專利名稱：耐堿性玄武巖連續(xù)纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公布的是一種無(wú)機(jī)非金屬材料，耐堿性玄武巖連續(xù)纖維及其制造方法。
目前，世界各國(guó)都非常重視抗堿玻璃纖維的研究和應(yīng)用，特別是禁用石棉的國(guó)家尤其重視，為的是用它來(lái)替代石棉。又因?yàn)榭箟A玻璃纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料在建筑業(yè)中大量應(yīng)用，就必須有大量的抗堿玻璃纖維作為原材料，但抗堿玻璃纖維必須與低堿度早強(qiáng)水泥復(fù)合使用，這種水泥生產(chǎn)成本很高。而抗堿玻璃纖維又不能與普通硅酸鹽水泥復(fù)合使用。然而抗堿玻璃纖維的生產(chǎn)工藝又非常復(fù)雜，成本非常高。因此能夠找出一種能夠替代抗堿玻璃纖維、降低復(fù)合水泥構(gòu)件的生產(chǎn)成本、又能夠與普通水泥復(fù)合使用的無(wú)機(jī)非金屬材料成了各國(guó)研究和開發(fā)的重點(diǎn)問題。到目前為止，還沒有與本發(fā)明相同產(chǎn)品及其制造方法在有關(guān)出版物上發(fā)表，或在生產(chǎn)中使用。
本發(fā)明的目的是提供一種制造方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)品可替代抗堿玻璃纖維、又具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、機(jī)械力學(xué)性能的耐堿性玄武巖連續(xù)纖維及它的制造方法。
本發(fā)明是按如下所述的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的。它的制造方法由原料制備、熔制、拉絲、退并紡四個(gè)工序組成。
一、原料制備玄武巖礦石是地球上分布廣泛的基性火山噴出巖，由于分布廣泛，它的形成條件、地質(zhì)構(gòu)造不同，所以它的物理化學(xué)成分也不相同。因此必須選用物理化學(xué)成分指標(biāo)符合拉絲工藝需要的礦石，經(jīng)試驗(yàn)，它的主要成分應(yīng)是
<p>原材料名稱重量百分比玄武巖粉 85.0～90.0％螢石粉1.0～5.0％鋯英石粉 5.0～10.0％在混合前，對(duì)于三種原材料還要進(jìn)行除鐵處理，仍采用磁選機(jī)進(jìn)行磁選處理。待處理后再混合備用。
二、熔制熔制的過程是在高溫熔窯里完成。在窯爐常溫下先裝入一定數(shù)量的原料，然后進(jìn)行升溫烤窯，隨著溫度的不斷升高，不斷地補(bǔ)充填料，直至達(dá)到爐窯的設(shè)計(jì)容量為止。原料在爐窯中熔化成玻璃狀熔融物。這時(shí)的爐窯溫度控制在1450～1550℃范圍內(nèi)。隨著原料不斷熔融，不斷填料，熔融后的原料向后部流動(dòng)，分別經(jīng)過澄清部、通道、作業(yè)部。此期間的溫度分別控制在澄清部為1425～1485℃、通道為1295～1305℃、作業(yè)部為1280～1250℃，作業(yè)部最后的漏板溫度控制在1200～1220℃。以上各部溫度要求在24小時(shí)內(nèi)波動(dòng)不得超過±10℃，漏板溫度波動(dòng)不得超過±3℃。
三、拉絲在原料經(jīng)過爐窯各部最后通過漏板成型后，要經(jīng)過浸潤(rùn)劑處理。浸潤(rùn)處理就是在拉絲機(jī)前部設(shè)有浸潤(rùn)劑槽，內(nèi)裝浸潤(rùn)劑。浸潤(rùn)處理是將拉出絲經(jīng)過浸潤(rùn)劑槽，使纖維表面涂復(fù)一層浸潤(rùn)劑。然后直接送至拉絲機(jī)進(jìn)行高溫拉絲。拉絲機(jī)選用自動(dòng)換筒拉絲機(jī)。機(jī)頭轉(zhuǎn)速控制在3500～7000轉(zhuǎn)/分。拉出纖維絲的直徑要求在6～20μ。其浸潤(rùn)劑的配方是(重量百分比)水溶性酚醛樹脂2.0～2.5固色劑2.0～3.0聚醋酸乙烯乳液3.0～3.5EL--40(蓖麻油)0.3～0.5KH--550(硅烷偶聯(lián)劑) 0.3～0.5水90.0～92.4四、退并紡工藝?yán)z機(jī)拉出的耐堿性玄武巖連續(xù)纖維，首先是纏繞在繞絲筒上，通過退繞、合股和紡紗等工序，可以織出各種所需要的產(chǎn)品。采用MB-III型無(wú)捻粗紗機(jī)，可以退解成多股紗無(wú)捻粗紗，采用150B-I型或II型紡紗機(jī)，可以退解成單股、合股有捻紗，其捻度可以控制在80～200捻范圍內(nèi)。
