al2o3-содержащая, стойкая при высокой температуре волокнистая лента из стекловолокна с высокими текстильными свойствами и продукты на ее основе
Классы МПК: | C03C25/68 травлением C03C13/00 Составы для волокон или нитей |
Автор(ы): | РИХТЕР Робин (DE), ФОККЕ Томас (DE), ЛЕР Свен (DE) |
Патентообладатель(и): | РИХТЕР Робин (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-05-13 публикация патента:
27.07.2003 |
Изобретение относится к Al2O3-содержащей и стойкой при высокой температуре волокнистой ленте из стекловолокна на основе диоксида кремния, содержащей штапельные волокна длиной 50-1000 мм, имеющей высокие текстильные характеристики, объемистый характер и обладающей свойствами, подобными хлопку. Кроме того, изобретение относится к продуктам из стеклянного штапельного волокна из указанной волокнистой ленты из стекловолокна и их использованию. Текстильные характеристики и высокотемпературную стойкость получают, в частности, путем селективной кислотной экстракции. Состав заявляемой волокнистой ленты из стекловолокна после экстракции включает, в частности, SiO2 85-99 мас.% и 1-5 маc.% Al2O3 как вспомогательный компонент. Исходный состав стекла для получения стекловолокна имеет следующий состав, мас.%: SiO2 70-75, Na2O и/или K2O 15-25, Al2O3 1-5, до 5% дополнительных компонентов. Техническая задача изобретения - получение ленты с высокими текстильными, механическими и термическими свойствами. 2 с. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Аl2O3-содержащая, с высокими текстильными свойствами и стойкая при высокой температуре волокнистая лента из стекловолокна на основе диоксида кремния, содержащая штапельные волокна, имеющие длину 50-1000 мм, получаемая путем кислотной экстракции волокнистой ленты из стекловолокна, имеющей следующий состав: 70-75% маc. SiO2, 15-25% маc. Na2O и/или К2O, 1-5 маc.% Аl2O3 и вплоть до максимум 5 маc.% дополнительных компонентов. 2. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по п. 1, отличающаяся тем, что ее получают путем экстракции волокнистой ленты из стекловолокна неорганической или органической кислотой, необязательно в присутствии растворимых кремнийорганических соединений, при этом она содержит следующие компоненты в указанных массовых пропорциях: 85-99 маc.% SiO2, 1-5 мас. % Аl2O3, 0-10 мас.% Na2O и/или К2О, 0-3 мас.% СаО, 0-2 маc.% МgО, 0-2 маc. % В2O3, 0-1 мас.% ТiO2, 0-1 мас.% Fе оксидов, в частности, Fe2O3, 0-1 маc. % ZrO2, 0-0,5 мас.% ВаО, 0-0,5 мас.% РbО, 0-0,5 мac.% ZnO, 0-0,5 мас.% Сr2О3, 0-0,5 мас.% F. 3. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты в указанных массовых пропорциях: 90-98 маc.% SiO2, 2-5 маc.% Аl2O3, 0-3 мac.% Na2O и/или К2О, 0-1 маc.% СаО, 0-1 маc.% МgО, 0-1 маc.% Fe оксидов, в частности, Fe2O3, 0-1 маc. % TiO2. 4. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по п.2 или 3, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты в указанных массовых пропорциях: 95-98 маc.% SiO2, 2-5 маc.% Аl2O3, 0-1 маc.% Nа2О и/или K2О, исходя из общей массы названных компонентов. 5. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты в указанных массовых пропорциях: 95-99 мас.% SiO2, 1-5 мас.% Аl2O3, 0-1 мас.% Na2O и/или К2О, 0-3 мас.% СаО, 0-1 мас.% Fe2O3, 0-1 мас.% TiO2, 0-1 мас.% МgО. 6. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что она содержит волокно с поперечным сечением 6-15 мкм, предпочтительно 7-10 мкм. 7. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она содержит штапельные волокна, имеющие длину 50-1000 мм и линейную плотность (тонину)100-2000 текс. 8. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что прочность отдельных волокон составляет 2-50 сН/текс, предпочтительно 10-30 сН/текс. 9. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 2-8, отличающаяся тем, что указанную кислотную экстракцию проводят под давлением, и/или промывая водой, спиртом или растворами солей, и/или высушивая и, необязательно, отжигая. 10. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, по крайней мере по одному из пп. 2-9, отличающаяся тем, что неорганическая кислота представляет собой серную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту или, предпочтительно, хлористоводородную кислоту и для указанной кислотной экстракции предпочтительно применяют следующие условия кислотной экстракции: диапазон температуры 30-90oС, диапазон концентрации 1-30 %, продолжительность кислотной экстракции 2-12 ч и массовое отношение материала стекловолокна к объему кислотной среды 1:2,1-1:40. 11. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, по крайней мере, по одному из пп.2-9, отличающаяся тем, что указанная кислота представляет собой органическую кислоту, предпочтительно муравьиную кислоту, уксусную кислоту или щавелевую кислоту, и, предпочтительно, применяют следующие условия кислотной экстракции: диапазон температуры 30oС вплоть до температуры кипения органической кислоты, диапазон концентрации 1-80%, для щавелевой кислоты 1-30%, продолжительность кислотной экстракции 2-12 ч, массовое отношение материала стекловолокна к объему кислотной среды 1:2,1 до 1: 40. 12. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, по крайней мере, по одному из пп.9-11, отличающаяся тем, что промывку осуществляют водой при температуре 15-120oС, необязательно под давлением, или спиртами, предпочтительно метанолом или этанолом, и растворами солей при температуре 15-60oС. 13. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, по крайней мере, по одному из пп.9-12, отличающаяся тем, что сушку осуществляют при температуре 40-250oС и отжиг необязательно осуществляют при температуре 250-1000oС. 14. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 1-13, используемая для теплоизоляционных материалов, в частности, в печах, камерах сгорания, бойлерах, газопроводах, для высокотемпературных герметизирующих средств и высокотемпературных изоляторов, как изоляционные и звукопоглощающие материалы в строительной промышленности, для защиты от огня, для акустической и тепловой изоляции в автомобильной промышленности, при обработке металла и в химической промышленности, для электрических и домашних приборов, в технологии очистки выхлопного газа и технологии фильтрации, в медицинской технологии, в качестве сепараторов аккумуляторов и компенсаторов, для изоляции труб, трубопроводов и электрических выводов, в судостроении, для производства тепловых экранов в авиации и аэрокосмических разработках, а также как замена асбестового и керамического волокна. 15. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна по одному из пп. 1-13, используемая в качестве армирующего материала для синтетических материалов, для армированных материалов, в качестве прокладки для текстильных изделий и текстильных изделий специального назначения, в качестве наполнителя для асфальта и для армирования гипса, цемента, бумаги и каучука. 16. Продукт на основе Аl2O3-содержащего стойкого при высокой температуре штапельного стекловолокна из Аl2O3-содержащей волокнистой нити из стекловолокна на основе диоксида кремния по одному из пп.1-13. 17. Продукт по п.16, отличающийся тем, что его выбирают из группы, состоящей из пряжи штапельного волокна, из стекловолокна, крученой пряжи и технических текстильных материалов, имеющих форму тканых материалов, нетканых волокнистых материалов, предпочтительно иглопробивных матов, кордов, лент, рукавов, паковок, а также бумага из стекловолокна и панелей из стекловолокна - щитов, и свободных штапельных волокон. 18. Продукт по п.16 или 17, используемый для теплоизоляционных материалов, в частности в печах, камерах сгорания, бойлерах, газопроводах, для высокотемпературных герметизирующих средств и высокотемпературных изоляторов, как изоляционные и звукопоглощающие материалы в строительной промышленности, для защиты от огня, для акустической и тепловой изоляции в автомобильной промышленности, при обработке металла и в химической промышленности, для электрических и домашних приборов, в технологии очистки выхлопного газа и технологии фильтрации, в медицинской технологии, в качестве сепараторов, аккумуляторов и компенсаторов, для изоляции труб, трубопроводов и электрических выводов, в судостроении, для производства тепловых экранов в авиации и аэрокосмических разработках, а также как замена асбестового и керамического волокна. 19. Продукт по п.16 или 17, в качестве армирующего материала для синтетических материалов, для армированных материалов, в качестве прокладки для текстильных изделий и текстильных изделий специального назначения, в качестве наполнителя для асфальта и для армирования гипса, цемента, бумаги и каучука. Приоритет по пунктам:13.05.1997 - по пп.1, 4-6, 14;
13.05.1998 - по пп.2, 3, 7-13, 15-19.
Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретениеНастоящее изобретение относится к Al2О3-содержащей, стойкой при высокой температуре волокнистой ленте из стекловолокна на основе диоксида кремния с высокими текстильными свойствами, продуктам на основе волокнистой ленты из стекловолокна и их применению. Уровень техники
Получение текстильных продуктов на основе неорганического волокна в соответствии с различными способами известно в течение длительного времени (Ullmanns Enzyklop
![al<sub>2</sub>o<sub>3</sub>-содержащая, стойкая при высокой температуре волокнистая лента из стекловолокна с высокими текстильными свойствами и продукты на ее основе, патент № 2209190](/images/patents/261/2209190/228.gif)
- высокие текстильные свойства волокна (свойства, подобные хлопковому волокну, т. е. объемистая, пушистая, извилистая структура, высокая способность удерживать воздух (вместимость по воздуху), сходство с хлопковой пушистой ровницей, приятное ощущение при контакте с кожей, отсутствие раздражения на коже, отсутствие хрупкости волокон);
- приобретение или улучшение механических свойств после кислотной обработки;
- непосредственное получение ряда текстильных последующих продуктов; никаких ограничений к техническим текстильным материалам и, более того, возможно использование в текстильной промышленности;
- не требуется никаких дополнительных веществ или дополнительных стадий (текстурирование, покрытие и т. п. ) для производства разнообразных текстильных последующих продуктов;
- достаточная термическая прочность при длительной выдержке при температурах выше 400oС;
- отсутствие выделения органических составляющих во время нагревания, отсутствие опасности для здоровья. Задача настоящего изобретения состоит в получении Al2O3-содержащей, стойкой при высокой температуре волокнистой ленты из стекловолокна в виде текстильного, с высокими характеристиками волокнистого материала, которая пригодна для того, чтобы служить в качестве исходного продукта для изготовления любых текстильных последующих продуктов, известных до настоящего времени. Это текстильное с высокими эксплуатационными характеристиками волокно должно сочетать в себе специфические преимущества органических текстильных волокон или природных волокон с преимуществами неорганических текстильных волокон в образующемся смешанном продукте ("неорганический хлопок"). По аналогии с хлопковым волокном, высокие текстильные характеристики волокнистого материала согласно изобретению достигаются благодаря открытой, гофрированной, волнистой структуре и высокой извилистости и объемистости. В процессе производства текстильного материала новое неорганическое волокно допускает дополнительную обработку подобно хлопковому волокну, однако нет необходимости в добавлении дополнительных веществ, добавок, улучшающих переработку текстильного материала, связующих или т.п. Новая волокнистая лента (ровница) из стекловолокна должна быть пригодной для непосредственной переработки, не требуя каких-либо дополнительных стадий процесса (мер покрытия, стадий текстурирования или т. п. ), в пряжи из штапельных волокон, в крученые пряжи и технические текстильные материалы, имеющие высокие текстильные свойства. Во время получения и использования волокнистой ленты (ровницы) из стекловолокна согласно изобретению просто следует исключить незначительное содержание пыли. Помимо этого, в сравнении с хлопковым волокном, Al2О3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна характеризуется явно улучшенными механическими свойствами и чрезвычайно улучшенной термостойкостью. Волокнистый материал с высокими текстильными свойствами согласно изобретению не содержит каких-либо органических компонентов, таким образом, никакие органические составляющие не выделяются во время нагревания. Волокнистый материал имеет высокую устойчивость к расстекловыванию, является стойким к большинству химических веществ (за исключением фосфорной кислоты, фтористо-водородной