Стеклянная вата и изделия на ее основе
Стеклянная вата является разновидностью искусственного минерального волокна.
Стеклянная вата имеет много общего с минеральной ватой, получаемой из металлургических шлаков и горных пород, но между ними есть различия в технологии производства и свойствах готовой продукции. Эти различия определяются видом сырьевых материалов, применяемых для производства стеклянной ваты (рис.6).
В производстве стеклянной ваты используют те же материалы, что и для выработки стекла: кварцевый песок, известняк, соду и др. На строительном рынке представлены различные марки минеральной ваты (ISOVER, URSA), отличающиеся химическим составом и свойствами волокон.
Подготовка сырьевой шихты и получение расплава, в данном случае варка стекла, тоже имеют много родственного с технологией стекольного производства вообще. Поэтому изготавливаемая разновидность минерального волокна и называется стеклянным волокном. В зависимости от назначения вырабатывают два вида стеклянного волокна: текстильное и теплоизоляционное, называемое также штапельным стеклянным волокном.
Стеклянные волокна обычно длиннее и толще волокон минеральной ваты, а содержание корольков в них значительно меньше, чем в минеральной вате.
Основными видами сырья для производства стекловолокна служат: кварцевый песок, известняк и кальцинированная сода. Вместо известняка часто применяют мел и добавляют доломит. Для замены соды используют сульфат. Кроме этих основных видов сырья в шихту для получения стекломассы иногда добавляют небольшое количество плавикового шпата.
Шихта должна иметь такой состав, который обеспечивал бы получение стекломассы определенной вязкости для выработки текстильного и теплоизоляционного (штапельного) стеклянных волокон. Вязкость расплавленной стекломассы для теплоизоляционного волокна должна быть меньше вязкости стекломасс для получения текстильного волокна.
Рис 6. Образцы изделий из стеклянной ваты    |
Стекломасса для получения волокна дутьевым способом должна иметь вязкость 40-50 из при температуре 1350-1400°С. Для получения стекловолокна центробежным способом применяют менее вязкие расплавы (типа минераловатных).
В производстве стеклянной ваты и изделий основными процессами являются варка стекломассы, получение стекловолокна и формование изделий.
В производстве стеклянной ваты варку стекломассы осуществляют в ванных стекловаренных печах. Лишь для выработки непрерывного стекловолокна применяют печи со стекловаренными горшками специальной формы. По конструкции ванные печи для выработки стеклянного волокна похожи на ванные печи для производства минеральной ваты.
Стеклянное волокно из расплавленной стекломассы получают способами вытягивания, центрифугирования и раздува. Способ вытягивания делится на два вида: штабиковый и фильерный.
Штабиковый способ основан на подогреве до расплавления стеклянных палочек – штабиков и вытягивании из них стеклянного волокна, наматываемого на вращающийся барабан.
Фильерный способ основан на вытягивании волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия – фильеры и наматывания вытягиваемого волокна на вращающийся барабан.
Применение штабикового и фильерного способов для производства теплоизоляционных материалов ограничено малой производительностью их. Эти способы применяют иногда при изготовлении стекловолокна для высокотемпературной изоляции (до 1200–1500°С) благодаря возможности достижения хорошей гомогенности стекломассы.
Центробежный способ получения стеклянной ваты, основанный на применении одноступенчатой дисковой горизонтальной центрифуги, в настоящее время уступает место более производительным и усовершенствованным центробежно-дутьевым и фильерно-дутьевым способам.
Фильерно-дутьевой способ выработки стеклянной ваты для теплоизоляционных целей является наиболее производительным.
Производство стеклянной ваты этим способом состоит из двух основных процессов: плавки стекольной шихты для получения стекломассы и превращения ее в волокна ваты.
Сырьем для получения стекломассы служат те же сырьевые материалы, которые используют и в производствах других видов стекла. Шихту в данном случае приготавливают так же, как и вообще стекольную шихту: кварцевый песок предварительно сушат, известняк или мел измельчают в дробилках, соду и сульфат пропускают через дезинтегратор для разрыхления слежавшегося материала. Подготовленные компоненты шихты смешивают в смесителях разных типов.
Стекломассу получают в ванных стекловаренных печах с поперечным или подковообразным направлением пламени.
Хорошо проваренная стекломасса выдается из печи через фильерный питатель с электроподогревом и поступает к дутьевым устройствам в виде десятков тонких струй. Такой способ получения волокна называют фильерно-дутьевым. Пар или воздух для раздува поступают к соплам с давлением от 6 до 10 aтм.
Технологическая схема производства теплоизоляционных изделий из стеклянной ваты с синтетической смолой приведена ниже.
Технологическая схема производства гибких изделий из стеклянной ваты
Песок Известняк Сода Сульфат
Сушка Дробление Разрыхление
Сушильный барабан Молотковая дробилка Дезинтегратор
Приготовление шихты
Смеситель
Варка стекломассы
Ванная печь
Раздув расплава
Фильерно-дутьевая установка
Получение волокна
Камера волокноосаждения
Раствор смолы
Смешивание волокна со связующим и формование ковра
Камера волокноосаждения
Тепловая обработка
Камера тепловой обработки
Раскрой ковра
Ножи продольной и поперечной резки
Рулонирование матов
Рулонирующее устройство
Упаковка Упаковочные столы
Склад готовой продукции
Рис. 7. Технологическая схема
В настоящее время стеклянное волокно применяют во многих отраслях техники: для электроизоляции, фильтрации химически активных жидкостей и газов, изготовления теплоизоляционных изделий.
Стеклянную вату и изделия из нее, так же как и минеральную вату, можно использовать в качестве изоляционно-строительных, изоляционно-монтажных и акустических материалов. Основной областью, где стеклянная вата получит распространение, будет изоляция технологического оборудования и тепловых установок электрических станций.