатор спекания в виде порошка В, BN, SiB4, что снижает температуру спекания до 1220±10oС.
В отличие от прототипа и аналогов здесь отсутствуют следующие технологические операции:
- приготовление связующего на основе полиэтоксисилановой смолы;
- предварительное обезвоживание формовочной массы перед формованием изделия;
- приготовление формовочной массы, включающей волокно, связующее, ПАВ, активатор спекания и воду в лопастной мешалке;
- термообработку материала при температуре 300oС с целью полимеризации связующего и упрочнения заготовки.
- приготовление связующего на основе полиэтоксисилановой смолы;
- предварительное обезвоживание формовочной массы перед формованием изделия;
- приготовление формовочной массы, включающей волокно, связующее, ПАВ, активатор спекания и воду в лопастной мешалке;
- термообработку материала при температуре 300oС с целью полимеризации связующего и упрочнения заготовки.
Введена новая операция, включающая дополнительное измельчение волокна с одновременным приготовлением формовочной массы путем помола кварцевого стекловолокна с заданным количеством воды в шаровой мельнице в течение 10-60 мин.
Пример выполнения способа
Кварцевое волокно СКВ ТУ 6-11-15-191-8 или ТКВ загружали в миксер ОТА-25 вместе с дистиллированной водой в весовой пропорции 1 часть волокна на 60 частей воды и производили диспергацию волокна в течение 10-15 мин при скорости вращения лопастей мешалки 2600 об/мин. Затем отжатое в перфорированной кассете волокно загружали в шаровую мельницу вместе с корундовыми (алундовыми) мелющими телами в весовой пропорции 1 часть волокна на 1,5 частей мелющих тел и мололи вместе с дистиллированной водой в течение 10-60 минут до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм. Количество воды вводили в зависимости от требований по плотности материала в пределах 40-80% от веса волокна. Время помола в пределах 10-60 минут подбирается для каждой мельницы экспериментально; оно увеличивается при увеличении загрузки и концентрации волокна в формовочной массе. Окончание помола контролировали свободным хождением волокна через сетку 1 мм. В мельницу вместе с волокном и водой заливали разведенный водой активатор спекания (порошок В, или BN, или SiB4) в количестве 0,5-1,0% от веса волокна. Процеженную через сетку формовочную массу заливали в перфорированные формы для формования изделий различной конфигурации и размеров, в том числе полусферических оболочек диаметром 350 мм, толщиной стенки 20 мм; оживальных оболочек с диаметром основания 240 мм, высотой 700 мм; блоков размером 150х150х100 мм. Плоские блоки и пластины формовали отводом воды вакуумом и контактным прессованием с усилием 3,5 кг/см2 в течение 1-2 минуты. Сложнопрофильные оболочки формовали на специальных установках путем отвода воды через перфорированный сердечник и обжатия волокна резиновой цулагой при давлении сжатого воздуха в сети 4-6 атм. Для предотвращения ухода волокна при откачке воды через перфорации в сток сердечники формовых комплектов обшивались капроновой тканью в 1-2 слоя. Дальше производили сушку изделий при 150±10oС и обжиг при температуре 1250±10oС в течение 2 часов без активатора спекания и при температуре 1220±10oС в течение 2 часов с активатором спекания. При необходимости изделия доводили до требуемых размеров путем механической обработки на плоскошлифовальных, круглошлифовальных или токарных станках обычными режущими инструментами с подачей воды. В таблице приведены технологические параметры и свойства полученных материалов по предлагаемому способу и прототипу.
Кварцевое волокно СКВ ТУ 6-11-15-191-8 или ТКВ загружали в миксер ОТА-25 вместе с дистиллированной водой в весовой пропорции 1 часть волокна на 60 частей воды и производили диспергацию волокна в течение 10-15 мин при скорости вращения лопастей мешалки 2600 об/мин. Затем отжатое в перфорированной кассете волокно загружали в шаровую мельницу вместе с корундовыми (алундовыми) мелющими телами в весовой пропорции 1 часть волокна на 1,5 частей мелющих тел и мололи вместе с дистиллированной водой в течение 10-60 минут до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм. Количество воды вводили в зависимости от требований по плотности материала в пределах 40-80% от веса волокна. Время помола в пределах 10-60 минут подбирается для каждой мельницы экспериментально; оно увеличивается при увеличении загрузки и концентрации волокна в формовочной массе. Окончание помола контролировали свободным хождением волокна через сетку 1 мм. В мельницу вместе с волокном и водой заливали разведенный водой активатор спекания (порошок В, или BN, или SiB4) в количестве 0,5-1,0% от веса волокна. Процеженную через сетку формовочную массу заливали в перфорированные формы для формования изделий различной конфигурации и размеров, в том числе полусферических оболочек диаметром 350 мм, толщиной стенки 20 мм; оживальных оболочек с диаметром основания 240 мм, высотой 700 мм; блоков размером 150х150х100 мм. Плоские блоки и пластины формовали отводом воды вакуумом и контактным прессованием с усилием 3,5 кг/см2 в течение 1-2 минуты. Сложнопрофильные оболочки формовали на специальных установках путем отвода воды через перфорированный сердечник и обжатия волокна резиновой цулагой при давлении сжатого воздуха в сети 4-6 атм. Для предотвращения ухода волокна при откачке воды через перфорации в сток сердечники формовых комплектов обшивались капроновой тканью в 1-2 слоя. Дальше производили сушку изделий при 150±10oС и обжиг при температуре 1250±10oС в течение 2 часов без активатора спекания и при температуре 1220±10oС в течение 2 часов с активатором спекания. При необходимости изделия доводили до требуемых размеров путем механической обработки на плоскошлифовальных, круглошлифовальных или токарных станках обычными режущими инструментами с подачей воды. В таблице приведены технологические параметры и свойства полученных материалов по предлагаемому способу и прототипу.