本發(fā)明的耐堿性玄武巖連續(xù)纖維的成分如下成分we(％)SiO245.0～55.0Al2O312.0～15.0Fe2O39.0～12.0TiO22.0～3.0CaO 5.0～8.0MgO 5.0～8.0K2O1.5～3.0Na2O 2.0～3.5ZrO23.0～10.0本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源豐富，制造成本低，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品是一種用途廣泛的無(wú)機(jī)非金屬材料。具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，與普通玻璃纖維和耐堿玻璃纖維相比，其抗拉強(qiáng)度高，彈性模量大，化學(xué)穩(wěn)定性好，且生產(chǎn)成本低?？商娲鸁o(wú)堿、中堿、高堿和抗堿玻璃纖維?？勺鰹樵鰪?qiáng)水泥復(fù)合材料。還可做為防火、保溫、絕緣、耐老化、耐腐蝕等材料。用途極為廣泛。
本發(fā)明無(wú)附圖
本發(fā)明的實(shí)施涉及專業(yè)設(shè)備，可采用世界上最先進(jìn)的全電熔池窯熔化玄武巖礦石原料，整個(gè)窯爐分為熔化部、澄清部、通道和作業(yè)部四個(gè)部分，這樣的窯爐結(jié)構(gòu)有利于溫度自動(dòng)控制程度和精度。
窯爐是采用33#和41#電熔剛玉磚和天然的白泡石作耐火材料砌筑而成。電極是采用8mm厚的鉬板加工而成的。窯爐溫度采用可控硅變流調(diào)壓控制。采用熱電偶進(jìn)行窯內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)。窯爐成型拉絲漏板用鉑銠(Pt-Rh)合金制成?？讛?shù)在200孔～400孔?？讖皆?.6～2.2mm，根據(jù)拉制纖維要求而定。按照本說明書第五部分的要求操作，即可實(shí)現(xiàn)。
耐堿性玄武巖連續(xù)纖維的主要性能為耐堿性，其耐堿性能的測(cè)定方法有兩個(gè)一是將該纖維在100℃的飽和Ca(OH)2溶液中浸泡4小時(shí)，纖維的抗拉強(qiáng)度應(yīng)＞800Mpa，單絲強(qiáng)度保留率＞75％，直徑縮減率＜10％。
二是將該纖維在100℃、10％的NaOH溶液中浸泡一小時(shí)后，其質(zhì)量減少率＜5.0％。符合上述兩條件之一者，即被認(rèn)為是合格的耐堿性玄武巖連續(xù)纖維。
權(quán)利要求
1.耐堿性玄武巖連續(xù)纖維，其特征在于它所含的成分是(重量百分比)成分we(％)SiO245.0～55.0Al2O312.0～15.0Fe2O39.0～12.0TiO22.0～3.0CaO 5.0～8.0MgO 5.0～8.0K2O1.5～3.0Na2O 2.0～3.5ZrO23.0～10.0
2.耐堿性玄武巖連續(xù)纖維的制造方法，由原料制備、熔制、拉絲和退并紡工藝組成，其特征是一、原料制備原料制備包括選礦和配制，選擇的玄武巖礦石的主要成分應(yīng)是
然后將玄武巖礦石進(jìn)行破碎，破碎后的礦粉要求達(dá)到40～60目。再進(jìn)行磁選處理。原料配制原材料名稱 重量百分比玄武巖粉 85.0～90.0％螢石粉 1.0～5.0％鋯英石粉 5.0～10.0％在混合前，對(duì)于三種原材料還要進(jìn)行磁選處理，二、熔制熔制的過程是在高溫熔窯里完成，爐窯溫度控制在1450～1550℃范圍內(nèi)，澄清部溫度控制在1425～1485℃、通道為1295～1305℃、作業(yè)部為1280～1250℃，作業(yè)部最后的漏板溫度控制在1200～1220℃，以上各部溫度要求在24小時(shí)內(nèi)波動(dòng)不得超過±10℃，漏板溫度波動(dòng)不得超過±3℃，三、拉絲拉絲機(jī)選用自動(dòng)換筒拉絲機(jī)，機(jī)頭轉(zhuǎn)數(shù)控制在3500～7000轉(zhuǎn)/分，拉出纖維絲直徑要求在6～20μ，拉絲成型后，還要進(jìn)行浸潤(rùn)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所說的浸潤(rùn)劑的配方是(重量百分比)水溶性酚醛樹脂 2.0～2.5固色劑 2.0～3.0聚醋酸乙烯乳液 3.0～3.5EL--40(蓖麻油) 0.3～0.5KH--550(硅烷偶聯(lián)劑)0.3～0.5水 90.0～92.全文摘要
耐堿性玄武巖連續(xù)纖維及其制造方法,涉及無(wú)機(jī)非金屬材料耐堿纖維的研制開發(fā)領(lǐng)域。其制造方法包括原料自備、熔制、拉絲和退并紡四個(gè)工序組成。產(chǎn)品原料有玄武巖粉、螢石粉和鋯英石粉,按重量百分比混合。熔制工藝包括熔融、澄清、作業(yè)及漏板成型。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,原料來(lái)源豐富,制造成本低,產(chǎn)品具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能,可替代抗堿玻璃纖維及其他纖維,還可做為防火、保溫、絕緣等材料,用途極為廣泛。
文檔編號(hào)D01F9/08GK1272561SQ00110460
公開日2000年11月8日 申請(qǐng)日期2000年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月26日
發(fā)明者劉榮寶, 李洪安, 楊成莉, 于忠生 申請(qǐng)人:營(yíng)口市建筑材料科學(xué)研究所