Stiklo pluošto lydymo proceso principų ir įrangos apžvalga

Gamyba išstiklo pluoštoprasideda nuo pagrindinės procedūros: stiklo lydymo. Šis procesas reiškia tam tikromis proporcijomis medžiagų kaitinimą aukštos temperatūros krosnyje, kad įvyktų daugybė sudėtingų fizinių ir cheminių reakcijų ir galiausiai susidaro vienodos cheminės sudėties išlydytas stiklas, atitinkantis formavimo reikalavimus. Remiantis pagrindinėmis reakcijomis, visą procesą galima aiškiai suskirstyti į penkis iš eilės ir tarpusavyje susijusius etapus:

 

Penki stiklo lydymosi etapai

 

1. Silikatų susidarymo stadija

Partijos medžiagos (daugiausia kvarco smėlis, kalkakmenis, dolomitas, kalcinuota soda, boraksas ir kt.) kaitinamos iki 800–900 laipsnių. Šiame etape vyksta skilimas, cheminis susijungimas ir kietųjų -fazių reakcijos, išsiskiriančios dideliais kiekiais dujų, tokių kaip CO₂ ir H₂O. Mechaninis žaliavų partijų mišinys virsta sukeptuvu, kuriame yra įvairių silikatų ir likutinio silicio dioksido.

 

2. Stiklo formavimo etapas

Temperatūra toliau pakyla iki 1200–1250 laipsnių. Sukepiklis pradeda tirpti, o likusios silicio dioksido dalelės palaipsniui ištirpsta susidariusiame silikato lydinyje. Šio etapo pabaigoje partijos daugiausia paverčiamos stiklinėmis medžiagomis, tačiau išlydytame stikle yra daug burbuliukų, kurių cheminė sudėtis ir temperatūros pasiskirstymas yra labai netolygus.

 

3. Stiklo rafinavimo etapas

Temperatūra pakyla iki didžiausios lydymosi temperatūros (paprastai 1400–1600 laipsnių). Išlydyto stiklo klampumas smarkiai sumažėja, todėl ištirpusios dujos, reakcijos susidarančios dujos ir likutiniai burbuliukai gali išsiplėsti, pakilti ir išeiti iš skysčio paviršiaus. Šis etapas yra labai svarbus norint pašalinti matomus burbulus ir gauti skaidrų išlydytą stiklą.

 

4. Išlydyto stiklo homogenizacijos etapas

Šis etapas vyksta rafinavimo temperatūroje arba šiek tiek žemesnėje temperatūroje. Šiluminė konvekcija, burbuliuojantis maišymas ir mechaninis išlydyto stiklo maišymas pašalina cheminius nehomogeniškumus (strijas, mazgus) ir terminius nehomogeniškumus, todėl visame išlydytame stikle pasiekiama labai vienoda cheminė sudėtis ir temperatūra. Homogenizacija yra gyvybiškai svarbi galutinių pluoštų savybių stabilumui.

 

5. Išlydyto stiklo aušinimo pakopa

Aukštoje{0}}temperatūroje homogenizuotas išlydytas stiklas atšaldomas iki klampumo diapazono, tinkamo pluošto formavimui (tiesioginiam tempimui arba pūtimui), maždaug 1000–1300 laipsnių. Temperatūros gradientas ir aušinimo greitis turi būti tiksliai kontroliuojami aušinimo metu, kad nebūtų pažeistas šiluminis vienodumas 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

 

Pagrindinė stiklo lydymosi šiluminė įranga, paprastai nuolat veikianti bako krosnis (pvz., vienetinė krosnis, elektrinė kaitinimo krosnis arba visa{0}}elektrinė lydymo krosnis). Jo ugniai atsparus -pamušalas talpina partijos medžiagas, o aukštos{3}} temperatūros aplinka tiekiama degimo liepsna arba elektrodais, kad būtų užbaigti visi lydymosi etapai. Krosnies viduje reikalinga griežta temperatūros, atmosferos ir slėgio zonų kontrolė.

 

2. Pagalbinė įranga

 

(1) Partijos įkroviklis: nuolat, tolygiai ir tolygiai tiekia partijos medžiagas į krosnies padavimo angą, kad būtų užtikrintas stabilus krosnies veikimas ir pastovi išlydyto stiklo kokybė.

 

(2) Burbuliatorius: įmontuotas lydymosi bako apačioje, jis įpurškia dujas (orą, deguonį, azotą ir kt.) į išlydytą stiklą, kad susidarytų aukštyn kylančios burbuliukų srovės, pagerinama konvekcija ir maišymas, taip pat labai paspartinamas rafinavimas ir homogenizavimas. (3) Degimo sistema: tiekia šiluminę energiją lydymui, kurią sudaro dvi dalys:

 

Krosnies degimo sistema: tiekia pirminę šilumą pagrindinei krosnei (gamtinių dujų/kuro degikliai ir valdymo sistemos).

 

Židinio degimo sistema: tiekia šilumą, kad išliktų šiluma arba reguliuotų krosnių, išlydyto stiklo kanalų, jungiančių lydymosi krosnį ir formavimo įrangą, temperatūrą. (4) Metalinis šilumokaitis: atkuria panaudotą šilumą iš aukštos -temperatūros dūmų, išleidžiamų iš krosnies, kad iš anksto pašildytų degimo orą (o kartais ir kuro dujas), labai pagerindamas krosnies šiluminį efektyvumą ir sumažindamas kuro sąnaudas.

 

Išvada

 

Apibendrinant galima pasakyti, kad stiklo pluošto lydymas yra tiksliai kontroliuojamas aukštos temperatūros fizinės ir cheminės reakcijos procesas su penkiomis tarpusavyje susijusiomis{0}}pakopomis. Lydymosi krosnis ir jos sudėtingos pagalbinės įrangos sistema kartu sudaro pagrindinę platformą šiam sudėtingam procesui ir aukštos kokybės išlydytam stiklui gaminti, o tai sudaro esminį pagrindą tolesniam pluošto formavimui.