Millised on klaaskiu sulatamise peamised tehnoloogilised etapid?

Tootmineklaaskiudalgab selle põhietapiga-klaasi sulatamine. See protsess hõlmab konkreetse toorainepartii võtmist ja nende allutamist mitmetele keerulistele füüsikalis-keemilistele muutustele kõrgetemperatuurilises-ahjus, mille tulemusena muudetakse need lõpuks ühtlase keemilise koostisega sulaklaasiks, mis vastab vormimise nõuetele. Kogu protsessi saab selle olulise sisu põhjal selgelt jagada viieks pidevaks ja omavahel seotud etapiks:

 

Klaasi sulamise viis etappi

 

1. Silikaadi moodustumise etapp: tooraine (peamiselt kvartsliiv, lubjakivi, dolomiit, sooda, booraks jne) kuumutatakse 800-900 kraadini. Selles etapis toimuvad peamiselt lagunemis-, ühinemis- ja tahkefaasilised reaktsioonid ning suur hulk gaasi (CO₂, H₂O jne) väljub. Toormaterjalid muutuvad mehaanilisest segust erinevaid silikaate ja ränidioksiidi jääke sisaldavaks paagutuseks.

 

2. Klaasi moodustumise etapp: temperatuur tõuseb jätkuvalt 1200-1250 kraadini. Paagutaja hakkab sulama ja ränidioksiidi jääkosakesed lahustuvad järk-järgult moodustunud silikaatsulatis. Selle etapi lõpuks on partii materjal sisuliselt muutunud klaasjaks, kuid sulaklaas sisaldab suurel hulgal mullikesi ning selle keemiline koostis ja temperatuurijaotus on äärmiselt ebaühtlased.

 

3. Klaasi rafineerimise etapp: temperatuuri tõstetakse veelgi kõrgeima sulamistemperatuurini (tavaliselt 1400–1600 kraadi). Sulaklaasi viskoossus väheneb oluliselt, võimaldades lahustunud gaasidel, keemiliste reaktsioonide käigus tekkivatel gaasidel ja jääkmullidel vabaneda, kasvada ja pinnale pääseda. See etapp on ülioluline nähtavate mullide eemaldamiseks ja "selge" sulaklaasi saamiseks.

 

4. Sulaklaasi homogeniseerimisetapp: see etapp viiakse läbi rafineerimistemperatuuril või sellest veidi madalamal. Sulaklaasi keemilised ebahomogeensused (triibud, sõlmed) ja termilised ebahomogeensused elimineeritakse termilise konvektsiooni, mullitamise ja mehaanilise segamise teel, saavutades keemilise koostise ja temperatuuri kõrge homogeensuse. Homogeniseerimine on oluline kiu lõplike omaduste stabiilsuse tagamiseks.

 

5. Sulaklaasi jahutamisetapp: homogeniseeritud kõrge temperatuuriga sulaklaasi tuleb jahutada viskoossusvahemikku, mis sobib kiudude moodustamiseks (tõmbamine või puhumine) (ligikaudu 1000–1300 kraadi). Jahutusprotsess nõuab temperatuuri gradiendi ja jahutuskiiruse ranget kontrolli, et tagada, et sulaklaasi termiline ühtlus ei rikutaks ja saavutaks vormimiseks vajalik täpne viskoossus.

Südamiku sulatusseadmed

 

Ülaltoodud kõrgel{0}}temperatuuril sulamisprotsess põhineb spetsiaalsel sulatusseadmete süsteemil

 

1. Sulatusahi: klaasi sulatamiseks mõeldud südamiku termoseade, tavaliselt pidevalt töötav basseiniahi (nt ühikahi, elektrilise abiga sulatusahi või täielikult{1}}elektriline sulatusahi). Selle tulekindel-konstrueeritud sulakogum sisaldab partii materjali ja põlemisleek või elektroodid tagavad kõrge-temperatuuri keskkonna, mis võimaldab partii materjalil läbida erinevaid sulamisetappe. Ahjus on vajalik range temperatuuri, atmosfääri ja rõhu tsoonikontroll.

 

2. Abiseadmed:

 

(1) Söötur: toidab partii materjali pidevalt, ühtlaselt ja stabiilselt ahju toiteporti, tagades ahju stabiilse töö ja sulaklaasi kvaliteedi.

 

(2) Mullitaja: paigaldatakse sulabasseini põhja ja juhib sulaklaasi gaasi (näiteks õhku, hapnikku või lämmastikku), moodustades ülespoole suunatud mullivoolu, mis suurendab sulaklaasi konvektsiooni ja segamist, soodustades oluliselt selginemist ja homogeniseerimist.

 

(3) Põlemissüsteem: tagab sulatamiseks vajaliku soojusenergia. Tavaliselt sisaldab see:

 

Ahju põlemissüsteem: tagab ahju korpuse peamise soojusallika (nt maagaasi/raskeõli põleti ja juhtimissüsteem).

 

Läbipääsu põlemissüsteem: pakub soojust ahju ja vormimisseadmeid ühendava klaasisulatuskanali (läbipääsu) isoleerimiseks või temperatuuri reguleerimiseks.

 

(4) Metallist soojusvaheti: kasutab põlemisõhu (ja mõnikord ka põletusgaasi) eelsoojendamiseks ahjust väljutatava kõrge temperatuuriga suitsugaasi heitsoojust, parandades oluliselt ahju soojuslikku efektiivsust ja vähendades kütusekulu.

 

Kokkuvõte

 

Kokkuvõtteks võib öelda, et klaaskiu sulatamine on täpselt juhitud kõrgel{0}}temperatuuril füüsikalis-keemiline reaktsiooniprotsess, millel on viis omavahel seotud etappi. Ahi ja selle keerukas abiseadmete süsteem moodustavad koos põhiplatvormi selle keerulise protsessi teostamiseks ja kvaliteetse-klaasisulami tootmiseks, pannes aluse järgnevaks kiudude moodustamiseks.