Производство стекловолокон

Исходный технологический процесс для получения всех видов стекловоло­кон — процесс вытяжки нитей из расплава. Сырьем при этом является смесь кварцевого песка, известняка, борной кислоты и других компонентов (глина, уголь, шпаты). Компоненты перемешиваются, полученная смесь плавится в вы­сокотемпературных печах. Температура плавления зависит от состава смеси, в среднем составляет примерно 1260 ° С Получение волокон может представ­лять собой одно- либо двухстадийный процесс. При одностадийном процессе стекловолокна вытягиваются непосредственно из полученного расплава. Реже применяется двухстадийный процесс, при котором из первичного расплава по­лучаются стеклосферы, которые затем вторично расплавляются и полученный расплав подается в установки для формования волокон.

Расплав стекломассы помещается в специальную емкость, в днище кото­рой имеются профилированные отверстия (фильеры). Сама емкость (бушинг) обычно изготавливается из платиновых сплавов. В емкости с расплавленной стекломассой создается избыточное давление, под действием которого расплав выдавливается через фильеры (процесс экструзии). Сразу после прохождения через фильеры элементарные волокна подвергаются первичной обработке:

- интенсивное механическое растяжение;

- охлаждение в потоке водяных брызг (в подфильерном холодильнике);

- объединение элементарных волокон в жгут (стренгу);

замасливание жгута (стренги).

Замасливание представляет собой процесс нанесения покрытия на поверх­ность волокон, которое способствует их объединению в жгут (слипанию) и сни­жает трение между волокнами, препятствуя тем самым образованию поверх­ностных микротрещин, которые снижают прочность волокна. После замаслива­ния жгут поступает на приемный барабан. Скорость приема жгута превышает 3 км/мин. Партия жгута с барабана проходит кондиционирование (выдержива­ние при заданных условиях), после чего поступает на дальнейшую переработку для получения собственно армирующего материала.

Иногда применяют способ «воздушного вытягивания», при котором стек­ломасса, прошедшая сквозь фильеры вытягивается и разрывается в струе воз­духа. Полученные волокна длиной 200... 400 мм собираются на вращающемся барабане и объединяются в стренгу (жгут), которая поступает на дальнейшую переработку. Такой тип стекловолокна называют «штапельным».

В процессе получения элементарных волокон контролируются вязкость и температура расплава, а также скорость вытяжки волокон. Разработаны тех­нологии получения элементарных стекловолокон разных диаметров, позволя­ющие получать в общей сложности около 10 стандартных типов элементарных волокон, диаметр которых меняется от 3,8 мкм до 13,0 мкм.