Файл: Производство стеклянных волокон и тканей..pdf

В В Е Д Е Н И Е

КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН ПО ВИДАМ ИЗДЕЛИЙ

Стеклянным называют химическое неорганическое волокно, из­ готовленное различными способами из расплавленного стекла.

Стеклянное волокно обладает редким сочетанием свойств •— высокой прочностью на изгиб, растяжение и,«-£жатие, негорю­ честью, температуроустойчивостыо, низкой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию, сравни­

Стеклянное волокно способно пропускать свет, обладает полупро­ водниковыми свойствами, прозрачно для радиоволн и поглощает рентгеновские и более коротковолновые лучи.

На основе стекловолокнистых материалов изготавливают тыся­ чи различных видов изделий, которые не только заменяют с высо­ кой эффективностью традиционные материалы (натуральные и ис­ кусственные волокна, лучшие марки стали и цветные металлы, строительные материалы и т. д.), но и имеют самостоятельное зна­ чение и области применения.

Изделия из стеклянного волокна

Различают два вида стеклянных волокон: непрерывное, со­ стоящее из упорядоченно расположенных одиночных волокон боль­ шой длины (сотни и тысячи метров), и штапельное, состоящее из коротких отрезков (до 50 см) одиночных волокон (штапелек). По внешнему виду непрерывное стеклянное волокно напоминает нату­ ральный шелк или нити из искусственных волокон, а штапельное — хлопок или шерсть. Из непрерывного волокна получают однона­ правленные волокна, тканые материалы, нетканые материалы и волоконные световоды.

Однонаправленное стеклянное волокно представляет собой короткие пряди волокон или нитей, срезанных с бобин. Длина од­ нонаправленного волокна зависит от периметра бобины или бара­

9

занные с барабана,— диаметр 12—25 мкм и длину до 2,5 м. Из более тонких волокон получают теплоизоляционные материалы, фильтры, а также наполнители для стеклопластиков, из утолщен­ ных однонаправленных волокон — вату, маты, прошивные и не- прошивные полосы, маты, покрытые стеклотканью, сепараторные пластины.

работки стеклянного волокна: размотки нити с бобин с первичной круткой, трощения нитей и вторичной их крутки и ткачества. Таким способом получают ткани, сетки, ленты, колпаки и другие тек­ стильные изделия. На ткацких станках можно перерабатывать некрученые нити в комбинации с кручеными и без них (жгутовые ткани). Для обмотки проводов, прошивки холстов применяют кру­ ченые нити.

Стеклянное волокно для текстильной переработки должно иметь диаметр 3—14 мкм. Волокна большего диаметра характеризуются пониженной прочностью на изгиб и чаще ломаются при текстиль­ ной переработке, что затрудняет обслуживание оборудования и

.снижает качество текстильных материалов.

•Г ; Иетканые материалы из непрерывного стеклянного волокна.

K'-Ітим относят жгуты, холсты из рубленых и непрерывных нитей, ленты из склеенных нитей, стекловолокнистые анизотропные ма­ териалы.

Жгут представляет собой прядь, состоящую из большого числа стеклянных нитей.

Холсты — рулонные нетканые материалы. В жестких холстах хаотически расположенные нити или обрезки нитей скреплены смо­ лами, в мягких холстах — механической прошивкой.

При упорядоченной намотке или протяжке нитей или жгутов с одновременным нанесением связующего получают анизотропные материалы, свойства которых различны в разных направлениях. Эти материалы могут быть как рулонными — при непрерывном спо­ собе производства, так и листовыми — при периодическом. Стеклян­ ные волокна, используемые для нетканых материалов, имеют диа­ метр до 20 мкм.

