Высокотемпературные термостойкие кремнеземные изоляционные материалы
Кремнеземная нить
Кремнеземная нить состоит из крученых компенсированных нитей. Компенсированная нить производятся на основе волокон стекла содержащего 94-99% SiO2. После выработки нить проходит процесс химической и термической обработки.
Имея низкую теплопроводность и высокую стойкость к тепловому удару, кремнеземные стеклонити обладают отличными эктроизоляционными свойствами. При длительном использовании в условиях высоких температур (1100 °С) данные нити не теряют своих свойств. Более того, при кратковременном использовании при температуре до 1700°С кремнеземная нить не плавится, не испаряется.
Области применения кремнеземных нитей
Кремнеземные нити являются основным сырьем для производства кремнеземных тканей, кремнеземных шнуров, жестких и мягких холстов и другой высокотемпературной изоляционной продукции.
Одновременно с этим кремнеземная стеклонить успешно применяется при изготовлении различных технических фильтров. Также данная нить отлично выступает в роли электроизоляционной обмотки проводов и кабелей, стартеров и трансформаторов, армирующего наполнителя конструкционных материалов и др.
Кремнезёмная нить поставляется в непрерывных намотках на гильзы весом от 1 до 2 кг
Вместо кремнеземной нити для шитья так же может применяться металлизированная нить, которая так же обладает отличными характеристиками по огнестойкости.
Кремнеземная нить: применение и характеристики
Для изготовления кремнеземной нити применяют стеклянные волокна, в которых содержится 94 – 99 % оксида кремния и дополнительно обрабатываются химически и термически. Данное изделие имеет вид крученых нитей компенсированного характера и данный материал незаменим в тех областях, где производят ленты, шнуры, кембрики, ткани, тюбинги, изоляционные оплетки, набивки и так далее. К примеру, на сайте компании ООО «Корда» можно приобрести нить кремнеземную к11с6 180, которая обладает массой преимуществ и характерными особенностями.
Кремнеземная нить отличается высокими диэлектрическими свойствами, так как ей присущ низкий уровень теплопроводности. Ее беспрепятственно можно смачивать водой, поэтому она получила широкое применение для производства электронных сигарет. Кремнеземная нить также имеет отличную гибкость, поэтому ее можно легко скручивать, химические вещества не оказывают на нее негативного воздействия, при этом материал не пахнет и, если его нагреть, в воздух будет выделяться небольшое количество пара.
По сути, кремнеземная нить – безопасный материал, если его использовать в атомайзере. Многие пользователи полагают, будто, когда испаряется нить, частички стекловолокна могут попадать в дыхательные пути. Однако, это хоть и имеется место быть, но их содержание чересчур мало и является безопасным.
К тому же, кремнеземную нить выделяют как высокотемпературный изоляционный материал. Ею можно обматывать провода, кабели, стартеры, трансформаторы и так далее. Кроме того, с ее помощью производят пожаробезопасные изоляционные провода и разнообразные фильтры, необходимые в технической сфере. Атомные и тепловые станции, автомобилестроение, металлургическая отрасль, электрические и термические печи и многое другое, где сейчас можно использовать кремнеземную нить. Если речь идет о шитье, будь оно автоматическое или ручное, кремнеземная нить также широко применяется, в особенности то изделие, которое пропитано фторопластом, который позволяет улучшить показатель прочности, что немаловажно при работе на промышленном оборудовании.
На данный момент кремнеземную нить чаще всего распространяют в виде специальных полотенец, с помощью которых можно тушить огонь на людях и пожары. Представляют нити собой намотки, вес которых варьируется от 1 до 2 кг.
