用于制造玄武岩纤维的方法技术

技术编号:1459491 阅读:183 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及用于制造玄武岩长丝的方法。玄武岩长丝用这种方式制造,以便纤维直径可以控制,并且长丝在卷绕步骤期间不断裂。网络形成体和玻璃改性体被相对于玄武岩矿石形成和保持,并阻止结晶作用和玄武岩纤维的粘合,从常规750℃到850或900℃而大大改善了玄武岩纤维的耐热性能,及相对常规产品达到显著的成本降低。方法包括以下步骤:将玄武岩岩石磨碎成一种材料;洗涤最终获得的磨碎的岩石;熔化已经洗过的磨碎的岩石;将熔融产品转变成纤维;及用准直的方式拉伸纤维,并将纤维卷绕。在熔化步骤中熔融产品的温度为1400-1650℃,及logη为2.15-2.35dPa.s,而优选的是2.2-2.3dPa.s,此外η是熔融产品的粘度。

Process for making basalt fibers

The present invention relates to a method for making basalt filaments. Basalt filaments are manufactured in this manner so that the fiber diameter can be controlled and the filaments are not broken during the winding step. Network forming and glass modified by Xuan Wuyan with respect to ore formation and retention, adhesion and prevent the crystallization of fiber and Xuan Wuyan, from the conventional 750 DEG C to 850 or 900 degrees Celsius and greatly improve the heat resistance of Xuan Wuyan fiber, and compared with that of conventional products achieve significant cost reduction. The method comprises the following steps: the basalt rock ground into a final grinding material; washing rock; ground melting already washed rocks; the molten product into fiber; and with a collimated way stretching the fiber, and the fiber winding. The melting products in the melting step in temperature of 1400 to 1650 DEG C, and log is 2.15 to 2.35dPa.s, and preferably 2.2 2.3dPa.s in addition, ETA is the viscosity of the products of melting.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造具有优越的吸声性能和耐热性能的玄武岩纤维的方法,制得的玄武岩长丝(filament),和用于制造玄武岩长丝的设备。更具体地说,本专利技术涉及价格便宜的耐热玄武岩长丝,所述耐热玄武岩长丝具有优异的吸声性能和耐热性能,可以适用于汽车消声器等。
技术介绍
汽车消声器是用于吸收排气噪声的部件。它们目前应用玻璃纤维作为吸声材料。由于近来趋向于为在汽车发动机中节约越来越多的能量和日益严格的废气排放法规而采取措施的结果,发动机的温度变得更高。这导致在消声器处的排气温度为800℃或更高。因此,迫切需要提供在消声器中具有更高耐热性能(适应850-900℃的温度)的吸声材料。在制造耐热玻璃纤维的例子中,将E玻璃纤维用酸处理。具体地说,将具有组成为50-60wt.%(重量百分数)的Sio2,12-16wt.%的Al2O3,8-13wt.%的B2O3,15-20wt.%的CaO+MgO,和微量Na2O+K2O的普通E玻璃纤维经受用比如9-12wt.%的盐酸浓度在40-70℃下浸渍处理大约30分钟到几小时。这导致在表面层部分中形成SiO2含量按重量计不低于80%的石英玻璃,因此使纤维具有耐热性能。经过酸处理的E玻璃纤维的有利之处在于,由于在它的纺丝温度和液相温度之间有很大差异,所以它可以方便而便宜地长丝并捻(纺丝,spun)。然而,作为用于排气温度可高达700℃或更高温度的消声器的吸声材料,上述纤维的耐热性能不足和不适用。尽管S玻璃纤维具有高耐热性能并可用作吸声材料,但它价格很贵。日本专利公报(公开)No.2001-206733A公开了一种耐热玻璃纤维,所述耐热玻璃纤维适合于用在汽车消声器中,在上述汽车消声器处排气温度达到800℃或更高。该玻璃纤维具有一种玻璃组成,所述玻璃组成用于整个纤维和基本上按重量百分数计,含有56-58.5%的SiO2,12-17%的Al2O3,16-27%的CaO,1-9%的MgO,0-1%的Na2O,和0-1%的K2O,并且既不含B2O3也不含F2,此处表面层部分由含90wt.%或更高的SiO2的石英玻璃形成。上述专利文献还公开了通过使上述组成的玻璃纤维的表面经受用无机酸处理所得到的耐热玻璃纤维。其间,用天然产的玄武岩矿石制成的玄武岩纤维与普通的玻璃长丝相比价格很便宜。然而,当玄武岩纤维在大约750℃-900℃的高温下使用时,结晶相从玻璃成分扩展,同时导致挠性消失,在结晶层和玻璃层之间的界面处剥离,及其它问题。