ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 168
Скачиваний: 1
Неровнота нити по массе в зависимости от условий формования |
|||
изменяется в два-три |
раза, она оценивается, так же как и разно- |
||
толщинность волокон, |
коэффициентом |
вариации массы |
отрезков. |
Неровнота нитей, полученных при одинаковых условиях |
формова |
||
ния, зависит от длины |
взвешиваемых |
отрезков и от числа |
волокон |
в нити. Определение |
неровноты по массе при различных длинах |
||
взвешиваемых отрезков было проведено на двух паковках, от каж
дой из которых были последовательно |
отмотаны |
и |
взвешены |
|||
2000 отрезков длиной 0,1 м, 1000 отрезков |
длиной 0,5 м, а остаток |
|||||
размотан на отрезки длиной |
100 м. |
|
|
|
|
|
Ниже приводятся |
результаты измерений: |
|
|
|||
Длина взвешиваемого |
Неровнота по массе отрезков |
Неровнота |
по массе отрезков |
|||
отрезка, м |
нити на бобине № 1, % |
|
нити на бобине № 2, % |
|||
100,0 |
|
1,5 |
|
3, |
|
|
0,5 |
|
4,15 |
|
6,5 |
|
|
0,1 |
|
5,83 |
|
15,6 |
|
|
При уменьшении |
длины |
взвешиваемого |
|
отрезка нити от 100 до |
||
0,1 м показатель неровноты |
той же нити увеличивается |
примерно |
||||
в 3—4 раза. |
|
|
|
|
|
|
Исследовалось влияние числа волокон нити на ее неровноту. Для этого использовались нити, выработанные из одного стекло
плавильного сосуда при одинаковых технологических |
параметрах, |
но при разном числе волокон (рис. 6.4). Из рисунка |
видно, что |
с увеличением числа волокон неровнота нити снижается. По харак
теру |
кривой видно, что снижение неровноты за |
счет увеличения |
||
числа |
волокон в нити |
возможно |
только до определенного предела. |
|
Ниже |
сопоставляется |
неровнота |
нитей, полученных на 400-, 200- |
|
и 100-фильерных сосудах; С4оо = 0,8С2 оо=0,5Сюо, |
где С — неров |
|||
нота нити (в %) с числом волокон 400, 200 и 100. |
|
|||
Неровнота нитей, выработанных на различных заводах стек лянного волокна из сосудов одинаковой конструкции, примерно
одинакова и изменяется в следующих |
пределах |
(для отрезков дли |
||
ной 100 м) : |
|
|
|
|
|
|
Толщина нити, |
Неровнота, % |
|
|
|
текс |
|
|
|
|
|
|
|
100-фильерный |
сосуд |
6,6 |
|
1,9—3,7 |
200-фильерный |
сосуд |
13 |
|
1,3—2,9 |
400-фильерный |
сосуд |
26 |
|
0,9—2,0 |
Необходимо различать внутреннюю |
(в пределах одной паковки) |
|||
и внешнюю неровноту нитей (с различных паковок). Все приве денные выше показатели относятся к внутренней неровноте нитей. Внешняя неровнота, как правило, несколько выше внутренней.
Прочность стеклянной нити. |
Прочность нити |
составляет |
|
60—80% от прочности |
образующих |
ее волокон. Коэффициент ис |
|
пользования прочности |
волокон в нити зависит от условий испыта |
||
ния нити на разрыв. Он понижается при повышении |
влажности |
||
окружающей среды и значительном повышении температуры (выше
108
Рис, 6.2. Изменение массы ЮСКметровых отрезков по длине нити:
(2 — отрезки длиной 100 м; б |
ртрезки длиной 0,5 м. |
<^ <=> |
^ |
Ca |
ш'пшпндомезс/шо ѵэзѵм
250 °С), а также при увеличении длины испытываемого отрезка нити. Например, показано, что при увели чении длины отрезка нити от 5 до 560 мм ее прочность снижается вдвое. Особенно сильное влияние на прочность нити оказывает количест во содержащегося в ней замасливателя и его состав. Для незамасленной нити коэффициент использова ния прочности волокон составляет всего 20%.