Кремнеземная нить
Кремнеземная нить делается из волокон стекла, которые содержат 94-99% SiO2, и проходят термическую и химическую обработку. В общем виде она представляет крученые компенсированные нити. Является незаменимым сырьем для шнуров, лент, тканей, кембриков, изоляционных оплеток, тюбингов, набивок и т. д. Кремнеземная нить обладает отличным электроизоляционным свойством, т. к. имеет низкую теплопроводность. Легко смачивается, что как раз необходимо в электронных сигаретах. За счет своей гибкости легко скручивается, не имеет посторонних запахов, химически стойкая, при нагревании образует небольшое количество пара, вкуса. По характеристикам превосходит материалы ХБ производства. Например, бамбук или бинт, которые можно эксплуатировать только при низких температурах до 200 градусов, много выделяется СО и других химикатов, которые плохо влияют на наш организм. Если хоть один раз прожечь ХБ, то из за недостатка жидкости от гари вообще никак не избавиться. Даже при длительном нагревании, при температуре 1100°С нить не теряет свои свойства, в отличии от ХБ. А еще она не плавится, и не испаряется. Не вступает в реакцию с пропиленгликолем, глицерином, ароматизаторами, водой, никотином, металлами. Безопасна для применения в атомайзерах. Многие думают, что пары, которые исходят во время парения, частички стекловолокна попадают через дыхательные пути в организм человека. Но их размер всего 12 мкм, что по сравнению с городской пылью, которая содержит частички резины, асфальта и т.д. – это ничто.
Кремнеземная нить используется как высокотемпературный изоляционный продукт. Также применяется для обмотки кабелей, проводов, трансформаторов, стартеров и др. Еще она используется при изготовлении разных технических фильтров, пожарозажитных изоляционных проводов. Большой вклад делает в металлургии, автомобилестроении, тепловых и атомных электростанциях, пламенных и электрических печах. Для ручного или автоматического шитья лучше использовать нить К11-С6-170, пропитанная фторопластом, что придает ее больше прочности и позволяет использовать на промышленном оборудовании, которое не всегда приспособлено к хрупким нитям. 31.184.215.237
В готовом виде нить больше всего представлена в виде противопожарных полотенец для локализации пожара, тушения пострадавших. Кремнеземная нить продается в намотках весом 1-2 кг. Для того чтобы рассчитать длину кремнеземной нити, надо всего лишь знать простую формулу. Длина нити = вес/линейную плотность.
Дата добавления статьи: 23 сентября 2014 г.
Отличие безопасного кремнеземного шнура от муллито-кремнеземного (керамического) шнура
Для производства кремнеземных шнуров используются нити из кремнеземных волокон.
Кремнеземная нить содержит 96-98% SiO2 (диоксид кремния, кремнезем, или по-простому – песок). Нити не токсичны, не горючи, не взрывоопасны. Образующаяся пыль практически не вызывает раздражения кожи (в отличие от керамических, базальтовых нитей). Высокая температура эксплуатации >1000 0 С, хорошие тепло и звукоизоляционные, диэлектрические свойства, очень малое температурное расширение.
Для производства муллито-кремнеземных шнуров используются нити из муллито-кремнеземного волокна.
Это волокно иначе называют керамическим. Муллито-кремнеземное (керамическое) волокно получают при помощи центрифуги или струи пара из расплавленной каолиновой глины, оксида алюминия/кремнезема, или двуокиси алюминия/кремния/циркония. Средний диаметр волокон составляет от 1 до 5 мкм. При нагревании до температуры выше 1000 0 С керамические волокна превращаются в кристаллический кремнезем, т.е. муллито-кремнезем.
Оксид алюминия Al2O3 (в природе распространён как глинозём) – это нестехиометрическая смесь оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д., бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Оксид кремния SiO2 (диоксид кремния, кремнезём) — бесцветные кристаллы, обладают высокой твёрдостью и прочностью. Содержание в муллито-кремнеземном волокне оксида алюминия 45%, оксида кремния – 55%. В кремнеземном волокне cоотношение составляет 2-4% оксида алюминия и 96-98% оксида кремния.
Муллито-кремнеземистое (керамическое) волокно представляет наибольшую опасность в отношении здоровья человека, т.к. имеет повышенную концентрацию токсичных стабилизаторов типа Al2O3, а диаметр керамического волокна составляет 3µ(микрон).
