Виды стекловолокна, его физические свойства. Двухстадийный и фильерный способы производства непрерывного стекловолокна. Формирование штапельного стекловолокна дутьевым и центробежным способами. Применение изделий из стекловолокна в строительстве.
Аннотация к работе
Стекловолокном называют волокно, изготовленное из расплавленного стекла. Стекловолокно обладает редким сочетанием свойств: высокой прочностью при растяжении и сжатии, негорючестью, стойкостью к нагреву, малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию. Двухстадийный (наиболее распространенный) способ получения волокна включает в себя стадию подготовки шихты, варки стекла, выработки эрклеза (кусочки оплавленного стекла), стеклошариков или штабиков и стадию плавления эрклеза и стеклошариков в плавильном сосуде и вытягивания волокна. Вторая стадия получения волокна состоит из следующих операций: · подготовка и подача стеклянных шариков или эрклеза в стеклоплавильный сосуд; Центробежный способ производства штапельного стекловолокна: Общий принцип формования стекловолокна при центробежном способе заключается в том, что центробежные силы сначала разделяют струю расплава на отдельные струйки или капли, а затем вытягивают их в волокна.
Введение
Стекловолокном называют волокно, изготовленное из расплавленного стекла.
Стекловолокно обладает редким сочетанием свойств: высокой прочностью при растяжении и сжатии, негорючестью, стойкостью к нагреву, малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию. Из него изготовляют материалы с высокими электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами и механической прочностью. На основе стекловолокнистых материалов изготавливаются различные виды изделий, которые успешно заменяют традиционные материалы, а также, имеют только им присущие области применения.
Виды стекловолокна
Различают два вида стекловолокна: · непрерывное - длинной сотни и тысячи метров
· штапельное - длинной до 0,5 м.
По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный или искусственный шелк, а штапельное - хлопок или шерсть. Изделия из непрерывного волокна имеют вид однонаправленных волокон, тканых материалов, нетканых материалов и волокнистых световодов. стекловолокно непрерывный штапельный строительство
1. Производство стекловолокна
Непрерывное стекловолокно: В настоящее время на территории России для получения непрерывного стекловолокна применяют два подхода - одностадийный и двухстадийный.
Двухстадийный (наиболее распространенный) способ получения волокна включает в себя стадию подготовки шихты, варки стекла, выработки эрклеза (кусочки оплавленного стекла), стеклошариков или штабиков и стадию плавления эрклеза и стеклошариков в плавильном сосуде и вытягивания волокна.
Вторая стадия получения волокна состоит из следующих операций: · подготовка и подача стеклянных шариков или эрклеза в стеклоплавильный сосуд;
· плавление шариков и эрклеза и подготовка стекломассы к формованию;
· заправка грубых волокон (при использовании штабиков);
· формование волокон;
· охлаждение волокон;
· нанесение на волокна замасливателя и соединение их в нить;
· раскладка и намотка нити.
Одностадийная технология значительно опережает двухстадийную по соотношению цена/качество конечного продукта. Он является более современным, поэтому к настоящему времени не все производства смогли его внедрить. При применении этого подхода волокна вытягивают из стекломассы, поступающей в выработку сразу из стекловаренной печи, питаемой шихтой, т.е. 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. Надо отметить, что при этом качество стекловолокна может быть несколько хуже, чем при изготовлении по первой технологии, что связано с меньшей гомогенизацией расплава.
Фильерный способ производства непрерывного стекловолокна: Позволяет получать непрерывное стекловолокно, которое вытягивается из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия - фильеры и наматывается на вращающийся барабан. Основной частью установки для получения непрерывного стекловолокна является стеклоплавильная печь с укрепленной на дне платинородиевой лодочкой и фильерами диаметром 1-2 мм. В печь с помощью уровнемера-питателя загружают стеклянные шарики, из которых получают более качественную и однородную стекломассу. Температура в печи 1350-1400° С. Расплавленное стекло под давлением собственной массы вытекает из печи через фильеры в виде капель, которые вытягиваются в волокна. Волокна, собранные в пучок, пропускают через замасливающее устройство. Непрерывное вытягивание стекловолокна через фильеры и отсутствие раздува расплава паром или другим видом энергоносителя позволяют получать продукцию без неволокнистых включений (корольков), равномерной толщины и высокого качества.