Малый коэффициент использова ния прочности отдельных волокон обусловлен свойствами самой нити как системы, состоящей из большо го числа неоднородных по диаметру волокон, характерной особенностью которых является разброс значений прочности даже при одинаковом ди аметре. При приложении растягива ющих усилий происходит неодновре менный разрыв волокон в нити и соответственно снижение коэффици ента использования суммарной прочности волокон. Механизм раз рушения нити можно представить так. Вследствие малой зависимости модуля упругости стеклянных воло кон от диаметра при одинаковой на грузке волокна большего диаметра будут удлиняться меньше и разру шаться в первую очередь. После разрушения этой группы волокон всю нагрузку воспримут остальные волокна, которые будут удлиняться до разрушения следующей группы волокон большего диаметра, и т. д. Разрыв всей нити произойдет в мо мент, когда суммарная прочность оставшихся в нити волокон станет ниже приложенной нагрузки.
Пропитка нити замасливателями или другими клеящими веществами эффективно повышает ее прочность. Стандартный замасливатель типа «парафиновая эмульсия» увеличи вает коэффициент использования
110
прочности волокон до 70%- Полная проклейка нити эпоксифенольными и некоторыми другими смолами позволяет довести коэффици ент использования до 100%- Характер разрушения проклеенной ни ти существенно отличается от рассмотренного выше. До тех пор, пока силы сцепления между волокнами превышают приложенную
, Диаметр Волокна, мкм |
Число |
болокон |
6 |
нити. |
Рис. 6.3. Кривые распределения диа- |
Рис. 6.4. Зависимость неровноты нити |
|||
метра волокна в различных сечениях |
от числа |
волокон |
в |
ней. |
нити. |
|
|
|
|
нагрузку, все волокна работают одновременно, и нить представля ет собой монолит. При этом часть приложенной нагрузки затрачи вается на удлинение волокна, а другая — на преодоление сил сцеп ления между волокнами. Если силы сцепления малы, то происхо дит разрыхление нити, и дальнейшее ее разрушение протекает ана логично рассмотренной выше схеме для несклеенной нити.
При определении величины прочности одной и той же нити на блюдается большой разброс разрывных усилий. Такой разброс сохраняется и для полностью проклеенной нити, т. е. разброс прочностных характеристик связан не только с одновременностью работы отдельных волокон в нити. Основной причиной колебания прочности нити при испытании на разрыв является разнотолщинность нити по длине. Прочность нити определяют на отрезках дли ной 0,5 м, для которых отклонения по толщине могут достигать 30%. В этих же пределах изменяется прочность нити. Было уста новлено, что не только разброс значений разрывной нагрузки по длине нити, но и разрывная длина зависят от неровноты нити; раз рывная длина тем больше, чем меньше «еровнота нити.
Г Л А В А 7
ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕКЛА НА ПРОЦЕСС ФОРМОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО
СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА
Физико-химические свойства стекла (характер изменения вяз кости, поверхностное натяжение, кристаллизационная способность, однородность и др.) определяют принципиальную возможность формования стеклянного волокна, аппаратурное оформление про цесса и показатели его производства.
Свободная струя любой жидкости, в том числе и стекломассы, сохраняет свею форму при определенных соотношениях вязкости и поверхностного натяжения. Под действием сил поверхностного натяжения свободная струя маловязкой жидкости распадается на отдельные утолщения, связанные перемычками. А затем, если вяз кость жидкости остается малой, утолщения превращаются в от дельные шарообразные капли. С увеличением вязкости распад жидкой струи затрудняется, и она приобретает способность растя гиваться в тонкие нити. Показателем способности жидкости к вытя гиванию в волокно может служить отношение ее вязкости г) к по верхностному натяжению у .