кислоты, а также сильных щелоков) и не повреждает кожу [совместим с кожей), и не представляет никакой опасности для здоровья. Согласно изобретению получают Al2О3-содержащие волокнистые ленты из стекловолокна, которые, представляя собой комбинацию свойств органического и неорганического текстильных волокон ("неорганический хлопок"), могут быть переработаны в любые известные к настоящему времени последующие текстильные продукты, которые, кроме того, пригодны для использования при температурах от 400 до приблизительно 1100oС. Поставленная задача решается посредством разработки Al2O3-содержащей, стойкой при высоких температурах, волокнистой ленты из стекловолокна на основе диоксида кремния, получаемая путем кислотной экстракции волокнистой ленты из стекловолокна, имеющей следующий состав:
70-75 мас.% SiO2
15-25 мас.% Na2O и/или К2О
от 1 до 5 мас.% Аl2O3,
и вплоть до максимум 5 мас.% дополнительных компонентов; продукта из Al2О3-содержащего, стойкого при высоких температурах штапельного стекловолокна из Al2О3-содержащей с высокими текстильными свойствами и стойкой при высокой температуре волокнистой ленты из стекловолокна на основе диоксида кремния и использования подобных волокнистых лент и продуктов из стекловолокна. Волокнистая лента из стекловолокна согласно изобретению, которая, в частности, представляет кремнийсодержащую волокнистую ленту, предпочтительно содержит следующие компоненты в указанных массовых пропорциях:
от 85 до 99 мас.% SiO2
от 1 до 5 мас.% Al2O3
от 0 до 10 мас.% Na2O и/или К2О
от 0 до 3 мас.% СаО
от 0 до 2 мас.% МgО
от 0 до 2 мас.% В2О3,
от 0 до 1 мас.% TiO2
от 0 до 1 мас.% Fe оксидов, в частности, Fе2О3
от 0 до 1 мас.% ZrO2
от 0 до 0,5 мас.% ВаО
от 0 до 0,5 мас.% РbО
от 0 до 0,5 мас.% ZnO
от 0 до 0,5 мас.% Cr2O3 и
от 0 до 0,5 мас.% F
и демонстрирует высокие текстильные свойства, которые проявляются в свойстве, присущем хлопку, и/или в повышенной извилистости (объемистости). В частности, волокнистую ленту из стекловолокна согласно изобретению получают в результате того, что подходящую волокнистую ленту подвергают кислотной экстракции, с получением высоких текстильных свойств получающейся Al2О3-содержащей, особенно устойчивой к высоким температурам, волокнистой ленты из стекловолокна. Изобретение в частных случаях его выполнения по пп.3-5 представляет собой, в частности, полезные химические композиции Аl2О3-содержащих, стойких при высоких температурах волокнистых лент из стекловолокна, полученных после кислотной обработки, содержащих компоненты в указанных массовых пропорциях:
от 95 до 99 мас.% SiO2 или
от 90 до 98 мас.% SiO2, в частности от 95 до 98 мас.% SiO2
от 1 до 5 мас.% Al2О3, в частности от 2 до 5 мас.% Al2O3
от 0 до 3 мас.% Na2O и/или К2О, в частности от 0 до 1 мас.% N2О и /или К2О
от 0 до 3 мас.% СаО, в частности от 0 до 1 мас.% СаО
от 0 до 1 мас.% МgО
от 0 до 1 мас.% Fе оксидов, в частности, Fе2О3 и
от 0 до 1 мас.% TiO2. Пункты с 6 по 8, в частности, касаются особенно полезных свойств подобного текстильного волокнистого материала с высокими характеристиками. Предпочтительно Al2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна согласно изобретению содержит волокно с поперечным сечением от 6 до 15 мкм, предпочтительно от 7 до 10 мкм, прочность отдельных волокон составляет от 2 до 50 сН/текс, предпочтительно от 10 до 30 сН/текс, и она содержит штапельные волокна, имеющие длину от 50 до 1000 мм и/или имеющие плотность (тонину) от 100 до 2000 текс. В пунктах с 9 по 13 предпочтительные условия для производства волокнистой ленты из стекловолокна изобретения определяются более детально. Согласно изобретению, исходя из известных рецептур для производства стойких при высоких температурах стеклянных волокон (GB 976565, GB 1121046), волокнистую ленту из стекловолокна предпочтительно подвергают кислотной экстракции. Волокнистая лента из стекловолокна здесь, например, представляет следующую композицию: 70-75 мас.