Технология получения стекловолокон

Стекловолокно – искусственное волокно, формуемое из расплава неорганического стекла. Различают непрерывное стекловолокно – комплексные стеклянные нити длиной 20 км (и более), диаметром мононитей от 3 до 50 мкм, и штапельное стекловолокно - длиной от 1 до 50 см, диаметром волокон от 0,1 до 20 мкм.

На территории России используются два типа технологий производства стекловолокна – одностадийный и двухстадийный.

Двухстадийный способ получения волокна включает в себя стадию подготовки шихты, варки стекла, выработки эрклеза, стеклошариков или штабиков, и стадию плавления эрклеза и стеклошариков в плавильном сосуде и вытягивания волокна.

При более прогрессивном одностадийном способе волокна вытягивают из стекломассы, поступающей в выработку сразу из стекловаренной печи, питаемой шихтой, то есть исключается промежуточная стадия выработки эрклеза и стеклянных шариков, при этом расход энергии сокращается практически в два раза. Вместо нее осуществляется операция распределения потока стекла в распределителе стеклоплавильной печи по отдельным фильерным питателям.

Дополнительная обработка поверхности стекловолокна замасливателями приводит к ее гидрофобизации, снижению поверхностной энергии и электризуемости, снижению коэффициента трения от 0,7 до 0,3, увеличению прочности при растяжении от 20 до 30 %. Поверхностные свойства стекловолокна и капиллярная структура изделия определяют малую (0,2 %) гигроскопичность для волокон и повышенную
(от 0,3 до 4,0 %) для тканей.

При производстве волокна для нетканых материалов операции соединения волокон в нить, раскладки или приема волокна или нити модернизируются в зависимости от вида и назначения материала.

Наиболее современной технологией производства стекловолокна владеют США, где используется, так называемый, С-процесс. При этом способе вытягивание волокон производится из питателей с 2000 и 4000 отверстий. Волокна вытягиваются со скоростью 750 м/с. Суточная производительность установок – от 1080 до 1440 кг при 2000 отверстий и от 2160 до 2460 кг при 4000 отверстий. Данное производство включено в перечень высоких технологий, на экспорт которых наложены серьезные ограничения. Для сравнения – на оборудовании, установленном на российских предприятиях максимальное число отверстий в фильерных пластинах – 800, скорость вытягивания – от 10 до 100 м/с.

Из непрерывного стекловолокна, получаемого фильерным формованием пучка тонких мононитей из расплавленной стекломассы, делают крученые комплексные нити, однонаправленные ленты, жгуты. Комплексные стеклянные нити различают по составу стекла, среднему диаметру волокна (от 3 до 15 мкм и более), числу элементарных нитей (от 50 до 800), крутке. Жгуты и ленты получаются соединением от 10 до 60 комплексных нитей.

Из крученой нити изготавливают ткани, сетки, ленты на ткацких станках. Стеклянные ткани различают по виду переплетения (полотняное, саржевое, сатиновое и другие) и плотности (числу нитей на 1 см по основе и утку). Их ширина варьирует в пределах от 500 до 1200 мм, толщина – от 0,017 до 25 мм, масса 1 м² – от 25 до 5000 г. В зависимости от толщины, плотности переплетения и вида поверхностной обработки стеклянные ткани могут обладать высокими значениями коэффициента светопропускания (до 64 %), звукопоглощения (до 90 % при частотах от 500 до 2000 Гц), отражения (до 80 %).

Штапельное стекловолокно формуют путем разрыва струи расплавленного стекла после выхода из фильеры воздухом, паром, горячими газами или другими методами. Его также получают разрубанием комплексных нитей. Штапельное стекловолокно и пряди нитей, срезанные с бобин (длина от 0,3 до 0,6 м), используют для изготовления стекловаты, холстов, матов, плит. Холсты, полученные из рубленного стекловолокна или непрерывных нитей, обычно скрепляют смолами или механической прошивкой.