Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
Пиролиз вначале проводят при медленном подъеме температур (до 400°), далее в интервале от 400 до 900 С температуру постепенно повышают и на последнем этапе (от 9000C и выше) подъем
температуры проводится быстро. Углеродные волокна представляют собой материал, состоящий из аморфного и кристаллического углерода. При вытягивании нитей во время пиролиза происходит графитапия материала, содержание кристаллической фракции увеличивается, совершенствуется кристаллическая решетка графитовой , структуры, и прочность нитей значительно возрастает. Прочность углеродных нитей достигает 2,5 ГПа; в отсутствие кислорода воздуха они могут эксплуатироваться при температуре около 3000 °С.
22.3. СТЕКЛЯННЫЕ ВОЛОКНА v
Стеклянные волокна относятся к классу негорючих химических волокон, обладающих высокой термо- и теплостойкостью, высоким модулем упругости, а также прочностью при малом удлинении. Стеклянные волокна с такими физико-механическими свойствами находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве армирующего материала для изготовления стеклопластиков; как тепло- и звукоизоляционный материал. Из стеклянных нитей изготавливают технические ткани, в том числе фильтровальные, эксплуатирующиеся при высоких температурах в агрессивных средах, и другие изделия.
Сырьем для получения стеклянных волокон служит стекло, представляющее собой аморфное изотропное вещество, получаемое переохлаждением расплавов неметаллических оксидов и оксидов металлов. Для производства стекла применяют материалы, склонные к переохлаждению и переходу в стеклообразное состояние (силикаты, бораты и фосфаты). Наибольшее распространение получили силикатные стекла, представляющие собой химическое соединение кремнезема с другими оксидами.
Физико-химические свойства стекла зависят от его химического состава, условий варки и последующих термической и химической обработок. Процессы стеклообразования, формования изделий и затвердевания стекла протекают в широком интервале значений вязкости (от 10 Па-с при 14000C до 10й Па-с при 20°С).
Ниже приводится химический состав стекол для производства стеклянных волокон:
Вид стеклянных волокон
Содержание
оксидов,
%
SIO2
Al2O3
B2O3
CaO
MgO
Na2O
Комплексная нить
54
14,5
10
16,5
4 .
1
71
3
—
8
3
15
.Волокно
55
5
—
22
6
11
Стеклянные волокна в зависимости от их. назначения и способа производства изготавливают из стекол различного химического состава. Комплексную нить получают главным образом из безщелоч-ного алюмоборосиликатного стекла. Волокна, работающие при температурах около 1000°С, получают из кварцевого стекла, расплавов каолина и щелочесодержащих стекол, в которых после выщелачивания содержание SiO^ достигает 96—97%- Комплексную нить,
предназначенную для защиты от рентгеновских и радиоактивных излучений, получают из свинцово- и боросодержащих стекол. Полупроводящие волокна — из стекол, содержащих одновалентные оксиды меди и серебра.
Стекла для получения волокна разнообразны по составу, но все они отличаются высоким содержанием щелочноземельных оксидов, в то время как содержание SiO2 не превышает 60%, содержание Al2O3 колеблется в пределах 2—10 (в редких случаях до 21%), Na2O — до 18%, а содержание Fe2O3 зависит от качества сырья, используемого для приготовления стекол.
Свойства стеклянных волокон зависят не только от состава стекла, но и от способа производства, диаметра нити, состояния и температуры окружающей среды.
Способы выработки стеклянных волокон классифицируют, исходя из двух основных принципов формования стеклянных нитей: утонения струйки стекломассы и превращения ее в непрерывную нить; разделения и расчленения струи расплавленного стекла при одновременной вытяжке коротких нитей.
Из струйки стекломассы нити вытягиваются механическим путем или с помощью воздуха или пара. Каждый из этих способов может быть одностадийным или двухстадийным. При двухстадий-ном процессе стеклянные нити вырабатываются из стеклоплавиль-.ных сосудов или печей, питаемых стеклянными шариками, штаби-ками или гранулятом; при одностадийном процессе — из стекловаренных печей, питаемых шихтой.
Для механической вытяжки нити используют барабаны, съемные бобины, вытяжные влики, колеса или прядильные головки; вытяжка воздухом или паром проводится с помощью дутьевой головки.
Разделение струи расплавленного стекла условно"делят на три группы способов: способы раздува, центробежные и комбинированные. К первой группе относятся способы вертикального и горизонтального раздува паром, воздухом или горячими газами; ко второй— центробежный горизонтальный (дисковый) и центробежный вертикальный (многовалковый); к третьей — способ получения ультра- и супертонких нитей, способ центрифугально-дутьевой и центробежно-дутьевой.
В отечественной промышленности стеклянную комплексную нить получают главным образом двухстадийным способом.
Схема установки для получения комплексной нити двухстадийным способом представлена на рис. 22.1. Стеклянные шарики из бункера / автоматически подаются в стеклоплавильный сосуд 3 и расплавляются в нем. В дне сосуда — фильерной пластине — вварены короткие насадки (фильеры). Стекломасса, вытекающая из фильер, вытягивается в нити при помощи наматывающего механизма 7. Стеклянные нити собираются в комплексную нить в замасливающем устройстве 4 и наматываются с большой скоростью на съемную бобину 6. Этим способом получают комплексную нить, состоящую из элементарных нитей диаметром 3—14 мкм.
