Отчет по практике в ОАО «СТЕКЛОНиТ»

   1.2 Физико-механические  свойства стекловолокна 

   Гибкость  стеклянного волокна [7]. Под гибкостью стеклянного волокна понимается способность волокна деформироваться под влиянием приложенного изгибающего усилия. От его гибкости зависит возможность текстильной переработки волокна. Стеклянное волокно обладает сравнительно малой гибкостью, и это является его существенным недостатком.

   Опытным путем установлена зависимость  величины гибкости стеклянного волокна  от его диаметра. Стеклянное волокно  диаметром больше 12мк уже с большим  трудом перерабатывается на обычных  текстильных машинах, т.к. гибкость его уменьшается с увеличением диаметра.

   Жесткость стеклянного волокна. Под жесткостью стеклянного волокна понимается способность его сопротивляться деформации. Жесткость стеклянного волокна определяется величиной изгибающего усилия и связана с диаметром волокна прямой зависимостью: чем больше диаметр волокна, тем оно более жесткое.

   Химическая  стойкость стеклянного волокна. Под химической стойкостью стеклянного  волокна понимают способность его  противостоять действию различных сред, например, нейтральных, кислых и щелочных растворов. Химическая стойкость стеклянного волокна зависит прежде всего от состава стекла. Стеклянные волокна из бесщелочного стекла характеризуются высокой химической стойкостью к воде и нейтральным растворам, но низкой стойкостью к щелочным и кислым растворам. Волокна из щелочного стекла, наоборот, обладают высокой стойкостью к кислотам (исключение составляют фосфорная и плавиковая кислоты) и недостаточной стойкостью к воде, влажному воздуху и щелочам при повышенных температурах. Необходимо также подчеркнуть, что стеклянное волокно обладает сильно развитой поверхностью, тем большей, чем тоньше волокна. По данным ВНИИ стеклянного волокна, волокна меньшего диаметра являются менее химически стойкими, чем волокна большего диаметра, поэтому для фильтрации целесообразнее применять стеклянные волокна большего диаметра.

   Стеклянное  волокно не корродирует в соленой  и морской воде, а также в  кипящей воде. Оно абсолютно стойко к действию любых микроорганизмов; не чувствительно к ультрафиолетовым лучам.

   Прочность стеклянного волокна зависит  от состава стекла. Волокна из бесщелочного (алюмоборосиликатного) стекла примерно на 20% прочнее волокон из щелочного (известково-натриевого) стекла и на 50% прочнее свинцового стекла. Прочность стеклянного волокна в ряде случаев увеличивается с уменьшением диаметра волокна. Так, по данным ряда исследований, прочность стеклянного волокна диаметром 7мк. составляет 2,3МПа , прочность стеклянного волокна диаметром 3,2мк – 3,3МПа .

   

Рисунок 1.2 - Изменение предела прочности  стеклянного волокна при растяжении в зависимости от его диаметра

   По  данным французской фирмы Компэн-Кераль прочность стеклянного волокна диаметром 20мк равнялась 30 кгс/мм², диаметром 5мк - 250кгс/мм², а диаметром 2мк - 600 кгс/мм² (рисунок 1.2) [6] . Из сравнения прочностей различных волокон видно, что стеклянное волокно значительно прочнее других волокон и материалов.

   Температуростойкость  стеклянного волокна. Это очень  важное свойство волокна. Стеклянное волокно, применяемое для теплоизоляции, выдерживает температуру до 450-550°С; при более высокой температуре и давлении 200 кгс/мм² появляются остаточные деформации. Температуростойкость зависит от химического состава стекла. Исследования показали, что при низких температурах (около -180°С) прочность стеклянного волокна максимальная. При повышении температуры до 100°С прочность сначала снижается, а затем снова повышается и остается достаточно высокой. Поэтому изделия из него не разрушаются при высоких температурах.

   В настоящее время освоено производство стеклянного волокна с содержанием до 96-97% окиси кремния. Различные изделия из такого волокна (вата, лента, войлок, ткани) обладают температуростойкостью до 1000°С.

   Температуростойкость  каолинового и кварцевого волокон  составляет около 1100°С при достаточно длительной выдержке и 1400-1500°С при кратковременной выдержке.

   Огнестойкость стеклянного волокна. Стекло, а, следовательно, и стеклянное волокно по своей  природе огнестойки. По сравнению  с другими материалами огнестойкость  их исключительно высока.

   Гигроскопичность  стеклянного волокна. Стеклянное волокно  обладает очень малой способностью впитывать в себя влагу (не более 0,2%), поэтому гигроскопичность его очень мала. Это дает возможность применять его в условиях повышенной влажности. Скорость испарения влаги превосходит в 10 раз скорость насыщения влагой стеклянного волокна.

   На  рисунке 1.3 приведены сравнительные  данные, характеризующие гигроскопичность стеклянного волокна и некоторых электроизоляционных материалов. 
 

   .

   I - натуральный  шелк; II - хлопок; III - гидрофобизированный  хлопок; IV - гидрофобизированный натуральный шелк; V - стеклянное волокно; VI - гидрофобизированное стеклянное волокно.

Рисунок 1.3 - Гигроскопичность стеклянного волокна  и других электроизоляционных материалов

   Теплозвукоизоляционные  и диэлектрические свойства стеклянного  волокна. Стеклянное волокно - плохой проводник  электричества и звука (оно поглощает  до 90% звуковой энергии). Коэффициент  теплопроводности его значительно  ниже коэффициента теплопроводности других материалов.