Штапельное волокно: Штапельное стекловолокно формуют путем раздува струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами.
Дутьевой способ производства штапельного стекловолокна: Дутьевой способ вертикального раздува паром ВРП - один из наиболее распространенных способов производства штапельного стекловолокна.
Центробежный способ производства штапельного стекловолокна: Общий принцип формования стекловолокна при центробежном способе заключается в том, что центробежные силы сначала разделяют струю расплава на отдельные струйки или капли, а затем вытягивают их в волокна. Струя расплава через отверстие в фидере ванной печи льется на поверхность плоского или слегка конического диска, закрепленного в вертикальном валу центробежной машины.
Диск вращается со скоростью 3000-5000 об/мин. На верхней плоскости диска радиально расположены насечки, по которым растекаются тонкие струйки расплава, вытягивающиеся в волокна. Вокруг диска мощным вентилятором создается цилиндрический воздушный заслон, не дающий волокнам возможность разлетаться. Они прижимаются к конусу, на котором укреплен керамический диск.
2. Изделия на основе стеклянного волокна
На основе коротковолокнистых штапельных волокон получают: · Вату
· Рулонные материалы
· Маты
· Плиты
Все эти материалы состоят из хаотически перепутанных волокон. Волокно, осажденное вместе с органическими синтетическими материалами (водные растворы фенол-альдегидного полимера) на конвейерной ленте, после обработки принимает вид непрерывного ковра толщиной 20-100 мм.
Рулонный материал представляет собой длинный кусок ковра, свернутый в рулон. Маты и плиты получают из неподпрессованного ковра. Маты в ряде случаев простегиваются нитями из непрерывного стеклянного волокна, тогда толщина из может быть уменьшена до 5 мм. Плиты покрываются с одной или обеих сторон стеклянной тканью.
Из длинноволокнистых штапельных волокон изготовляют: · Холсты (малярный)
· Пластины
· Бумагу
Эти материалы (толщиной 0,5-1,5 мм) могут быть свернуты в рулоны или нарезаны на пластины. Для повышения механической прочности они могут армироваться нитями их непрерывного волокна. Из длинноволокнистых волокон получают по аналогии с шерстью штапельную крученую пряжу, ровницу и при последующей текстильной переработке - штапельные ткани, сетки, ленты. Свойства изделий из штапельного волокна в значительной степени зависят от диаметра волокна, состава стекла и вида связующего материала.
3. Свойства
· Стекловата
Теплопроводность 0,030…0,052 Вт/м·К.
Температуростойкость стеклянной ваты - 450 °C.
Плотность в рыхлом состоянии не более 130 кг/м3
· Рулонная стекловата(Ode Lubaflex)
Теплопроводность 0,040 Вт/м·К
Плотность 120 кг/м3
Класс по горючести : НГ
· Плиты стекловолокнистые (шамотные)
Теплопроводность 0,18 Вт/м·К
Плотность 350…450 кг/м3
4. Применение
Изделия на основе стекловаты применяются для: · Звукоизоляции
· Теплоизоляции
· Футеровки печей (шамотные плиты)
· Гидроизоляции
· Устройства кровель
Список литературы
1. Козлов, В.В. Гидроизоляция в современном строительстве: учебное пособие/ В.В.Козлов, А.Н. Чумаченко.- М.: Издательство АСВ, 2003.- 118 с.
2. Технология гидроизоляционных материалов: учебник/ под ред. И.А. Рыбьева.- М.: Высшая школа, 1991.- 287 с.