% SiО2, 15-25 мас.% Na2О и/или К2О, а также от 1 до 5 мас.% Аl2O3, причем возможно содержание в низких массовых отношениях (вплоть до 5%) дополнительных компонентов. Неожиданно было обнаружено, что особенно высокими текстильными свойствами обладают Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, образующаяся в результате подходящей комбинации волокнистая лента/кислотная обработка, которая приводит к получению волокна типа хлопка с высокими текстильными характеристиками ("неорганический хлопок"). Содержание Аl2O3 между 1 и 5 мас.% предпочтительно с точки зрения текстильных характеристик и высокой прочности волокна. Дополнительные возможные компоненты в низких массовых содержаниях, такие как CaO, TiО2, МgО, Fе2O3, B2O3, или следы дополнительных компонентов не оказывают вредного влияния на текстильные характеристики волокна, в то же время они даже могут дополнительно улучшать механические свойства. С помощью испытаний установлено, что особенно полезные текстильные свойства и высокие прочности получают, если волокнистую ленту из стекловолокна, содержащую 70-75 мас.% SiO2, 15-25 мас.% Na2O и/или К2O, а также от 1 до 5 мас.% Аl2O3, обрабатывают в кислотной ванне, необязательно содержащей от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 2%, растворимых кремнийорганических соединений. Во всех случаях предпочтительно использовать Na2О в качестве оксида щелочного металла. В отличие от известных способов обработки, раскрытых, например, в описании патента GB 976565, кислотная обработка не должна вызывать обеднение или даже полное удаление содержания Al2O3, поскольку последний несомненно вносит вклад в высокие текстильные свойства и в превосходные механические свойства волокнистой ленты из стекловолокна. Для кислотной экстракции можно использовать неорганические и органические кислоты. При использовании неорганических кислот, таких как серная кислота, азотная кислота, фосфорная кислота, или предпочтительно хлористоводородная кислота, кислотную экстракцию соответственно проводят внутри диапазона температур от 30 до 90oС, предпочтительно от 40 до 60oС, в течение от 2 до 12 ч, предпочтительно от 10 до 12 ч, причем концентрация кислоты составляет от 1 до 30%, предпочтительно от 15 до 20%, и массовое отношение используемого стекловолокна к объему кислотной среды составляет от 1/2,1 до 1/40, предпочтительно от 1/4 до 1/15. Если используют органическую кислоту, такую как муравьиная кислота, уксусная кислота или щавелевая кислота, целесообразно, чтобы применяемая температура находилась между 30oС и температурой кипения органической кислоты, предпочтительно между 50 и 90oС, в течение периода времени от 2 до 12 ч, предпочтительно от 10 до 12 ч. Концентрация кислоты для муравьиной и уксусной кислоты составляет от 1 до 80%, для щавелевой кислоты от 1 до 30%, и массовое отношение используемого стекловолокна к объему кислотной среды также составляет от 1/2,1 до 1/40. Последующее промывание водой можно проводить при температуре от 15 до 120oС, предпочтительно от 15 до 20oС, необязательно под давлением. При использовании спиртов, таких как метанол или этанол, и растворов соли в качестве промывных сред, предпочтительны температуры между 15 и 60oС. Последующую сушку предпочтительно осуществляют при температуре от 40 до 250oС, предпочтительно от 50 до 130oС. За ней необязательно может следовать отжиг при 30-1000oС. Как в процессе кислотной обработки, так и в процессе промывания можно использовать стационарные или даже перемешиваемые среды. Волокнистую ленту соответственно используют в форме свернутой спирали (свернутой в виде витков форме). В процессе сушки любые общепринятые способы сушки и оборудование можно использовать в зависимости от содержания влажности Al2О3-содержащей волокнистой ленты из стекловолокна. Время от времени рекомендуется стадия предварительной сушки, например, посредством центрифугирования или отделения под давлением при помощи сжатого