Kokie yra pagrindiniai stiklo pluošto lydymo technologiniai etapai?

Gamyba išstiklo pluoštoprasideda nuo pagrindinio{0}}stiklo lydymo etapo. Šis procesas apima tam tikros žaliavų partijos paėmimą ir sudėtingų fizikinių ir cheminių pokyčių veikimą aukštos-temperatūros krosnyje, galiausiai paverčiant jas išlydytu stiklu, kurio cheminė sudėtis yra vienoda ir atitinkanti formavimo reikalavimus. Visą procesą galima aiškiai suskirstyti į penkis nenutrūkstamus ir tarpusavyje susijusius etapus, atsižvelgiant į esminį jo turinį:

 

Penkios stiklo lydymosi stadijos

 

1. Silikato susidarymo etapas: žaliavos (daugiausia kvarcinis smėlis, kalkakmenis, dolomitas, sodos pelenai, boraksas ir kt.) kaitinamos iki 800-900 laipsnių. Šiame etape daugiausia vyksta skilimo, jungimosi ir kietosios fazės reakcijos, iš kurios išsiskiria daug dujų (CO₂, H2O ir kt.). Žaliavos iš mechaninio mišinio virsta sukeptuvu, kuriame yra įvairių silikatų ir silicio dioksido.

 

2. Stiklo formavimosi stadija: temperatūra toliau kyla iki 1200-1250 laipsnių. Sukepiklis pradeda tirpti, o likusios silicio dalelės palaipsniui ištirpsta į susidariusį silikato lydalą. Šio etapo pabaigoje partijos medžiaga iš esmės pavirto į stiklinę medžiagą, tačiau išlydytame stikle yra daug burbuliukų, o jo cheminė sudėtis ir temperatūros pasiskirstymas yra labai netolygus.

 

3. Stiklo rafinavimo etapas: temperatūra toliau keliama iki aukščiausios lydymosi temperatūros (paprastai 1400–1600 laipsnių). Išlydyto stiklo klampumas žymiai sumažėja, todėl ištirpusios dujos, cheminių reakcijų metu susidarančios dujos ir liekamieji burbuliukai gali išsiskirti, augti ir išeiti į paviršių. Šis etapas yra labai svarbus norint pašalinti matomus burbulus ir gauti „skaidrų“ išlydytą stiklą.

 

4. Išlydyto stiklo homogenizacijos etapas: Šis etapas atliekamas rafinavimo temperatūroje arba šiek tiek žemesnėje temperatūroje. Išlydytame stikle esantys cheminiai nehomogeniškumas (juostelės, mazgeliai) ir terminis nehomogeniškumas pašalinami per terminę konvekciją, burbuliavimą ir mechaninį maišymą, todėl pasiekiamas aukštas cheminės sudėties ir temperatūros homogeniškumo laipsnis. Homogenizacija yra būtina galutinio pluošto savybių stabilumui.

 

5. Išlydyto stiklo aušinimo etapas: homogenizuotas aukštos temperatūros išlydytas stiklas turi būti atvėsintas iki klampumo diapazono, tinkamo pluošto formavimui (tempimui arba pūtimui) (maždaug 1000–1300 laipsnių). Aušinimo procese reikia griežtai kontroliuoti temperatūros gradientą ir aušinimo greitį, kad būtų užtikrinta, jog išlydyto stiklo terminis vienodumas nebūtų sutrikdytas ir būtų pasiektas tikslus formavimui reikalingas klampumas.

Šerdies lydymo įranga

 

Aukščiau aprašytas aukštos temperatūros{0}}lydymosi procesas priklauso nuo specializuotos lydymo įrangos sistemos

 

1. Lydymo krosnis: šerdies šiluminė įranga stiklui lydyti, paprastai nuolat veikianti baseino krosnis (pvz., vienetinė krosnis, elektrinė lydymo krosnis arba visa{1}}elektrinė lydymo krosnis). Jo ugniai atspariame-išlydytame baseine yra partijos medžiaga, o aukštos{4}} temperatūros aplinką užtikrina degimo liepsna arba elektrodai, leidžiantys partijos medžiagai patirti įvairius lydymosi etapus. Krosnyje reikalinga griežta zoninė temperatūros, atmosferos ir slėgio kontrolė.

 

2. Pagalbinė įranga:

 

(1) Tiektuvas: nuolat, tolygiai ir stabiliai tiekia partijos medžiagą į krosnies tiekimo angą, užtikrindamas stabilų krosnies veikimą ir išlydyto stiklo kokybę.

 

(2) Burbuliatorius: įrengtas išlydyto baseino apačioje, jis į išlydytą stiklą įveda dujas (pvz., orą, deguonį ar azotą), sudarydamas aukštyn kylantį burbuliukų srautą, kuris sustiprina išlydyto stiklo konvekciją ir maišymą, o tai žymiai skatina skaidrumo ir homogenizacijos procesą.

 

(3) Degimo sistema: tiekia šilumos energiją, reikalingą lydymui. Paprastai tai apima:

 

Krosnies degimo sistema: suteikia pagrindinį šilumos šaltinį krosnies korpusui (pvz., gamtinių dujų/sunkiosios alyvos degiklis ir valdymo sistema).

 

Praėjimo degimo sistema: suteikia šilumą stiklo lydalo tiekimo kanalo (kanalo), jungiančio krosnį ir formavimo įrangą, izoliacijai arba temperatūros reguliavimui.

 

(4) Metalinis šilumokaitis: iš krosnies išleidžiamų aukštos -temperatūros išmetamųjų dujų šilumą panaudoja, kad pašildytų degimo orą (o kartais ir kuro dujas), žymiai pagerindamas krosnies šiluminį efektyvumą ir sumažindamas kuro sąnaudas.

 

Santrauka

 

Apibendrinant galima pasakyti, kad stiklo pluošto lydymas yra tiksliai kontroliuojamas aukštos{0}} temperatūros fizikinės ir cheminės reakcijos procesas su penkiais tarpusavyje susijusiais etapais. Krosnis ir jos sudėtingos pagalbinės įrangos sistema kartu sudaro pagrindinę platformą šiam sudėtingam procesui įgyvendinti ir aukštos -kokybės stiklo lydymui gaminti, o tai sudaro esminį medžiagos pagrindą tolesniam pluošto formavimui.