Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ехнологи€ получени€




—“≈ ЋяЌЌџ≈ ¬ќЋќ Ќј (—¬)

1. ѕрирода —¬ и способы получени€

2. ¬иды и формы —¬

3. ќсновные свойства —¬

4. јссортимент и применение

5. ¬ысокосиликаты (кварцевые волокна)

 

Ѕолее 3500 лет человечеству известно о возможности выт€гивани€ различных изделий из расплавленного стекла. ¬ XIX в. было теоретически предсказано, что стекло, выт€нутое в длинное волокно, пригодно дл€ использовани€ в различных текстильных издели€х. ќднако промышленного производства стекловолокон реально не существовало до 1939 г. Ќачало коммерческого выпуска стекловолокон св€зано с образованием фирмы Ђќуенз  орнинг файберглассї.

—¬ сочетают сравнительно малую плотность с высокими теплостойкостью, химической стойкостью и прочностью, низкой теплопроводностью и коэф. термического расширени€, они негорючи, стойки к биологическому воздействию.

“ехнологи€ получени€

»звестно два основных вида —¬: непрерывное и штапельное. ƒл€ первого характерны неограничено больша€ длина, пр€молинейность и параллельное расположение волокон в нити; дл€ второго - небольша€ длина, извитость и хаотическое расположение волокон в пространстве.

—уществуют три основных способа получени€ стекловолокна:

1)выт€гивание волокон из расплавленной массы через фильеры (одностадийный процесс);

2)выт€гивание волокон из стекл€нных штабиков при их разогреве (двухстадийный процесс);

3) получение штапельного волокна путем расчленени€ струй стекломассы под воздействием центробежных сил или потоков воздуха, газа, пара.

Ќепрерывные —¬ изготавливаютс€ выт€гиванием волокон из расплавленной стекломассы через фильеры одно- или двух-стадийным способом либо из стекл€нных штабиков. Ўтапельное волокно формуетс€ путем выт€гивани€ непрерывного —¬ на струи расплавленного стекла с последующим разрывом его на отрезки ограниченной длины (способ воздушного выт€гивани€) или разделением струи (пленки) расплавленного стекла на отдельные объемы, раст€гиваемые в короткие волокна раздувом (дутьевой способ), центробежным или комбинированным способами.

—остав стекла определ€ет способ, услови€ формовани€ и область применени€ —¬. ƒл€ технического назначени€ —¬ получают из стекол различных составов (таблица 1), —¬ высокопрочные высокомодульные, с низкой и высокой диэлектрической проницаемостью, полупровод€щие и другие - из стекол специальных составов.

“аблица 1 - —остав стекловолокон, %

—остав ћарка стекла
ј (высоко-щелочное) —(химически-стойкое) (электроизо-л€цнонное) S (высоко-прочное)
ќкись кремни€ 72,00 64,6 54,3 64,20
ќкись алюмини€ 0,6 4,1 15,2 24,80
ќкись железа Ч Ч Ч 0,21
ќкись кальци€ 10,00 13,2 17,2 0,01
ќкись магни€ 2,5 3,3 4,7 10,27
ќкись натри€ 14,2 7,7 0,6 0,27
ќкись кали€ Ч 1,7   Ч
ќкись бора Ч 4,7 8,0 0,01
ќкись бари€ Ч 0,9 Ч 0,20
ѕрочие вещества 0,7 Ч   Ч.

Ѕольшую часть стекловолокон получают одностадийным методом.  варцевый песок, известн€к, борна€ кислота и другие компоненты (глина, уголь и шпаты) перемешиваютс€ и плав€тс€ в высокотемпературных печах. “емпература плавлени€ дл€ каждой композиции сво€, но в среднем она составл€ет ~ 1260∞—. –асплав стекла поступает непосредственно в оборудование дл€ расплавного формовани€ (рисунок 1).

1 - глина; 2 - известн€к; 3 - уголь; 4 - кварцевый песок; 5 - флюорит; 6 - борна€ кислота; 7 - автоматические дозаторы: 8 - смеситель; 9, 10 - бункера; 11 - шнековый питатель; 12 Ц ванна; 13 - секци€ приготовлени€ замасливател€ (шлихты); 14 - платиновые фильеры (бушинги с электронагревом и автоматическим управлением); 15 Ч замасливатель; 16 - высокоскоростное намоточное устройство; 17, 27 - посты контрол€ и взвешивани€; 18 - камера дл€ кондиционировани€ волокна; 19 - крутильные машины; 20 - участок отделки и упаковки пр€жи; 21 - участок термообработки; 22 - шпул€рники; 23 - намоточна€ машина дл€ ровинга; 24 - резальна€ машина; 25 - ровинг; 26 - резаное волокно (штапель); 28 - участок упаковки; 29 - участок отгрузки продукции

–исунок 1 - —хема одностадийного получени€ стекловолокна:

Ќепрерывные волокна получают из предварительно расплавленного стекла на аппаратах дл€ выт€жки стекловолокон (емкость дл€ расплавленного стекла из платинового сплава называетс€ бушингом - стеклоплавильный сосуд, имеющий форму лодочки). ѕод действием гидростатического давлени€ расплав стекла вытекает через тонкие отверсти€ фильеры диаметром 0,8...3,0 мм в днище бушинга. Ёкструдируемые из каждого отверсти€ струи, подвергают интенсивному механическому раст€жению до диаметра 3...19 мкм, после закалки в подфильерном холодильнике (в потоке вод€ных брызг) собирают в нить и пропускают через зону, в которой на волокно наноситс€ покрытие - замасливатель, повышающий компактность нити.

