|
|
Стекловолокно представляет
собой искусственное волокно, получаемое различными способами из
расплавленного стекла. Оно обладает ценными свойствами: высокой прочностью
волокон при растяжении, негорючестью, внбро- и биостопкостью, коррозионной
стойкостью, малой гигроскопичностью, высокими теплофизическими и
диэлектрическими свойствами, что позволяет применять его в различных отраслях
народного хозяйства.
Различают два вида стекловолокна: непрерывное и штапельное.
Непрерывное волокно отличается неограниченно большой длиной. Применяют
непрерывное волокно для изготовления стеклотканей, стеклопластиков,
электроизоляции коррозионно-стойких трубопроводов и емкостей, используемых в
химической промышленности, строительстве, судостроении, космической технике.
Штапельное волокно имеет длину от 1 до 50 см, диаметр до 30 мкм. Материалы из штапельного волокна используют для тепло- и звукоизоляции, фильтрации химически
агрессивных сред и др.
Технология производства стеклянного волокна включает
операции подготовки шихты, варки стекломассы и получения волокна, из которого
затем изготовляют изделия. Для улучшения качества стекловолокна иногда
применяют двухстадийный способ подготовки стекломассы: ее получают не из
шихты, а из заранее изготовленных стеклянных шариков, зрклеза, а также
стеклобоя.
Для получения стекловолокна применяют щелочные (с
температуростойкостью до 450 °С) и бесщелочные бо- росодержащие стекла (с
температуростойкостью 60 °С). В связи с дефицитом и высокой стоимостью
боратов в основном применяют щелочесодержащие составы стекол. В случае
использования последних основными сырьевыми материалами, как и в производстве
обычного стекла, являются кварцевый песок, известняк, доломит, мел, а в
качестве щелочесодержащих компонентов — кальцинированная сода, поташ и др.
Непрерывное волокно получают штабнковым способом,
основанным на подогреве до расплавления стеклянных палочек — штабиков и
вытягивании из них стеклонитей, наматываемых на вращающийся барабан.
Применяют также фильерный способ, основанный на вытягивании стеклонитей из
расплавленной массы через фильеры с последующей намоткой на барабан.
Штапельное волокно изготовляют центробежным,
фильерно-дутьевым и комбинированным — центробежно- фильерно-дутьевым
способами. Первый способ получения волокна на центрифугах является
малопроизводительным и применяется в ограниченных масштабах. Два последних (
6.13) обеспечивают стекловолокно высокого качества. При фильерно-дутьевом
способе ( 6.13, а) расплав из ванной печи поступает в специальный филь- ерный
питатель с отверстиями диаметром 1,8—2,6 мм (фильерами), изготовленный из
платинородиевого сплава. Выходящие из фильер под действием гравитационных сил
струйки расплава дополнительно раздуваются потоком энергоносителя (пара или
воздуха). При центробеж- но-фильерно-дутьевом способе ( 6.13, б) расплав
стекла подается в полый вертикально расположенный шпиндель центрифуги, а
затем через распределитель во вращающуюся чашу с фильерами. Проходя через
фильеры, струйки расплава дополнительно расщепляются потоком раскаленных
газов, выходящих из кольцевого сопла. После формования волокна стекла,
взвешенные в потоке воздуха, поступают в камеру осаждения, где оседают на
ленте движущегося конвейера, образуя ковер.
Для получения изделий из стекловолокна в камере
волокноосаждения пневматическими или механическими пульверизаторами распыляют
связующие вещества (фе- нолформальдегидную или карбамидную смолу,
пластификатор, эмульгатор и другие добавки). Связка может наноситься на
стекловолокнистый ковер поливом или погружением ковра в ванну с раствором.
После нанесения связующего изделия подсушивают, подвергают термической
обработке для полимеризации связки, раскраивают, при необходимости
офактуривают их поверхности и упаковывают.
Таким путем получают маты и плиты полужесткие и жесткие со
средней плотностью 35—150 кг/м3, применяемые для строительной и монтажной
изоляции, а также в качестве акустических материалов.
Минеральная вата представляет собой рыхлый материал
из тонких искусственных волокон, получаемых различными способами из
силикатного расплава. Минеральная вата отличается высокой
температуростойкостью (600—700°С), коррозионной стойкостью, биостойкостыо, незначительной
плотностью (75—150 кг/м3) и теплопроводностью [0,045 Вт/(м-°С)], низкой
себестоимостью, в связи с чем минеральная вата и изделия на ее основе нашли
широкое применение в качестве теплоизоляционного материала для строительной и
монтажной изоляции.
Для получения минеральной ваты используют различные горные
породы, минеральные промышленные отходы
и попутные продукты производства (металлургические и
топливные шлаки, золы, бой глиняного и силикатного кирпича, горелые породы,
пыль-унос цементного и керамзитового производства и др.). Сы/,ье для
производства минеральной ваты значительно дешевле п менее дефицитно, чем для
изготовления стекловолокна, поэтому минеральная вата и изделия из нее
применяются в значительно большем объеме.
