En el procés de dibuix de fibra de vidre en un forn de tanc, per què l'arrel de fibra és la clau principal per a la formació de la fibra de vidre?

Principis bàsics de la formació de fibres

 

En el procés d'estirament de fibra del forn del tanc, el vidre fos, sota pressió hidrostàtica, surt en gotes des d'un broquet de precisió a la part inferior d'un deflector d'aliatge de platí. Una màquina de dibuix-d'alta velocitat, situada directament a sota del broquet, gira a una velocitat alta constant, aplicant una forta força d'estirament a la gota de vidre que cau. La clau d'aquest procés rau en la zona d'equilibri dinàmic formada a la sortida de la gota-l'arrel de la fibra:

 

1. Formació d'arrel de fibra:

Per sota de la sortida del broquet, la tensió superficial del vidre fos (intent de mantenir la forma esfèrica de la gota) i la força d'estirament de la màquina de dibuix (intent d'estirar la gota) aconsegueixen un equilibri dinàmic. Això fa que el vidre fos formi una regió única en forma de mitja lluna-a la sortida del broquet. El diàmetre d'aquesta regió es redueix gradualment des de la sortida del broquet.

 

2. Línia de formació de fibra:

La distància des de la sortida del broquet fins que el vidre fos s'estira i solidifica i el diàmetre de la fibra arriba al seu punt final i-ja-no canvia, s'anomena línia de formació de fibra. L'espai que engloba aquesta línia és la zona de formació de fibra. Dins d'aquesta zona, el vidre fos experimenta un canvi dramàtic de viscositat, solidificant-se d'un fluid viscós a fibres sòlides.

 

3. Línia de dibuix de fibra:

Es refereix a la distància total des de la sortida del broquet fins al punt de bobinat de fibra a la màquina de dibuix. Aquesta distància es pot ajustar manualment segons els requisits del procés (com ara les necessitats de refrigeració i l'espai operatiu) i sol ser molt més llarga que la longitud real de la línia de formació de fibra.

L'estabilitat de l'arrel de la fibra i de la línia de formació de fibres és un factor decisiu per produir fibres de vidre{0}}d'alta qualitat, que afecta directament:

 

◉ Uniformitat del diàmetre de la fibra

◉ Taxa de trencament

◉ Eficiència i cost de producció

 

Paràmetres clau del procés que afecten l'estabilitat de conformació:

* Nivell de líquid: determina la pressió hidrostàtica del vidre fos a la boquilla, afectant la velocitat de sortida i la morfologia inicial de l'arrel de la fibra.

* Temperatura de l'obturador: Controlar amb precisió la viscositat del vidre fos és fonamental per obtenir les propietats de tracció adequades.

* Velocitat de dibuix: determina directament la magnitud de la força d'estirament i el diàmetre final de la fibra.

* Propietats del vidre fos: la composició química determina les seves característiques de viscositat-temperatura, tensió superficial, tendència a la cristal·lització, etc.

* Condicions de refrigeració: Afecta el gradient de temperatura i la taxa de solidificació a la regió de l'arrel de la fibra, crucial per a l'estabilitat i el rendiment de la fibra.

* Relació de dibuix: la relació entre el diàmetre de l'orifici del broquet i el diàmetre final de la fibra, que reflecteix el grau d'estirament.

 

Control del flux d'aire: afecta la distribució del camp de temperatura i l'eficiència de refrigeració a la regió de l'arrel de la fibra.

 

Equips de procés de dibuix de fibra de forn de piscina i disseny

 

Per aconseguir una formació de fibra estable i eficient es basa en una sèrie de dispositius de procés disposats amb precisió verticalment (de dalt a baix):

 

1. Fus:

Conté i regula la temperatura del vidre fos, i controla el flux de vidre fos a través del broc.