К сожалению, из-за низкой стоимости керамического волокна недобросовестные продавцы не информируют покупателей о возможных рисках и выдают муллито-кремнеземные (керамические) шнуры, изготовленные из небезопасных муллито-кремнеземиых нитей, за кремнеземные. Это создает опасность для здоровья людей при использовании муллито-кремнеземных шнуров и других изделий из керамического волокна.
Шнуры отличаются внешне и органолептически. Структура керамических шнуров рыхлая, кремнеземных более гладкая. На ощупь керамические шнуры более колкие и хрупкие, кремнеземные обладают эластичностью и гибкостью.
Способ получения кремнеземной нити
Владельцы патента RU 2660807:
Изобретение относится к производству стеклянного волокна, в частности к способу получения высокотемпературостойких кремнеземных материалов, таких как нити, ровинги и др., получаемых методом выщелачивания и применяемых в различных отраслях техники в качестве тепло- и электроизоляции при высоких температурах. Изобретение может быть использовано на заводах производства стекловолокна и других предприятиях.
В процессе работы во внутреннюю полость барабана непрерывно и равномерно по всей ширине материала подается горячий раствор кислоты при выщелачивании, вода при отмывке, горячий воздух при сушке.
Под действием центробежных сил, возникающих при вращении барабана с заданной скоростью, рабочий раствор кислоты или вода продавливаются через слой материала на оправке, установленной внутри барабана и вращающейся вместе с ним. Такое принудительное прокачивание рабочих агентов через материал интенсифицирует процесс отвода из него продуктов реакции при обработке кислотой, загрязнений при отмывке, влаги при сушке материала, обеспечивая сравнительно равномерное качество материала.
Однако в связи с тем, что при обработке по данному способу центробежные силы создаются в самом материале при его вращении вместе с барабаном, количество единовременно обрабатываемого материала на оправке ограничено. Увеличение этого количества приведет к усложнению оборудования и технологического процесса, так как необходимо будет увеличивать скорость вращения для создания центробежных сил больших величин, а также к увеличению материальных затрат и себестоимости продукции.
По данному способу технически сложно создать оборудование для обработки нити из-за трудностей с намоткой нити на оправку и необходимостью подавать раствор кислоты по всей ширине нити на оправке. В таком оборудовании необходимо каждую оправку с нитью вращать с определенной скоростью, а это сложно, громоздко и дорого.
Ротор установлен на кислотной или моечной ванне таким образом, что при его вращении с заданной скоростью оправки с нитью то погружаются в обрабатывающий агент (раствор кислоты, вода), то выводятся из него. Процесс выщелачивания или отмывки протекает как при движении нити в рабочем агенте, так и вне его. При этом при движении вне рабочего агента маточный раствор, удерживаемый нитью, насыщается продуктами реакции. Затем при последующем погружении в рабочий агент они выводятся из последнего. Процесс вывода продуктов реакции (загрязнений) из маточного раствора интенсифицируется в некоторой степени механическим путем за счет принудительной фильтрации более «чистого» (по сравнению с маточным) рабочего агента ванны через слой материала при его перемещении в этом агенте.
В результате концентрация продуктов реакции в маточном растворе уменьшается и, следовательно, повышается его реакционная способность для последующего выщелачивания нити вне ванны с рабочим агентом.
Кремнеземная нить, полученная по указанному способу, сравнительно однородна по химическому составу и разрывной нагрузке. Однако для того чтобы рабочий агент кислотной или моечной ванны мог легко фильтроваться через слой нити на оправке, механически усиливая эффект массопереноса (вывода продуктов реакции) между маточным раствором нити и раствором в ванне, намотка нити на оправку должна быть «рыхлой», т.е. неплотной. Это ограничивает массу наматываемой нити на оправку до не более 650 г.
Увеличение этого количества потребует больших скоростей вращения ротора, что приведет к усложнению оборудования и технологического процесса, увеличению материальных затрат и себестоимости продукции.