—обранные в единый пучок элементарные волокна называют одиночной нитью или Ђстренгаї. —корость выт€гивани€ готовой нити стекловолоконной стренги составл€ет от 20 до 50 м/с. ѕр€дильный кулич кондиционируетс€ или проходит сушку дл€ дальнейшей переработки в товарную продукцию.

ƒл€ получени€ штапельного стекловолокна расплавленна€ стекломасса, вытекающа€ из отверстий фильеры, выт€гиваетс€ и разрываетс€ в струе воздуха. ¬олокна длиной 200... 380 мм собираютс€ вместе на вращающемс€ барабане и объедин€ютс€ в стренгу. «атем стекловолокно проходит кондиционирование или сушку, если это необходимо дл€ дальнейших технологических процессов.

 аждое элементарное волокно, выт€гиваемое из отверстий фильеры, должно контролироватьс€ дл€ обеспечени€ стабильности размеров и свойств как элементарных волокон, так и стренг. Ётот контроль достигаетс€ с помощью регулировани€ в€зкости и температуры расплава стекломассы, а также скорости выт€жки (скорости приема нити или скорости истечени€ струи). —ледовательно, можно получать большее число волокон различной тонины, мен€€ число отверстий в бушинге и услови€ выт€жки.

ѕри двухстадийном процессе расплав перерабатываетс€ в начале в стеклосферы, которые затем поступают в плавильные печи. ѕосле вторичной плавки расплав подаетс€ на установки дл€ формовани€.

’арактеристики р€да комплексных нитей из стекла различного состава приведены в таблице 2.

“аблица 6 Ц ќсновные характеристики крученных комплексных нитей

ћарка “ехническа€ документаци€ Ћинейна€ плотность, текс  рутка, кр/м “ип замасливател€, потери при прокаливании, % (масс.)
Ќити из алюмоборосиликатного стекла
Ѕ—6-2бх1х4(у) “”6-11-116-75 104±12 100±10 ѕЁ н/б 2,0
Ѕ—5-3,4х1х2-80 “”6-11-383-76 6,8±0,5 150±15 є 80 0,8-2,0
Ќити из бесщелочного безборного стекла “-273ј
“—8-26х1х4 “”6-11-431-77 104±6   ѕЁ1,5-0,5
“—8-26х1х2 “о же 52±4   ѕЁ1,5-0,5
Ќити кремнеземные из стекла є 11
 ѕ—6-180 ќ—“-ѕ-389-74 18ќ±14 150±10  
 ѕ—6-180-13 “о же “о же 150±10 є 13
 ѕ—6-170-Ѕј ќ—“-11 -389-74 170±20 150±10 є 13
Ќити кварцевые
 —11-7х4х« “”6-11-82-75   100±15 ѕЁ н/б 2,5
 —11-17x2x3 “о же   100±15 “о же

 

ќбозначение марки крученой комплексной нити, например: Ѕ—6-3,4х1х2 (150)-80; “—8-26х1х2;  11—6-180-Ѕј;  —11-17x4x3, состоит из трех частей:

1Ц тип стекла и номинальный диаметр элементарной нити (волокна), где Ѕ Ц бесщелочное алюмоборосиликатное, “ Ц стекло состава “-273ј,  11 Ц кремнеземные нити из стекла N11,   Ц кварцева€ нить, — Ц стеклонить непрерывна€, 6,8,6,11 Ц диаметр элементарной нити, мкм;

2 Ч номинальна€ линейна€ плотность комплексной нити (3,4;26;180;17), текс. ÷ифровое обозначение после знака "х": 1 Ч количество одиночных нитей в комплексной, 2 Ч количество скручиваемых одиночных нитей; цифры в скобках Ч количество кручений на 1 м нити;

3Ч тип замасливател€ (например, є 80). ѕри выработке нити на технологическом замасливателе из парафиновой эмульсии индекс в марке нити не указывают. ¬ кремнеземных нит€х: Ѕј Ч безусадочна€ аппретированна€ нить.