Волоконные световоды, изготовленные из оптических волокон, обладают свойством передавать световую энергию. Светопроводящие непрерывные волокна имеют наружную оболочку с низким коэффициентом преломления и световедущую жилу с более высо­ ким показателем преломления. Прохождение света по стеклянно­ му волокну происходит при полном внутреннем отражении, что обеспечивает прохождение света по жиле с небольшими потерями. Пучок оптических волокон называется световодом для передачи изображения, если торцы плотно уложенных волокон на обоих кон­ цах световода строго идентичны. Если же световоды предназначе-

10

ны только для передачи света, достаточно плотно уложить волокна на торцах, и нет необходимости в регулярной и одинаковой их укладке на торцах световода.

Изделия из штапельного стеклянного волокна

Из штапельного стеклянного волокна вырабатывают изделия, в которых используются волокна различного диаметра и длины (длинноволокнистые и коротковолокнистые).

В зависимости от диаметра различают следующие виды шта­ пельного волокна:

Изделия из коротковолокнистых штапельных волокон. К ним относят вату, рулонные материалы, маты, плиты и скорлупы. Всеэти изделия состоят из хаотически перепутанных стеклянных воло­ кон. Волокно, осажденное вместе с синтетическими материалами на .конвейерной ленте, после обработки принимает вид непрерывно­ го ковра толщиной 20—100 мм, а на конвейере с фасонной лентой получаются различного вида скорлупы с профильной выемкой по оси.

Рулонный материал представляет собой длинный кусок ковра,

прерывного стеклянного волокна, при этом толщина их может быть

относят холсты, сепараторные пластины, бумагу. Эти материалы отличаются малой толщиной (0,5—1,5 мм), они могут быть свер­ нуты в рулоны или нарезаны на пластины. Для повышения ме­

Свойства изделий из штапельного стеклянного волокна в зна­ чительной степени зависят от диаметра волокна, состава стекла и вида связующего материала.

11

КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКЛЯННЫХ волокон ПО СПОСОБАМ ПРОИЗВОДСТВА

Способы выработки стеклянного волокна классифицируют, ис­ ходя из двух основных -принципов его формования: 1) утонения струйки стекломассы и превращения ее в непрерывное волокно и 2) разделения и расчленения струи расплавленного стекла при одновременном вытягивании коротких волокон.

Волокно из струйки стекломассы вытягивается механическим путем или с помощью воздуха или пара. Каждый из этих способов может быть одностадийным или двухстадийным. При двухстадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стеклопла­ вильных сосудов или печей, питаемых стеклянными шариками, штабиками или эрклезом; при одностадийном процессе — из стек­ ловаренных печей, питаемых шихтой.

Для механического вытягивания волокна используют бара­ баны, съемные бобины, вытяжные валки, колеса или прядильные головки, для вытягивания воздухом или паром — дутьевые головки.

Способы разделения струи расплавленного стекла условно де­ лят на три группы: способы раздува, центробежные и комбини­ рованные. К первой группе относятся способы вертикального и горизонтального раздува паром, воздухом или горячими газами

дутьевой (ЦД) . Ниже приводятся схемы установок для получения непрерывного и штапельного стеклянных волокон.

Схема агрегата СПА-Зс для получения непрерывного стек­ лянного волокна двухстадийным способом показана на рис. 1. Стеклянные шарики из бункера / автоматически подаются в стек­ лоплавильный сосуд 3 и расплавляются в нем. Стекломасса, вы­ текающая из фильер, растягивается в волокна при помощи нама­ тывающего механизма 7. Стеклянные волокна формируются в нить в замасливающем устройстве 4 и наматываются с большой ско­ ростью на съемную бобину 6. Этим способом получают волокна текстильного назначения диаметром 3—14 мкм.

Двухстадийный способ применяется также для получения штапелированной пряжи (рис. 2). При этом волокна 2, получаемые из стеклоплавильного сосуда /, не соединяются в комплексную нить*, а вытягиваются параллельно, смачиваются замасливателем и на­ матываются на вращающуюся конусную головку прядильной ма­ шины 4. С торца конусной головки волокна сходят в виде штапелированной пряжи, повторно замасливаются и наматываются на бумажные шльзы крестовой намоткой. Штапелироваюная пряжа

* Здесь и далее для краткости комплексную нить будем называть нитью (термин, принятый в промышленности химических волокон).

12