Равномерность свойств нити, по всей вероятности, будет также ниже. При этом количество ручных операций, связанных с размещением и съемом оправок с нитью, очень высокое, что не позволяет автоматизировать процесс.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение и стабилизация разрывных нагрузок и снижение массовой доли Na2O в кремнеземных нитях, возможность автоматизации способа и создания на его основе современного высокопроизводительного оборудования с программным управлением и минимальной долей ручного труда.
Паковки (2) устанавливают неподвижно на специальном устройстве (3) в рабочей камере (4) в количестве по меньшей мере от одной до нескольких штук друг на друга по высоте. Таких рядов в камере может быть несколько. Крепление паковок осуществляется таким образом, чтобы исключить прокачивание рабочих агентов мимо обрабатываемого материала.
Рабочие агенты (растворы серной кислоты, вода) из соответствующих расходных емкостей (5, 6, 7) подают под давлением во внутреннюю полость нижних оправок через нижние торцы с помощью циркуляционного насоса (8) в количестве от 0,5 до 3,0 л/кг в минуту.
Паковки намотанной нити, представляющие собой пористое тело, обладают определенной пропускной способностью, которая в основном определяется плотностью намотки. При подаче раствора под давлением во внутреннюю полость в паковках создается определенное гидростатическое давление, под действием которого раствор серной кислоты или вода проходят через нить, выщелачивая или отмывая ее. При этом продукты реакции или загрязнения непрерывно выносятся из нити раствором серной кислоты или водой, которые самотеком сливаются в расходные емкости, не заполняя рабочую камеру, а в нить также непрерывно подаются новые порции рабочих агентов.
При скорости подачи менее 0,5 л/кг в минуту количество рабочего агента будет недостаточно для прокачивания его через весь объем обрабатываемого материала, что приведет к образованию застойных зон в паковке, неравномерному выщелачиванию и отмывке и даже разрушению нити. При скорости подачи агентов более 3,0 л/кг в минуту паковки нити будут деформироваться, так как этот расход больше пропускной способности паковок.
Сначала в паковки (2) из емкости (5) насосом (8) подают охлажденный раствор серной кислоты концентрацией от 10 масс. % до 50 масс. %, температура раствора не более 20°С. Проходя через нить под давлением, раствор должен предварительно пропитать нить, которая при этом удерживает часть подаваемого раствора (до 50% от массы нити), а остальной раствор самотеком возвращается в расходную емкость (5).
Далее нить обрабатывают горячим раствором серной кислоты. Согласно изобретению обработку ведут в две стадии с промежуточной промывкой нити между стадиями фильтрованной водой. Целесообразность такой 2-стадийной обработки вытекает из нижеследующего.
Известно, что при выщелачивании материалов из натрийалюмосиликатного стекла в первые 10-15 минут удаляется больше половины содержащегося в волокне оксида натрия. Для удаления оставшегося количества требуется времени в несколько раз больше. В связи с высокой скоростью выщелачивания на начальной стадии обработки (особенно в первые минуты) концентрация раствора кислоты должна быть выше, чем на заключительной стадии, так как значительно выше ее расход на реакцию. Кроме того, на начальной стадии процесс практически не зависит от содержания в рабочем растворе продуктов реакции (до 70-80 г/л в пересчете на Nа2О). На заключительной же стадии обработки для получения нити с остаточным содержанием Na2O + кислоты с ионами Na + стекла высокая, растворов с концентрацией ниже 10 масс. % может привести к некоторой коррозии и частичному разупрочнению волокна из-за снижения концентрации раствора. Использование растворов с концентрацией более 20 масс. % нежелательно из-за их более высокой агрессивности, меньшей химической активности и большего расхода на единицу продукции. При температуре ниже 70°С скорость реакции выщелачивания снижается, что в результате приведет к увеличению общего времени обработки нити. При температуре раствора выше 90°С скорость реакции высокая, что нежелательно на первой стадии обработки из-за возможности резкого снижения концентрации раствора (ниже 10%) и возможной коррозии и разупрочнения нити. При обработке нити в течение менее 10 минут степень выщелачивания будет низкая, в результате потребуется увеличить время обработки нити на второй стадии обработки. Обработка в течение более 30 минут также приведет к увеличению общего времени обработки нити.