Для получения силикатного расплава в производстве
минеральной ваты применяют различные тепловые агрегаты в зависимости от вида
сырья: коксовые вагранки (шахтные печи), ванные, электродуговые и шлакоприем-
ные печи. Наиболее широкое распространение в производстве минеральной ваты
получили вагранкн.
Для переработки силикатного расплава в волокно применяют
дутьевой, центробежный и комбинированный способы. Дутьевой способ имеет
несколько разновидностей, одной из которых является вертикальный фнльер-
но-дутьевой ( 6.13, а). Комбинированный способ имеет две разновидности:
центробежно-дутьевой способ ( 6.14) и центробежно-фильерно-дутьевой (
6.13,6). Наиболее качественное тонкое волокно с минимальным количеством
нераздувшихся включений (корольков) получается при
центробежно-фильерно-дутье- вом способе. Подобно производству штапельного
стекловолокна формирование ковра из минеральных волокон происходит в камере
волокноосаждения.
В производстве минераловатных изделий применяют
синтетические, битумные и крахмальные связующие. Наносят связующие
распылением в камеру волокноосаждения, поливом на минераловатный ковер с
отжимом и ва- куумированием или окунанием его. Формуют изделия непрерывным
прессованием на конвейерных линиях, прессованием заготовок на горячих
прессах, подпрессовкой плит из гидромассы с последующим вакуумированием и
отливкой изделий из пульпы. Отформованные изделия подвергают тепловой
обработке в специальных камерах и упаковывают.
Пеностекло — тепло- и звукоизоляционный материал ячеистой
структуры с истинной пористостью, достигающей 85—95 %. Средняя плотность его
составляет 160— 300 кг/м3, теплопроводность 0,07—0,09 Вт/(м-сС) при 20 °С,
водопоглощение 3—5%. Применяют его от температур глубокого холода до 450 °С.
От большинства теплоизоляционных материалов такой же плотности пеностекло
отличается высокими прочностными показателями: предел прочности при сжатии
составляет 0,8—2 МПа, при изгибе 0,5—1 МПа. В качестве теплоизоляционного
материала применяют пеностекло с замкнутыми порами, звукоизоляционного — с
сообщающимися порами. Характер пористости определяется видом газо-
образователя.
Получают пеностекло порошковым способом, спеканием
смеси стекольного порошка с газообразующими добавками. Стеклопорошок получают
либо из специально сваренных стекломасс, либо из боя оконного, тарного и
других стекол. Для вспенивания стекломассы в состав стекольной шихты вводят в
количестве 1—5 % газооб- разователи — углеродистые (кокс, антрацит, сажу,
карбиды кальция и кремния), обеспечивающие получение материала с замкнутой
пористостью, либо карбонатные {известняк, мел, мраморную крошку), а также
пиролюзит и селитру, обеспечивающие получение материала с сообщающейся
пористостью.
Технология производства пеностекла включает
следующие этапы: варка стекла и его грануляция (или подготовка стеклобоя),
приготовление шихты, вспенивание и отжиг пеностекла, обработка и упаковка.
Для варки стекла применяют ванные печи. Готовую стекломассу гранулируют на
металлическом конвейере, орошаемом водой. Помол и смешивание компонентов
шихты (стекла и газообразователя) производят в многокамерных трубных
мельницах. Вспенивание стекольной шихты осуществляют в формах с крышками из
легированной стали или чугуна, помещаемых в туннельные печи муфельного или
полумуфельного типа с подподовыми топками. Вспенивание производят
одностадийным или двухстадийным способом. При одностадийном способе
вспенивание, отжиг и охлаждение пеностекольных блоков производят в формах в
одной непрерывно действующей туннельной печи. При двухстадийном способе после
завершения процесса вспенивания пеностекольпые блоки извлекают из форм и
последующую их обработку (отжиг и охлаждение) производят в печи отжига
стекольного лера. Наиболее распространен второй способ, так как он требует
меньшего числа форм и обеспечивает более точное соблюдение температурного
режима.
Процесс вспенивания происходит при 800—850 °С в те- чепие
20—ЗОмнн, после чего пеностекло резко охлаждают (до 600 °С) для стабилизации
структуры. Отжиг в ле- ре происходит при снижении температуры от 600 °С до
полного охлаждения (30 °С) со скоростью 1,5— 0,6 °С/мин.
Конвейерный способ производства пеностекла заключается в
непрерывной подаче шихты на конвейер из жаростойких элементов в виде
поддонов, продвигающийся вдоль туннельной печи. Вспененная пеностекольная
лента по выходе из печи разрезается дисковой пилой на плиты требуемых
размеров, которые затем поступают на отжиг в лер. Механическую обработку
пеностекольных блоков с целью придания им точных размеров производят
маятниковыми или другими дисковыми пилами.
Пеностекло применяют для тепловой изоляции потолков,
перекрытий, полов, стен в гражданском и промышленном строительстве, а также
для тепловой изоляции холодильных камер, емкостей и хранилищ.
|