Николай Качалов - Стекло

Кроме того, к числу достоинств стеклянного волокна следует отнести его выдающуюся химическую устойчивость и способность выдерживать высокие температуры (свыше 400°).

Все эти высокие рабочие качества стеклянного волокна получили в последние годы широкое признание и привели к созданию своеобразной отрасли стекольного производства, разрешившей немало задач первостепенной важности. В настоящее время вырабатывается два типа стеклянных волокон: грубое волокно диаметром от 6-7 до 25 микрон и тонкое диаметром в 5-6 микрон. Первое идет на изготовление ваты и тепло- и звукоизоляционных матов, а также химических фильтров, а второе на обычных текстильных машинах перерабатывается в ткани, ленты и шнурки для бытовых и электроизоляционных надобностей.

Во всех этих случаях стекловолокнистые материалы показали себя с наилучшей стороны и во многих отношениях превосходят обычно употреблявшиеся для этой цели хлопчатобумажные ткани, асбест, шлаковую вату, резину и т. п. При помощи стекловолокна удается достигнуть почти полной звуконепроницаемости внутренних перегородок в жилых зданиях и даже в кабинах самолетов. Высокие теплоизоляционные качества стекловолокна (коэффициент теплопроводности его в пять раз меньше, чем у инфузорной земли, и в два раза меньше, чем у шлаковой ваты) привели к использованию его в особо ответственных случаях, как, например, в судостроении. Здесь стеклянная изоляция поистине незаменима вследствие своего легкого веса и устойчивости против соленой воды.

Стеклянная электроизоляция позволяет увеличить мощность двигателей без увеличения их размеров. В химической промышленности стеклянные фильтры могут быть использованы для очистки самых агрессивных жидкостей, причем срок службы их в 20-30 раз больше, нежели у обычных, применяемых для этой цели текстильных материалов.

Наконец, укажем, что стекловолокнистые материалы находят сейчас все более и более широкое применение в быту как гигиеничные, легко моющиеся, красивые ткани, из которых изготовляют драпировки, занавески, обивку для мебели, обои, галстуки и т. п. На рис. 385 приведен фотоснимок с одного из образцов стеклянной ткани.

Рис. 385. Ткань из стеклянного волокна

Теперь обратимся к вопросу о том, как же стеклянное волокно изготовляется.

Сперва остановимся на более грубом волокне, идущем на изготовление войлока и матов, употребляющихся для тепловой и звуковой изоляции.

Схема технологического процесса получения стеклянных волокон диаметром от 8 до 25 микрон дана на рис. 386.

Слева показан пристроенный к бассейну ванной печи питатель 1, из которого непрерывной струей вытекает расплавленная стекломасса в сосуд 2, наполненный проточной водой, где стекло отвердевает в виде так называемого «эрклеза», т. е. зерен стекла разной величины и формы. При помощи ковшового элеватора 3 эрклез подается в запасный бункер 4, откуда контейнером 5 доставляется к печам 6.

На нашем рисунке показаны две таких печи, отапливаемые нефтью. Каждая из них имеет по две симметрично расположенных камеры 7, где производится плавка эрклеза.

В разрезе камеры на ее дне показана одна из трех круглых пластин с отверстиями. Пластины эти делаются из огнеупорного шамотного материала или из жароупорного металлического сплава. В каждой пластине проделано более ста отверстий, или, как говорят, «фильеров», диаметром около 2 мм каждое. Через фильеры стекло вытекает в виде капель, тянущих за собой тонкие волокна. Эти волокна 8 захватываются вращающимися барабанами 9, наматываются на них, растягиваясь и утончаясь тем более, чем быстрее вращаются барабаны.

Ил. 402

Рис. 386. Общий вид установки для изготовления войлока из стеклянного волокна

Производительность одной такой печи достигает 0,5 m в сутки относительно толстого стеклянного волокна, из которого получается войлок и маты. Когда нужно производить более тонкие стеклянные волокна, применяющиеся для текстильных надобностей, технологический процесс существенно видоизменяется. Он становится значительно точнее, в отдельные операции его проводятся более тщательно.

Прежде всего стеклянный бой подается в печи не в виде кусочков разной величины и неправильной формы, а в виде шариков совершенно одинакового диаметра (2 см ). Шарики прессуются из стекла на специальной прессовой машине. Замена эрклеза шариками вызвана двумя соображениями: во-первых, необходимостью получить в камере вытягивания более доброкачественное стекло, лишенное пузырьков воздуха, которые захватываются неправильными осколками эрклеза, а во-вторых, возможностью автоматического питания камеры вытягивания точными дозами стекла, чего нельзя добиться при неправильной форме кусочков эрклеза. Регулирование уровня стекла осуществляется поплавком, плавающим в стекломассе и связанным электрическим контактом с механизмом для подачи шариков. При изменении уровня стекла в печи поплавок опускается или поднимается, включая и выключая загрузочный механизм.

Резервуар, в котором происходит плавка стекла, сделан из платинородиевого сплава, и в дне его имеется около ста фильеров с диаметром от 1,5 до 1,7 мм. Резервуар нагревается проходящим через него электрическим током.

Стекломасса вытекает из фильеров под влиянием собственного веса. Образующиеся волокна попадают на съемную катушку наматывающего вращающегося аппарата, который растягивает их со скоростью около 2 км в минуту. При этом диаметр волокна получается равным 3-6 микронам. Толщина волокна зависит от диаметра фильеров, уровня стекломассы, вязкости ее и скорости вытягивания.

Производительность установки не превосходит 25 кг в сутки, что примерно в 20 раз меньше производительности установки для получения грубого волокна.

Нельзя не упомянуть еще одного способа — способа получения стеклянных волокон с использованием пара или сжатого воздуха.

Сущность этого метода в том, что на тянущиеся из фильеров нити стекла направляется струя пара или сжатого воздуха. При этом стеклянные нити растягиваются с огромной скоростью и в спутанном состоянии, в виде войлока, падают вниз и присасываются стенками находящегося под вакуумом барабана.

Таким способом с производительностью, во много раз превышающей производительность других методов, можно получать и грубые и тонкие стеклянные волокна.

Некоторым вариантом этого метода следует признать так называемый центробежный способ. В нем разбрасывание волокон осуществляется не паром или воздухом, а быстро вращающимся диском, на который волокна падают. При огромной производительности этот процесс дает лишь очень грубое волокно, неоднородное по толщине, что невыгодно отражается на его изоляционных свойствах. Вследствие этого указанный метод выходит из употребления.