Предложенный способ получения неорганических волокнистых материалов имеет следующие достоинства. Он позволяет:
- получать материалы на основе кварцевого стекловолокна с плотностью от 0,3 до 1,1 г/см3, прочностью на изгиб от 5 до 25 МПа, модуле упругости от 500 до 5500 МПа;
- регулировать свойства материала в широких пределах путем изменения одного технологического параметра - концентрации волокна в формовочной массе; дополнительное регулирование свойств может осуществляться за счет изменения давления прессования, температуры обжига;
- изготавливать изделия сложнопрофильные, крупногабаритные и тонкостенные, что обусловлено, прежде всего, хорошими литейными свойствами суспензий с предложенным фракционным составом волокна;
- полностью исключить применение органических смол, сократить и упростить технологию производства неорганических волокнистых материалов.
- получать материалы на основе кварцевого стекловолокна с плотностью от 0,3 до 1,1 г/см3, прочностью на изгиб от 5 до 25 МПа, модуле упругости от 500 до 5500 МПа;
- регулировать свойства материала в широких пределах путем изменения одного технологического параметра - концентрации волокна в формовочной массе; дополнительное регулирование свойств может осуществляться за счет изменения давления прессования, температуры обжига;
- изготавливать изделия сложнопрофильные, крупногабаритные и тонкостенные, что обусловлено, прежде всего, хорошими литейными свойствами суспензий с предложенным фракционным составом волокна;
- полностью исключить применение органических смол, сократить и упростить технологию производства неорганических волокнистых материалов.
Способ прост в технологическом исполнении, не требует дорогостоящего оборудования и оснастки. Он был апробирован также при изготовлении изделий из высококремнеземистого волокна СТВК-99, базальтового волокна БСТВ.
В таблице показаны технологические параметры и свойства волокнистых материалов на основе кварцевого волокна СКВ, получаемых по предложенному способу и прототипу.
Claims (1)
- Способ получения неорганического волокнистого материала, включающий диспергацию и измельчение волокна, приготовление водоволокнистой формовочной массы, прессование заготовок в перфорированных формах с одновременным отводом воды, сушку и обжиг, отличающийся тем, что измельчение волокна и приготовление формовочной массы осуществляют одновременно путем мокрого помола волокна в шаровой мельнице при концентрации волокна 20-60 вес. % до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм, а регулирование плотности и свойств материала осуществляют изменением концентрации волокна в формовочной массе по зависимости ρ= 1,5•с0,7, где ρ - плотность материала в отформованной заготовке, с - концентрация волокна в формовочной массе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102884A RU2213074C1 (ru) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | Способ получения неорганического волокнистого материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102884A RU2213074C1 (ru) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | Способ получения неорганического волокнистого материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2213074C1 true RU2213074C1 (ru) | 2003-09-27 |
Family
ID=29777401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002102884A RU2213074C1 (ru) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | Способ получения неорганического волокнистого материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2213074C1 (ru) |
-
2002
- 2002-02-01 RU RU2002102884A patent/RU2213074C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4173566B2 (ja) | 軽量で多孔質の鉱物性断熱板 | |
EP0697382B1 (en) | A gypsum/cellulosic fiber acoustical tile composition | |
CN113735512A (zh) | 一种蒸压加气混凝土砌块及其制备方法 | |
RU2213074C1 (ru) | Способ получения неорганического волокнистого материала | |
US2162386A (en) | Process for the manufacture of insulating bodies | |
CN112299771B (zh) | 一种超抗分散、抗离析混凝土及其制备方法与施工工艺 | |
CN105837234A (zh) | 一种高强度、低导热系数氧化锆纤维板及其制备方法 | |
CN112341121B (zh) | 一种土木工程用轻质高强度混凝土 | |
TW201022159A (en) | Paper sludge-geopolymer composite and fabrication method thereof | |
KR102394020B1 (ko) | 주물 제조용 구조체 | |
KR20100013226A (ko) | 인조석의 제조방법 | |
KR20120076362A (ko) | 습도 조절 건재 및 그 제조 방법 | |
JP3841472B2 (ja) | 多孔性無機質成形品 | |
JPH11310480A (ja) | 軽量無機質板 | |
RU2526857C1 (ru) | Способ изготовления композитных пластин | |
RU2740392C1 (ru) | Способ получения карбидокремниевых огнеупоров | |
JP7315252B2 (ja) | 水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法 | |
RU2365563C1 (ru) | Способ получения неорганического материала на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью | |
CN107459317A (zh) | 一种高强纸面石膏板 | |
CN106348693A (zh) | 一种保温抗折石棉瓦及其制备方法 | |
RU2069204C1 (ru) | Шихта для получения кварцевой керамики | |
CN113929396A (zh) | 一种环保型再生混凝土砖 | |
CN112174581A (zh) | 一种超高性能混凝土及其制造装饰材料的制造方法 | |
CN115010467A (zh) | 一种吸音多孔陶瓷的制备方法和应用 | |
PL234779B1 (pl) | Sposób otrzymywania tworzyw ceramicznych metodą odlewania żelowego |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090202 |