 

2. Refrigerador d'arrel de fibra:

Situat directament a sota del fus, a prop de la regió de l'arrel de la fibra. Normalment utilitza refrigeració per aire (cortina d'aire d'alta-pressió) o refrigeració per aigua (indirectament) per forçar de manera ràpida i controlable-refredar les arrels de fibres viscoses i d'alta-temperatura, accelerant la solidificació i la conformació del vidre fos. És un equip clau per estabilitzar les arrels de la fibra.

 

3. Polvoritzador de fibra bruta:

Després que la fibra s'ha solidificat inicialment, ruixa aigua o aire sobre ella per a un refredament auxiliar.

 

4. Oiler monofilament:

Abans que els monofilaments s'agrupin en filaments en brut, s'aplica uniformement a la superfície de cada monofilament un agent humectant (agent d'acoblament, lubricant, agent d'acoblament, etc.). L'agent de col·locació té un paper crucial en la protecció de les fibres, agrupant-les en fils i unint-les a materials compostos posteriors.

 

5. Empaquetador:

Garantir que els monofilaments que flueixen de diferents broquets estiguin separats espacialment, evitant que s'enganxin o xoquin.

 

6. Empaquetador:

Agrupant suaument diversos monofilaments oliats i agrupats (normalment de desenes a milers) en un filament continu.

 

7. -Corró de tracció lenta:

Situat a sota de l'agrupador, aplica una lleugera tensió al filament agrupat, cosa que li permet una transició suau a l'àrea de la màquina de dibuix d'alta-velocitat.

 

8. Difusor de flux d'aire:

Situat a sobre de l'entrada de la màquina de dibuix, dispersa o guia el flux d'aire, evitant que la turbulència generada pel capçal giratori de la màquina de dibuix d'alta velocitat -interfereixi amb el funcionament estable de les fibres superiors.

 

9. Màquina de dibuix:

El nucli de potència del sistema de conformació. El seu capçal giratori d'alta velocitat-(cap de bobina) genera una forta força d'estirament, estira el vidre fos en fibres i enrotlla el filament solidificat en una bobina (fil). La línia de posició del procés de formació es refereix a la disposició relativa vertical i horitzontal dels dispositius clau esmentats anteriorment (principalment la plantilla, l'oliador, l'empaquetador, la roda de bobinatge de la màquina de dibuix i el cap). Aquest disseny de disposició afecta directament el recorregut de la fibra, la distribució de la tensió i l'efecte de refrigeració.

 

Disseny d'una-capa: totes les operacions de conformació (des de la plantilla fins a l'enrotllament) es realitzen bàsicament en el mateix pla d'operació. L'estructura és relativament simple, però l'espai operatiu pot ser limitat.

 

Disseny de doble-capa: el procés es divideix en zones operatives superior i inferior (comuna a les línies de dibuix de forns de tancs grans). Zona superior: normalment inclou la plantilla, el refrigerador de fibres, el polvoritzador, l'oliador, l'agrupador i l'agrupador, per a la formació d'alta-temperatura i el tractament preliminar.

 

Zona inferior: inclou principalment el rodet d'estirament-lent, el difusor de flux d'aire i la màquina de dibuix per a la bobina de fibra. Aquest disseny optimitza la utilització de l'espai, millora l'entorn operatiu (especialment l'aïllament de la zona d'alta-temperatura) i facilita l'automatització.

 

Resum

La formació de fibra de vidre és un art d'equilibrar amb precisió la tensió superficial i la força de tracció mecànica a altes temperatures. Comprendre el mecanisme de formació i estabilització de les "arrels de fibra" és el nucli per dominar el procés. Controlant amb precisió paràmetres clau com ara el nivell de líquid, la temperatura, la velocitat i la refrigeració, i utilitzant un sistema de dispositiu de precisió que consisteix en una placa deflectora, refrigerador, engrassador, agrupador a mecanisme de dibuix, juntament amb un disseny raonable de "línia de posició del procés de formació", el vidre fos viscós es pot transformar de manera eficient i estable en fibres de vidre contínues d'alt rendiment.