Az üvegszálas tartályos kemencében történő húzás során miért a szálgyökér az üvegszál kialakításának kulcsa?

A szálalakítás alapelvei

 

A tartálykemencében végzett szálhúzási folyamat során az olvadt üveg hidrosztatikus nyomás alatt cseppekben folyik ki egy platinaötvözet terelőlemez alján lévő precíziós fúvókából. A közvetlenül a fúvóka alatt található nagy sebességű húzógép állandó nagy sebességgel forog, és erős nyújtóerőt fejt ki a lehulló üvegcseppre. Ennek a folyamatnak a kulcsa a dinamikus egyensúlyi zónában rejlik, amely a szálgyökér cseppkilépésénél-képződik:

 

1. Szálgyökér kialakulása:

A fúvóka kilépése alatt az olvadt üveg felületi feszültsége (a csepp gömb alakjának megőrzésére törekszik) és a húzógép feszítőereje (a cseppet megkísérlik nyújtani) dinamikus egyensúlyba kerül. Emiatt az olvadt üveg egyedi, félhold alakú tartományt alkot a fúvóka kilépésénél. Ennek a tartománynak az átmérője fokozatosan szűkül a fúvóka kimenetétől.

 

2. Szálalakító vonal:

Azt a távolságot a fúvóka kilépésétől, amíg az olvadt üveg meg nem nyúlik és megszilárdul, és a szál átmérője eléri a végső, és már nem változik -már-pontját, szálképző vonalnak nevezzük. Ezt a vonalat átfogó tér a szálképző zóna. Ebben a zónában az olvadt üveg drámai viszkozitásváltozáson megy keresztül, viszkózus folyadékból szilárd szálakká szilárdul.

 

3. Szálhúzó vonal:

Ez a fúvóka kimenete és a húzógép száltekercselési pontja közötti teljes távolságra vonatkozik. Ez a távolság manuálisan beállítható a folyamatkövetelményeknek (például a hűtési igényeknek és a működési helynek) megfelelően, és általában sokkal hosszabb, mint a tényleges szálképző vezetékhossz.

A szálgyökér és a szálképző vonal stabilitása döntő tényező a jó minőségű üvegszálak-előállításában, amely közvetlenül befolyásolja:

 

◉ A szál átmérőjének egyenletessége

◉ törési arány

◉ A termelés hatékonysága és költsége

 

A formázási stabilitást befolyásoló legfontosabb folyamatparaméterek:

* Folyadékszint: Meghatározza az olvadt üveg hidrosztatikus nyomását a fúvókánál, befolyásolva a kiáramlási sebességet és a rostgyökér kezdeti morfológiáját.

* Shutter temperature: Precisely controlling the viscosity of the molten glass is fundamental to obtaining suitable tensile properties.

* Húzási sebesség: Közvetlenül meghatározza a húzóerő nagyságát és a szál végső átmérőjét.

* Az olvadt üveg tulajdonságai: A kémiai összetétel határozza meg a viszkozitási -hőmérséklet jellemzőit, a felületi feszültséget, a kristályosodási hajlamot stb.

* Hűtési feltételek: Befolyásolja a hőmérsékleti gradienst és a megszilárdulási sebességet a szálgyökér régióban, ami kulcsfontosságú a stabilitás és a rostok teljesítménye szempontjából.

* Húzási arány: A fúvóka nyílás átmérőjének és a végső szál átmérőjének aránya, amely tükrözi a húzás mértékét.

 

Légáramlás szabályozás: Befolyásolja a hőmérsékletmező eloszlását és a hűtési hatékonyságot a szálgyökér régióban.

 

Medence kemence szálhúzási folyamatának berendezése és elrendezése

 

A stabil és hatékony szálképzés elérése számos, függőlegesen (felülről lefelé) pontosan elhelyezett folyamatberendezésen alapul:

 

1. Orsó:

Tartalmazza és szabályozza az olvadt üveg hőmérsékletét, valamint szabályozza az olvadt üveg áramlását a kifolyón keresztül.