воздуха. Осуществляется ли способ сушки периодически или непрерывно - не имеет значения для успешной сушки материала волокнистой ленты согласно изобретению. В отличие от обработанных кислотой стеклянных волокон предшествующего уровня техники, механические и текстильные свойства экстрагированных кислотой Al2О3-содержащих волокнистых лент из стекловолокна не ухудшаются. Благодаря селективной кислотной экстракции обеспечивается получение максимально возможной степени прочности волокна, в то же время даже наблюдается отчасти удивительное увеличение в прочности. Переработка текстильного материала в любые известные текстильные последующие продукты, такие как пряжи из штапельных волокон, крученые пряжи и технические текстильные материалы, возможна немедленно и без каких либо дополнительных требуемых материалов и мер, кроме того, загрязнение пылью было ничтожно мало. Текстильная переработка материала волокнистой ленты согласно изобретению может быть реализована без необходимости введения каких-либо добавок, улучшающих текстильную переработку, дополнительных материалов (стеклянные филаменты (нити), нити из нержавеющей стали и т. д.), связующих или т.п. Однако при необходимости можно добавить небольшие количества текстильных вспомогательных веществ (в частности, антистатические добавки). Другое конкретное преимущество предлагаемого "неорганического хлопка" состоит в том, что он полностью освобождается от органических составляющих в результате кислотной экстракции, так что после нагревания вплоть до 1100oС никакие органические составляющие не выделяются. Поэтому для Al2О3-содержащих волокнистых лент из стекловолокна согласно изобретению не наблюдается выжигания текстильной аппретуры, которое может наблюдаться в случае обычных неорганических волокнистых материалов (например, материалы из стекловолокна). Благодаря преимущественным поперечным сечениям волокна (от 6 до 15 мкм, предпочтительно от 7 до 10 мкм) , эти волокнистые материалы не имеют никакого канцерогенного потенциала (не-респирабельны), в результате исключается опасность для здоровья. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает стойкую при высоких температурах Al2О3-содержащую волокнистую ленту из стекловолокна на основе диоксида кремния, имеющую высокие текстильные характеристики, которая идеальным образом объединяет полезные свойства органических и неорганических текстильных волокон. Без каких-либо сложных и увеличивающих стоимость стадий переработки, в частности стадий текстурирования, если требуется, получают материал волокнистой ленты, который имеет открытую, объемистую, пушистую структуру, которая присутствует в хлопковом волокне. Но даже посредством процесса текстурирования веществ предшествующего уровня техники нельзя получить сравнимые объемистые и пушистые текстильные волокнистые продукты, способные накапливать (запасать) воздух в больших количествах благодаря их высокой объемистости и извилистости и поэтому имеющие превосходные изолирующие свойства. Кроме того, волокнистые ленты согласно изобретению и хлопковые пушистые ровницы имеют явные аналоги (оптический внешний вид, приятное ощущение при контакте с кожей и т.д.). Типичные свойства стекла (например, хрупкость волокон, вызывание кожных раздражений или неприятное ощущение при контакте с кожей, низкая объемистость и высокий удельный вес (простые пряжи)) устраняются путем кислотной экстракции. Тем не менее, в Al2О3-содержащей волокнистой ленте из стекловолокна согласно изобретению при получении преимуществ хлопкового волокна также представлены благоприятные свойства неорганических текстильных волокон. Кроме того, помимо существенного увеличения прочности волокна, температурная стабильность материала благодаря кислотной экстракции повышается до такой степени, что его можно применять при температурах вплоть до приблизительно 1100oС. Даже при таких высоких температурах, все еще регистрируется значительная остаточная прочность волокнистой ленты. Помимо этого, она обладает высокой устойчивостью к расстекловыванию: при 1075oС, формирование