   Вибростойкость  стеклянного волокна. Большая вибростойкость стеклянного волокна дает возможность  широко применять изделия из него в авиастроении, автомобилестроении, кораблестроении и на железнодорожном  транспорте

   Стойкость стеклянного волокна к атмосферным  воздействиям и загниванию. Вследствие химической стойкости стеклянное волокно  мало подвергается воздействию атмосферных условий и гниению. Поэтому оно может служить хорошим защитным средством от коррозии.

   Морозостойкость стеклянного волокна - способность  влажного материала выдерживать  многократное попеременное замораживание  и оттаивание без значительного снижения прочности и видимых признаков разрушения. По данным испытаний установлено, что прочность стеклянного волокна до и после замораживания оставалась одинаковой.

   К отрицательным свойствам стеклянного  волокна следует отнести недостаточную его стойкость к истиранию. На практике наблюдается «сечка» волокна - результат перетирания волокон пальцами рабочих или металлическими поверхностями. Такое «сеченое» (перетертое) волокно или нить имеет малую прочность. Стеклянное волокно также плохо противодействует ударам. 
 

   1.3  Выбор технологического процесса  и оборудования 

 

   

   

 

   

   

 
 

   Рисунок 1.4 - Схема технологического процесса

   Стеклянные  шарики и гранулы, транспортируемые из системы мойки конвейером 1 (рисунок. 1.5), подаются через течку 2 в расходный бункер 3, из которого самотеком движутся по лотку 4 и далее через кассету 5 в сосуд 6.

   Образующийся  в плавильной камере 7 расплав поступает  через гомогенизационную камеру 8 в нижнюю выработочную камеру 9 сосуда и далее свободным истечением из фильер 10 попадает в зону формования, снабженную подфильерным холодильником 11.

   

   1 - конвейер; 2 - течка; 3 - расходный бункер; 4 - лоток; 5 -кассета; 6 - сосуд; 7 - плавильная камера; 8 - гомогенизационная камера; 9 - выработочная  камера сосуда; 10 - фильеры; 11 - подфильерный холодильник; 12 - прядь волокон; 13 - валковое замасливающее устройство; 14 - нитесборник; 15, 18 - бобинодержатели; 16 - наматывающий аппарат; 17 - раскладчик.

   Рисунок 1.5 - Технологическая схема процесса стеклопрядения [7].

   В исходной стадии технологического процесса поступающий через фильеры 10 расплав  накапливается непосредственно  у их среза, образуя капли, которые  по достижении определенной массы стекают  вниз, увлекая за собой заправочные  волокна. Оператор собирает заправочные (грубые) волокна в пучок, дозаправляет отдельные (незатравленные) волокна и заправляет прядь 12 после ее контакта с валиком замасливающего устройства 13 в нитесборник 14 и далее на пусковой бобинодержатель 15 наматывающего аппарата 16. Требуемая укладка нити на паковке обеспечивается раскладчиком 17. По истечении цикла намотки нить переводится на второй бобинодержатель 18, а намотанная паковка снимается, облагораживается (находится конец нити, отматывается грубое волокно) и отправляется на контроль. После проверки соответствия текса нити и ее качественных показателей заданным, паковки отправляются на склад готовой продукции. 
 

   1.4  Описание этапов технологического  процесса получения непрерывного стеклянного волокна 

   Плавление стеклошариков осуществляется в  плавильной камере при температуре 1350–1370°С [6], при которой активно протекают процессы химического растворения неоднородных областей в основной массе стекла. Специальной системой экранов достигается активное перемешивание расплава, а установкой гомогенизационных сеток на пути движения расплава обеспечивается его тонкое «прочесывание», активизирующее процесс усреднения состава текла по всему объему выработочной камеры.

   Истечение расплава из фильер. Поступивший в зону выработки расплав свободно истекает из фильер, образуя у их среза затвердевающие капли стекла, которые по достижении массы 0,5-1,0г стекают вниз, увлекая за собой заправочные волокна . Под действием текущего усилия формирующий объем стекла принимает форму луковицы с верхним диаметром, равным внутреннему диаметру фильеры, и нижним диаметром, равным толщине элементарного волокна. При выработке стеклонити толщиной 36 текс диаметр фильер - 1,5мм, количество фильер в стеклоплавильном сосуде 400 шт., диаметр элементарного волокна - 7мкм.

     Затем происходит охлаждение стеклянных волокон.Продолжительность стекла в зоне формования составляет 0,2-1,0с. Вследствие малого объема луковицы и больших скоростей движения стекломассы достигаются высокие скорости охлаждения. Большая скорость охлаждения расплава в луковице, особенно в ее вершине, приводит к повышению на 50–100°С температуры стеклования, вследствие чего фиксируется более высокотемпературная и более однородная структура в стеклянном волокне, что обуславливает его высокие прочностные характеристики.

   Продолжительность охлаждения стеклянных волокон от температуры  стеклования до температуры окружающей среды составляет 0,05-0,1с.

   После охлаждения пучок стеклянных волокон  вступает в контакт с замасливающим устройством и далее поступает в нитесборник.

   Наматывание нитей осуществляется на наматывающем аппарате НАС-2. Паковка формируется вращением раскладчика и его медленным перемещением вдоль бабинодержателя. В конце каждого цикла намотки системой механической сигнализации включается поворот стола на 180°, в результате чего запасной переводится в рабочее положение, а оператор палочкой помогает нити захлестнуться на бабину.