—текло €вл€етс€ аморфным материалом, занимающим по своим физико-механическим свойствам промежуточное положение между твердым телом и жидкостью. — одной стороны, оно не обладает кристаллической структурой твердого тела, с другой - не обладает текучестью, про€вл€ющейс€ в жидкост€х. ’имически стекла состо€т в основном из кремнеземной (SiO2) основы, существующей в виде полимерных цепочек (Ч SiO4 Ч). ќднако диоксид кремни€, т, е. кварц, требует высоких температур дл€ разм€гчени€ и выт€гивани€. ѕоэтому необходима модификаци€ состава дл€ снижени€ уровн€ рабочих температур, при которых стекломасса обладает в€зкостью, позвол€ющей проводить выт€жку нитей. —пособы модификации состава могут быть разделены по решению задач на две группы: получение стекол с определенными свойствами и приспособление к нуждам технологии.

¬ысокощелочные стекла (широко известные как натриевые или бутылочные стекла) €вл€ютс€ наиболее распространенными. ќни используютс€ в основном дл€ производства емкостей и листового стекла. ¬ысокощелочные композиции (известково-натриевое стекло), известные под маркой ј-стекла, выгодны дл€ получени€ волокон, обладающих высокой хемостойкостыо.

¬месте с тем высокое содержание щелочи в стекле определ€ет его невысокие электрические свойства, в то врем€ как хорошие электроизол€ционные свойства определили развитие стекол на основе низкощелочных композиций (алюмоборосиликаты), получивших наименование ≈-стекол. ¬ насто€щее врем€ из ≈-стекол изготовл€етс€ больша€ часть текстильного ассортимента стекловолокон.

ƒл€ специальных областей применени€, когда не подход€т волокна из ј - стекла и ≈-стекла, могут быть созданы композиции с необходимыми характеристиками.  огда требуетс€ особо высока€ хемостойкость, может быть использовано волокно из —-стекла (натрийборосиликатна€ композици€). ƒл€ создани€ волокон с высокими прочностными характеристиками (например, дл€ материалов несущих конструкций в самолето- и ракетостроении) используют S - стекла (C1-стекла) (магнийалюмосиликатные композиции). ѕовышение прочностных характеристик волокон из S-стекла приблизительно на 40 % относительно волокон из ≈ - стекла €вл€етс€ результатом более высокой прочности исходной композиции.  роме того, S - стекла имеют более высокую теплостойкость, нежели ≈ Ц стекла. ¬олокна из S - стекла обладают нар€ду с высоким качественным уровнем свойств довольно умеренным уровнем стоимости.

ќбразцы специальных композиций стекол создаютс€ дл€ исследовани€ возможности создани€ материалов со специальными свойствами.

 омпозици€ ћ-стекла позволила получать стекловолокна с высоким модулем упругости (≈ = 11« √ѕа). ќднако присутствие берилли€ (окиси, берилли€) преп€тствует созданию коммерческой продукци€.

Ќизкие диэлектрические свойства D-стекол послужили причиной исследовани€ возможности их применени€ в электронике. ќни обладают низкой диэлектрической проницаемостью, по сравнению с ≈-стеклами и могут найти применение при создании обтекателей антенн радиолокаторов.

L-стекла (свинцовые) хороши дл€ радиационной защиты. —текловолокна из такой композиции могут быть использованы дл€ защитной одежды людей работающих с рентгеновским излучением, и как Ђмечена€ї пр€жа в композитах, котора€ не разрушаетс€ под воздействием рентгеновского излучени€.

ќбработка поверхности. ѕоверхность непрерывных —¬ в процессе их выт€гивани€ из фильер покрываетс€ замасливателем, который соедин€ет волокна в нить, предотвращает истирание волокон, защищает их от разрушени€ во врем€ текстильной переработки, преп€тствует накоплению зар€дов статического электричества при трений.

ѕримен€ютс€ два вида замасливателей: технологические (текстильные) и пр€мые (активные, гидрофобно-адгезионные). ѕервые служат только дл€ обеспечени€ текстильной переработки стеклонитей и состо€т из кле€щих и пластифицирующих (или смазывающих) веществ, обычно растворенных или эмульгированных в воде, реже - в органических растворител€х. ¬ отечественной промышленности наиболее часто примен€етс€ водно-эмульсионный замасливатель называемый Ђпарафинова€ эмульси€ї. «а рубежом используют замасливатели на основе крахмала. “екстильные замасливатели ухудшают адгезию волокна к полимерной матрице, поэтому перед изготовлением  ћ их необходимо удал€ть.

ѕосле удалени€ замасливател€ на поверхность стекл€нного наполнител€ в р€де случаев нанос€т аппреты - вещества, способствующие созданию прочной св€зи на границе —¬ - св€зующее. ¬ качестве аппретов примен€ют обычно кремнийорганические и металлорганические соединени€. ”даление текстильного замасливател€ и последующее аппретирование усложн€ет и удорожает подготовку стеклонаполнителей, поэтому более эффективно применение пр€мых (активных) замасливателей, в состав которых нар€ду с пленкообразующими смазками вход€т и аппреты. ѕр€мой замасливатель выполн€ет двойную функцию - предохран€ет волокна от разрушени€ и усиливает адгезию между стеклом и полимерной матрицей.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-09-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2820 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тудент может не знать в двух случа€х: не знал, или забыл. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

956 - | 604 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.014 с.