![al<sub>2</sub>o<sub>3</sub>-содержащая, стойкая при высокой температуре волокнистая лента из стекловолокна с высокими текстильными свойствами и продукты на ее основе, патент № 2209190](/images/patents/261/2209033/945.gif)
Следующие примеры служат дополнительной иллюстрацией настоящего изобретения. ПРИМЕР 1
550 г экстрагированной кислотой, Al2О3-содержащей волокнистой ленты из стекловолокна, имеющей линейную плотность (тонину) 430 текс (волокнистая лента 1, экстракция 15% хлористоводородной кислотой в присутствии растворимых кремнийорганических соединений (3%) , температура 55oС, время экстракции 10 ч, массовое отношение используемого волокнистого материала/кислотная среда 1/2,5), имеющей состав 94,2 мас.% SiO2, 1,1 мас.% Na2О, 4,6 мас.% Al2О3 и дополнительные компоненты в следовых количествах, наматывают поперек 2 роликов на цилиндрическую трубку длиной 170 мм, для текстильной пряжи. Скорость вытяжного (ролика) составляет 120 м/мин. В аналогичных условиях наматывают волокнистую ленту из стекловолокна типа С-стекло (волокнистая лента 2, тонина также 430 текс, состав: 70,2 мас.% SiO2, 15,7 мас.% Na2O, 3,5 мас.% Al2О3, 5,0 мас. % СаО, 3,1 мас.% MgO, 2,0 мас.% ВаО и дополни тельные компоненты в следовых количествах). Предварительная обработка кислотой при идентичных условиях привела только к незначительной модификации химического состава (содержание щелочи снизилось на 0,3%) и поэтому не привела к увеличению термической стабильности. Для обеих волокнистых лент (необработанной и экстрагированной кислотой, соответственно) определяют прочности волокнистой ленты (порции 100-мм длины без крутки), а также истирание и число разломов нитей (филаментов) (разрыв волокнистой ленты) во время наматывания (см. табл.1). ПРИМЕР 2
Al2О3-содержащую волокнистую ленту из стекловолокна (линейная плотность (тонина) 630 текс, прочность волокнистой ленты 4,55 сН/текс, состав: SiO2 74,8%, Na2O 17,5%, К2О 1,0%, Al2О3 2,2%, CaO 1,7%, МgО 1,1%, B2O3 0,9%, TiO2 0,3%, дополнительные составляющие в следовых количествах) подвергают экстракции минеральной кислотой с помощью хлористоводородной кислоты. Здесь 50 г волокнистой ленты (волокно с поперечным сечением 7 мкм) экстрагируют внутри 500-мл ПТФЭ (PTFE) сосуда з 300 мл 20% хлористоводородной кислоты в присутствии растворимых кремнийорганических соединений (1,5%) в течение 12 ч при температуре 55oС. По истечении 10-минутного периода времени обработанную таким образом волокнистую ленту промывают шесть раз холодной водой (температура 18oС) . Затем экстрагированное и промытое вещество волокнистой ленты сушат в течение 12 ч при температуре 55oС. Впоследствии получают с высокими текстильными свойствами типа хлопка Al2О3-содержащую волокнистую ленту из стекловолокна следующего состава:
SiO2: 94,7 мас.%
Na2O: 0,6 мас.%
Аl2O3: 2,5 мас.%
CaO: 0,9 мас.%
МgО: 0,7 мас.%
В2О3: 0,4 мас.%
TiO2: 0,1 мас.%. Вещество волокнистой ленты, полученное таким образом, и имеющее типа хлопка объемистый извилистый характер, имеет длительную стабильность при температуре вплоть до, по крайней мере, 1000oС. Прочность волокнистой ленты после кислотной обработки составляет 4,42 сН/текс. После 24-часовой обработки при 900oС остаточная прочность все еще составляет 32%. При этих условиях не наблюдается образования
![al<sub>2</sub>o<sub>3</sub>-содержащая, стойкая при высокой температуре волокнистая лента из стекловолокна с высокими текстильными свойствами и продукты на ее основе, патент № 2209190](/images/patents/261/2209033/945.gif)