По окончании 1-й стадии обработки во внутреннюю полость паковок подают также под давлением фильтрованную воду для отмывки нити от удерживаемого ею раствора. Промывные воды сливаются в нейтрализатор.
На 2-й стадии обработки тем же циркуляционным насосом во внутреннюю полость паковок из емкости (7) подают раствор серной кислоты концентрацией от 3 масс. % до 10 масс. % с температурой от 90°С до 98°С в течение от 30 до 80 минут, который, проходя через нить, довыщелачивает ее и снова возвращается в емкость (7). В растворе с концентрацией ниже 3 масс. % количество серной кислоты недостаточно для полного удаления Na2O из нити. Использование раствора с концентрацией более 10 масс. % нецелесообразно из-за увеличения расхода серной кислоты, промывных вод на единицу продукции. При температуре раствора ниже 90°С скорость реакции замедляется особенно на заключительной стадии процесса, что приведет к увеличению общего времени обработки. При температуре более 98°С ухудшаются условия и безопасность работы, так как растворы начинают закипать, усиливается паровыделение. Обработка в течение менее 30 минут недостаточна для полного удаления Nа2О. Обработка в течение 80 минут нецелесообразна, так как процесс к этому времени уже заканчивается. По достижении предельного порога насыщения продуктами реакции рабочие растворы серной кислоты в емкостях (6) и (7) заменяются на свежеприготовленные.
Согласно изобретению после окончания кислотной обработки принудительное прокачивание через нить сначала фильтровальной, затем обессоленной воды с целью отмывки проводят также, подавая их непрерывно под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, во внутреннюю полость паковок через нижний торец в количестве от 0,5 до 3,0 л/кг в минуту. Промывные воды отводятся в нейтрализатор.Количество воды менее 0,5 л/кг в минуту, как и в случае обработки кислотой, меньше пропускной способности паковок и не обеспечит равномерную промывку нити. Подача воды в количестве более 3,0 л/кг в минуту вызывает деформацию паковок.
Сушка нити может осуществляться на том же рабочем месте путем подачи под давлением во внутреннюю полость паковок горячего воздуха. Сушка также может осуществляться в другой рабочей камере, в которую по окончании отмывки переносится весь блок паковок, или на другом оборудовании.
Примеры осуществления способа.
Сначала паковки нити предварительно пропитывались охлажденным раствором серной кислоты. С этой целью раствор серной кислоты концентрацией 30 масс. % с температурой 18°С подавался из расходной емкости насосом-дозатором во внутреннюю полость перфорированных оправок в количестве 1 л/кг в минуту. Раствор подводился к нижнему торцу нижней паковки, продавливался через нити обеих паковок, равномерно пропитывая ее. Избыток раствора сливался самотеком в расходную емкость, не наполняя рабочую камеру.
По окончании предварительной пропитки на 1-й стадии кислотной обработки во внутреннюю полость паковок из расходной емкости аналогичным способом непрерывно подавался горячий раствор серной кислоты, который продавливался через нить, частично выщелачивая ее, и отводился самотеком из рабочей камеры снова в расходную емкость, не допуская наполнения рабочей камеры.
По окончании 1-й стадии обработки во внутреннюю полость паковок тем же насосом-дозатором подавалась фильтрованная вода в количестве около от 1,0 до 1,5 л/кг в минуту, и нить в течение от 1 до 3 минут отмывалась от раствора кислоты, удерживаемого нитью после 1-й стадии обработки. Промывная вода сливалась в нейтрализатор.