 

2. Fiber Root Cooler:

Közvetlenül az orsó alatt található, közel a rostgyökér régióhoz. Jellemzően léghűtést (nagy-nyomású légfüggöny) vagy vízhűtést (közvetetten) használ a magas-hőmérsékletű, viszkózus szálgyökerek gyors és szabályozható lehűtésére, felgyorsítva az olvadt üveg megszilárdulását és formálását. Ez egy kulcsfontosságú berendezés a rostgyökerek stabilizálásához.

 

3. Nyersszál permetező:

Miután a szál kezdetben megszilárdult, vízködöt vagy levegőt permetez rá kiegészítő hűtés céljából.

 

4. Monofil olajozó:

Mielőtt a monofil szálakat nyers szálakká kötegelnénk, minden egyes monofil felületére egyenletesen felhordunk egy nedvesítőszert (kötegető szer, kenőanyag, kötőanyag stb.). Az enyvezőszer kulcsfontosságú szerepet játszik a szálak védelmében, szálakká kötözésében és a következő kompozit anyagokhoz való kötésében.

 

5. Csomagoló:

Gondoskodni arról, hogy a különböző fúvókákból kifolyó monofil szálak térben elkülönüljenek, megakadályozva azok összetapadását vagy összeütközését.

 

6. Csomagoló:

Több olajozott és kötegelt monofil (jellemzően több tíz-ezer) finom kötegelése folytonos szálká.

 

7. Lassú-húzógörgő:

A kötegelő alatt található, és enyhe feszültséget fejt ki a kötegelt izzószálra, lehetővé téve az zökkenőmentes átállást a nagy{0}}sebességű rajzológép területére.

 

8. Légáramlás befúvó:

A húzógép bemenete felett található, és eloszlatja vagy irányítja a légáramlást, megakadályozva, hogy a nagy sebességű{0}}forgó húzógép feje által keltett turbulencia megzavarja a fenti szálak stabil működését.

 

9. Rajzgép:

Az alakítórendszer erőmagja. A nagy sebességű-forgófej (tekercselő fej) erős húzóerőt hoz létre, az olvadt üveget szálakká feszíti, a megszilárdult szálat pedig tekercsbe (fonalba) tekeri. Az alakítási folyamat helyzetsora a fent említett kulcseszközök (főleg a stencil, olajozó, kötegelő, húzógép tekercselő kerék és fej) egymáshoz viszonyított függőleges és vízszintes elrendezésére utal. Ez az elrendezés közvetlenül befolyásolja a szál futópályáját, a feszültségeloszlást és a hűtőhatást.

 

Egyrétegű-elrendezés: Minden formázási művelet (a sablontól a tekercselésig) alapvetően ugyanazon a műveleti síkon történik. A szerkezet viszonylag egyszerű, de a működési hely korlátozott lehet.

 

Kétrétegű-elrendezés: A folyamat felső és alsó működési zónákra oszlik (gyakran a nagy tartályos kemence rajzvonalaiban). Felső zóna: Általában tartalmazza a sablont, a szálhűtőt, a permetezőt, az olajozót, a kötegelőt és a kötegelőt a magas hőmérsékletű alakításhoz és az előkezeléshez.

 

Alsó zóna: Főleg a lassú{0}}húzóhengert, a légáramlás-befúvót és a száltekercseléshez szükséges húzógépet tartalmazza. Ez az elrendezés optimalizálja a helykihasználást, javítja a működési környezetet (különösen a magas hőmérsékletű zóna -szigetelését), és megkönnyíti az automatizálást.

 

Összegzés

Az üvegszál alakítása a felületi feszültség és a mechanikai húzóerő magas hőmérsékleten történő precíz kiegyensúlyozásának művészete. A „szálgyökerek” kialakulásának és stabilizációs mechanizmusának megértése a folyamat elsajátításának lényege. Az olyan kulcsparaméterek pontos szabályozásával, mint a folyadékszint, a hőmérséklet, a sebesség és a hűtés, valamint egy terelőlemezből, hűtőből, olajozóból, kötegelő-húzó mechanizmusból álló precíziós eszközrendszer, valamint egy ésszerű "formázási folyamat pozícióvonal" kialakítása révén a viszkózus olvadt üveg hatékonyan és stabilan alakítható át nagy-teljesítményű, folyamatos üvegszálakká.