Ниже сопоставляются значения вязкости, поверхностного натя жения и способность некоторых веществ к вытягиванию в нить:
Вещество |
Вязкость, пз |
Поверхностное |
, |
|
натяжение, |
|
спосооность |
||
|
|
дин/см |
к |
вытягиванию |
Вода |
0,010 |
73,0 |
0,00014 |
|
Масло |
1,0 |
33,0 |
0,03 |
|
Глицерин |
10,0 |
65,0 |
0,15 |
|
Стекломасса при температуре, °С |
|
|
|
|
1400 |
100,0 |
300,0 |
0,33 |
|
1300 |
250,0 |
301,0 |
0,8 |
|
1200 |
600,0 |
302,0 |
2,0 |
|
1100 |
2000,0 |
305,0 |
6,5 |
|
1000 |
8000,0 |
308,0 |
21,0 |
|
Поверхностное натяжение стекломассы в интервалах темпера |
||||
тур 1100-—1400°С изменяется |
незначительно, поэтому |
способность |
||
к волокнообразованию зависит от вязкости стекломассы. При малой вязкости стекломассы (высокой температуре фильерной пластины) наблюдается только капельное истечение стекломассы и процесс формования осуществить не представляется возможным. При повы шении вязкости наступает момент, когда вытягивание волокна ста новится осуществимым, но при этом наблюдаются «проскоки» стек л а (заметные на глаз утолщения волокна). Вязкость и температура стекломассы на выходе из фильеры, соответствующие этим явле ниям, рассматриваются как нижний предел рабочего интервала вязкости и верхний предел рабочего интервала температур. При дальнейшем увеличении вязкости вместе с ростом отношения г\/у повышается и способность стекломассы к волокнообразованию.
112
Однако возрастание вязкости сопровождается увеличением напря жений, которые развиваются в стекломассе в процессе ее формова ния и при достижении определенной величины препятствуют про должению процесса вытягивания. Вязкость и температура, соответ ствующие этим явлениям, рассматриваются как верхний предел рабочего интервала вязкости и нижний предел рабочего интервала температур. Значения вязкости и температуры, характеризующие рабочие интервалы выработки волокна, определяются для стекло массы на выходе из фильеры; их величина зависит от условий охлаждения стекломассы в подфильерной зоне.
В отсутствие охлаждающих устройств рабочий интервал вязко сти составляет примерно 103'2—103'8 пз. Такая вязкость должна быть достигнута при сравнительно низкой температуре (менее 1250°С) для увеличения срока службы платинородиевого сплава, используемого в качестве материала для стеклоплавильных сосу дов.
Рабочий интервал температур, соответствующий рабочему интер валу вязкостей, должен быть сравнительно широким (50—100 °С), так как это позволяет более тонко регулировать расход стекло массы.
Температура, при которой в стекле начинают появляться види мые под микроскопом кристаллы, должна быть ниже рабочего ин тервала температур, по крайней мере той температуры, при кото рой происходит формование волокна. В противном случае в стек лоплавильном сосуде могут образоваться кристаллы, вызывающие обрыв волокон и снижение их прочности. Желательна также малая скорость кристаллизации стекла, так как это дает возможность изменять температуру в стеклоплавильном сосуде в более широких пределах.
Существенное влияние на процесс формования непрерывного стеклянного волокна оказывает скорость твердения стекла. Для массивного стекла установлено следующее: 1) чем круче кривая зависимости вязкости стекла от температуры, тем выше скорость твердения стекла; 2) скорость твердения стекол, не содержащих красящих окислов (за исключением М п 2 0 3 ) , мало зависит от их химического состава и определяется главным образом их тепло проводностью и теплоемкостью; 3) добавка красителей, вызываю щих поглощение инфракрасных лучей, значительно увеличивает скорость твердения внешних слоев стекла при одновременном сни жении скорости твердения внутренних слоев; 4) скорость тверде ния стекла зависит от его массы, величины отношения поверхно сти стекла к его массе, а также от температуры и скорости движе ния окружающей среды.
Скорость твердения стекломассы в процессе формования волок на определяется характером изменения вязкости с температурой (рис. 7.1) и продолжительностью охлаждения стекломассы (про должительностью формования волокна). Для стандартных про мышленных сосудов продолжительность формования волокна опре-
8—1277 |
113 |