Далее на 2-й стадии кислотной обработки во внутреннюю полость паковок из расходной емкости снова непрерывно подавался горячий раствор серной кислоты, который, проходя через нить, довыщелачивал ее, и сливался самотеком в свою расходную емкость, также не наполняя рабочую камеру.
По окончании кислотной обработки паковки нити аналогичным образом отмывались сначала фильтрованной водой от кислоты, а затем обессоленной водой от фильтрованной воды. Количество воды в обоих случаях составляло от 1 до 2 л/кг в минуту. Нити отмывались на каждой стадии отмывки в течение от 10 до 20 минут до pH промывных вод, равном от 7,0 до 7,5 при отмывке фильтрованной водой, и удельной электропроводимости промывных вод менее 20 мкСм/см при отмывке обессоленной водой. Промывные воды самотеком сливались в нейтрализатор.
Сушка нити осуществлялась на установке КМ01 горячим сжатым воздухом, подаваемым во внутреннюю полость перфорированной оправки, который, проходя через нить, высушивал ее.
Параметры кислотной обработки на 1-й и 2-й стадиях, а также свойства полученной кремнеземной нити даны в таблице 1. В таблице разрывные нагрузки и массовая доля Nа2О указаны для верхнего, среднего и нижнего слоя обеих паковок. Свойства нити определялись в соответствии с ТУ 5952-153-05786904-99 «Нити кремнеземные».
*)коэффициент вариации разрывной нагрузки нити находится в пределах от 8% до 10%.
Данные таблицы 1 показывают, что при обработке стеклянной нити 11С6-50х1х4-13к по технологическим параметрам согласно изобретению при любой их вариации как на минимальном, так и максимально допустимом уровне остаточное содержание Nа2О в нити К11С6-180 находится в пределах от 0,18% до 0,30%, а разрывная нагрузка в пределах от 6,5 до 7.0 кгс. Отходы при перемотке нити около 2%, т.е. незначительные.
В таблице 2 представлены параметры обработки и свойства кремнеземной нити марки K11С6-180, полученной по способу согласно прототипу.
Параметры кислотной обработки по способу согласно прототипу и свойства полученной нити марки K11С6-180
Сравнение данных таблиц 1 и 2 показывает, что средняя разрывная нагрузка нити К11С6-180, полученной по предлагаемому способу, увеличилась по сравнению с нитью, обработанной согласно прототипу, с 5,7 кгс до 6,9 кгс, т.е. примерно на 20%, а коэффициент разброса отдельных значений (коэффициент вариации) снизился с (12-15) % до (8-10) %, что указывает на высокую стабильность показателя «разрывная нагрузка» нити, полученной согласно изобретению. Массовая доля Na2O в нити К11С6-180, полученной по предлагаемому способу, снизилась по сравнению со способом по прототипу в среднем с 0,41% до 0,25%, отходы при перемотке примерно в 2 раза ниже.
Таким образом, можно сказать, что предлагаемый способ позволяет получать кремнеземную нить высокого и стабильного качества по показателям «разрывная нагрузка» и «массовая доля Nа2О» по сравнению с нитью, полученной согласно прототипу.
Кроме того, расчеты показывают, что при многократном использовании растворов на обеих стадиях процесса до их максимального насыщения продуктами реакции, использовании раствора со 2-й стадии обработки на 1-й с последующей регенерацией отработанного раствора с 1-й стадии и возврата регенерированного раствора обратно в производство расход кислоты на единицу продукции можно снизить в 1,5-2 раза по сравнению с промышленным способом. Время отмывки нити, расход фильтрованной и обессоленной воды также может быть снижен в 1,5-2 раза.
На базе предлагаемого способа может быть создано современное высокопроизводительное оборудование (или линия), в котором все операции могут выполняться автоматически. Производительность такого оборудования может быть до 500 кг в смену. Стоимость продукции, полученной по предлагаемому способу, будет ниже.
По предлагаемому способу помимо кремнеземных нитей различной линейной плотности от 45 до 270 и выше текс можно также получать кремнеземные ровинги, ткани и другие материалы.