具体地说,这些问题是(1)主要是由SiO2,Al2O3和CaO组成的市售玻璃纤维当暴露于排气系统的高温(大约800℃)气体中时,使吸声性能和耐用性能受到损害的问题。(2)主要是由SiO2,Al2O3和MgO组成的市售玻璃纤维当暴露于排气系统的高温(大约830℃)气体中进,使吸声性能和耐用性能受到损害的问题。(3)市售玻璃长丝价格贵。(4)考虑应用天然产材料的玄武岩纤维来解决上述问题(1)-(3)。典型的例子是两种玄武岩纤维,所述两种玄武岩纤维组成稳定并可大量利用,亦即一种具有较大量SiO2的矿石(A,供高温应用)和一种具有较少量SiO2的矿石(B,供中温应用),它们二者都具有大致相同的Al2O3量。尽管矿石A可以长丝并捻成纤维,但最终获得的玄武岩纤维在超过750℃的温度范围下具有耐热性问题。另一方面,矿石B用于大量生产纤维伴随着较高的能量成本。(5)因此,还没有能满足耐热性,低成本和高使用寿命要求的吸声玻璃纤维或隔热部件材料可用于汽车应用。日本专利公报(公开)No.2001-315588A公开了一种专利技术,所述专利技术将玄武岩纤维加到树脂中用于汽车内部材料。通过专利技术人进行的研究显示,由使用天然产玄武岩矿石制成的玄武岩长丝所产生的上述问题是由于下列原因引起。(1)完美的玻璃相的部分结晶作用扩展,而Ca-Si-O低熔点晶相的扩展使纤维相互粘合,导致固化作用和失去挠性,使表观纤维直径增加超过单根纤维的直径几倍。(2)完美的玻璃相完全转变成结晶相,导致失去挠性。(3)市售玻璃纤维是通过将包括玻璃网络形成体和网络改性体的氧化物材料混合到预定的组成并在高温下熔化上述混合物而制造,由于高材料成本,需要粉末混合处理,和高材料熔化温度而导致高制造成本。(4)玄武岩纤维用天然材料制造,因此它的制造成本低于市售玻璃纤维的制造成本。尽管用于中温的矿石B具有较少的SiO2,并且它在高温熔融材料中的粘度低,因而能制造具有纤维直径为等于或小于20mμ的长丝,但玻璃相在750℃或更高的温度下结晶,这样使材料耐热性能低劣。另一方面,用于高温的矿石A在高温下可以保持它的玻璃相,尽管结晶作用在大约850℃下扩展,它具有高耐热性能。然而,矿石A在高温下具有高粘度,这使它必需增加熔化温度以用于大量生产,导致能量成本增加。因此,必需用玄武岩矿石来形成和保持网络形成体和玻璃改性体,防止结晶作用和玄武岩纤维的粘合,并显著增加玄武岩纤维的耐热性能从传统的750℃到850或900℃,及与传统的产品相比实现显著的成本降低。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的是解决上述问题,和建立用玄武岩材料制造玄武岩长丝的方法。本专利技术基于专利技术人的认识,即具有优越耐热性能的玄武岩长丝可以通过选定玄武岩矿石的熔化条件来制造。专利技术人还认识到,通过相对于玄武岩矿石选定用于网络形成体和玻璃改性体的氧化物及优化它们的加入量,可以阻止结晶作用和玄武岩纤维的粘合,并可以达到显著地改善耐热性能。在一方面,本专利技术提供用于制造玄武岩长丝的方法,所述方法包括以下步骤作为一种材料(原料)将玄武岩岩石磨碎;洗涤最终获得的磨碎的岩石;将已经洗过的磨碎的岩石熔化;将熔化的产品转变成纤维;及用准直的方式拉伸纤维,并卷绕所述纤维。在熔化步骤中熔融产品的温度为1400-1650℃,及logη为2.15-2.35dPa.s,而更优选的是为2.2-2.3dPa.s,此处η是熔融产品的粘度。按照本专利技术所述的熔化条件使它能控制纤维直径,并制造在拉伸/准直和卷绕步骤期间不断裂的玄武岩长丝。如上所述,在熔化步骤中熔融产品的温度为1430-1610℃。优选的是,温度为1530-1550℃。在按照上述技术方案1或2所述的用于制造玄武岩长丝的方法中,玄武岩岩石材料从下述材料中选定(1)高温矿石(A),所述高温矿石(A)具有基本上相同量的Al2O3和较大量的SiO2;(2)中温矿石(B),所述中温矿石(B)具有基本上相同量的Al2O3和较小量的SiO2;及(3)高温玄武岩矿石(A)和中温玄武岩矿石(B)的混合物。优选的是,将一种或多种从Al2O3,SiO2,CaO和MgO中选定的氧化物加到玄武岩岩石材料中。加入的最佳氧化物量如下(1)加入的氧化物基于一种成分,所述一种成分通过外部加入的加入量相对于100wt.%的玄武岩岩石为1.0-40wt.%,而优选的是10-30wt.%。(2)氧化物基于两种成分,所述两种成分通过外部加入的加入总量相对于100wt.%的玄武岩岩石为1.0-70wt.%,而优选的是10-60wt.%。(3)氧化物基于三种或多种成分,所述三种或多种成分通过外部加入的加入总量相对于100wt.%的玄武岩岩石为1.0-60wt.%,而优选的是10-50wt.%。在将熔融产品转变成纤维的步本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于制造玄武岩长丝的方法,包括以下步骤:    作为一种材料将玄武岩岩石磨碎;    洗涤最终获得的磨碎的岩石;    将已经洗过的磨碎的岩石熔化;    将熔融产品转变成纤维;及     用准直的方式拉伸纤维,并将纤维卷绕,    其中,在所述熔化步骤中熔融产品的温度为1400-1650℃;logη为2.15-2.35dPa.s,此处η是熔融产品的粘度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:神谷纯生笹木宏格中川敬章
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社中川产业株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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