Чтобы характеризовать подобную хлопку, с объемным извилистым характером Аl2O3-содержащую волокнистую ленту из стекловолокна согласно изобретению, определяют объемные плотности необработанных, а также экстрагированных кислотой материалов в неуплотненных и уплотненных условиях (в виде штапельных волокон, 5 мм) и из них оценивают относительные объемы ячейки. Кроме того, даются результаты измерений удельной теплопроводности, которые получают при комнатной температуре. Экспериментальные результаты сравнивают с экспериментельно определенными для не стойкой при высокой температуре волокнистой ленты из стекловолокна типа С-стекла (для состава, см. Пример 1) в аналогичных условиях. Параметры кислотной экстракции и дополнительной обработки соответствуют таковым Примера 2 (см. табл.2). ПРИМЕР 4
Аl2O3-содержащую волокнистую ленту из стекловолокна на основе диоксида кремния (линейная плотность (тонина) 660 текс, прочность волокнистой ленты 5,35 сН/текс, состав: SiO2 74,8%, Na2O 17,5%, К2О 1,0 %, Аl2O3 2,2%, CaO 1,7%, МgО 1,1%, B2O3 0,9%. TiO2 0,3%, дополнительные составляющие в следовых количествах), имеющую форму свернутого клубка, подвергают экстракции минеральной кислотой с помощью хлористоводородной кислоты. Материал волокнистой ленты (волокно с поперечным сечением 7 мкм) экстрагируют внутри 3500-мл ПТФЭ (PTFE) сосуда в 3000 мл 18% хлористоводородной кислоты в течение 10 ч при температуре 58oС. Затем экстрагированный текстильный волокнистый продукт промывают шесть раз в том же самом сосуде холодной водой, имеющей температуру 20oС. Затем экстрагированный и промытый продукт из стекловолокна сушат в течение 12 ч при температуре 75oС. В результате Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, имеющая, подобно хлопку, объемистый извилистый характер, имеет следующий состав:
SiO2 : 96,1 мас.%
Na2O: 0,1 мас.%
Al2O3: 3,7 мас.%. Само собой разумеется, что следовые количества дополнительных компонентов также содержатся в виде примесей. Удельная потеря массы по сравнению с необработанным продуктом из стекловолокна составляет 15,1%. Полученная таким образом волокнистая лента с подобной хлопку повышенной объемистостью демонстрирует длительную термостабильность вплоть до, по крайней мере, 1050oС. После кислотной обработки наблюдается увеличение прочности волокнистой ленты (5,46 сН/текс). Остаточная прочность после 30-часовой обработки при 1050oС составляет 42%. Материал волокнистой ленты, полученный и обработанный таким образом, затем прядут на стандартной раме кольцевого прядения (скорость протяжки 150 м/мин). Вызванное в этом процессе абразивное истирание было ничтожно мало (<0,01%). Во время этой стадии переработки не было зарегистрировано разрывов нити. ПРИМЕР 5
Волокнистую ленту из стекловолокна на основе диоксида кремния (линейная плотность (тонина) 420 текс, прочность волокнистой ленты 4,11 сН/текс), расположенную на цилиндрической трубке длиной 170 мм для текстильной пряжи, подвергают в этой форме экстракции минеральной кислотой с помощью муравьиной кислоты. Волокнистую ленту (волокно с поперечным сечением 9 мкм) экстрагируют в 3500-мл ПТФЭ сосуде в 3100 мл 30% муравьиной кислоты в присутствии растворимых кремнийорганических соединений (2%) в течение 12 ч при температуре 60oС. Затем экстрагированный текстильный волокнистый продукт промывают путем погружения в ПТФЭ сосуд с холодной водой (температура 18oС). Экстрагированный и промытый материал волокнистой ленты сушат в течение 8 ч при температуре 115oС. Удельная потеря массы по сравнению с необработанной волокнистой лентой составляет 13,3%, что коррелирует с удельной степенью экстракции 96%. После обработки Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна типа хлопка, с объемным извилистым характером, полученная таким образом, имеет следующий состав:
SiO2: 94,4 мас.%
Na2O: 0,9 мас.%
Аl2O3: 4,3 мас.%
СаО: 0,2 мас.%
МgО: 0,1 мас.%. Прочность волокнистой ленты после кислотной обработки составляет 3,79 сН/текс. Аl2O3-содержащая волокнистая лента из стекловолокна, имеющая высокие текстильные свойства, демонстрирует длительную термостабильность вплоть до, по крайней мере, 950oС. После 24-часовой термообработки при этой температуре все еще регистрируется остаточная прочность 28%.
Класс C03C13/00 Составы для волокон или нитей