Поддержка по электронной почте
247886802@qq.comПозвоните в службу поддержки
+86-13258111863
Когда слышишь ?изготовление стекловолокна?, многие представляют себе просто плавление стекла и вытягивание нитей. На деле же это капризный процесс, где каждый градус температуры или секунда выдержки меняют свойства материала. Вот, например, в ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы мы начинали с классической схемы: шихта → плавка → экструзия. Но быстро столкнулись с тем, что даже при стабильном химическом составе шихты нити на ветви экструдера вели себя непредсказуемо — то слипались, то рвались. Оказалось, проблема была в скорости охлаждения форсунок, которую мы сначала недооценили.
Основу для изготовления стекловолокна у нас закладывают в цехе подготовки шихты. Тут важно не просто смешать песок, соду и известняк, а выдержать фракцию каждого компонента. Мелочь? Как бы не так. Однажды привезли партию песка с повышенной влажностью — вроде бы сушим перед загрузкой, но в печи пошли локальные перегревы из-за неравномерного испарения влаги. Пришлось менять режим сушки и добавлять ступень вакуумирования шихты.
Кстати, про химический состав. Многие гонятся за точным соответствием ГОСТам, но на практике важно учитывать поведение расплава именно в вашей печи. У нас, например, печь с кислородным поддувом — пришлось снизить долю оксида бора в смеси, потому что он активнее испарялся и осаждался на газоходах. Это решение приняли после того, как за месяц работы потеряли 12% от планового выхода волокна.
Сейчас используем систему автоматического дозирования от итальянского производителя, но дорабатывали её под наши нужды. Инженеры из команды ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы добавили вибрационные уплотнители в бункера — это снизило сегрегацию компонентов при транспортировке. Не идеально, но стабильнее, чем было.
Плавку ведём в печах с электроподогревом, температура в зоне гомогенизации — около 1450°C. Казалось бы, всё просто: держи температуру — и будет тебе расплав. Но нет. Структура расплава меняется даже при колебаниях напряжения в сети. Как-то раз из-за скачка напряжения на 5В температура в зоне вытяжки упала на 20°C — и мы получили партию волокна с включениями кристаллов. Пришлось пустить её на технические нужды.
Ещё момент: состав футеровки печи. Раньше использовали хромит-магнезитовый кирпич, но он давал микроскопические включения в расплав. Перешли на циркониевый — дороже, но чистота волокна выросла на 15%. Это заметили даже клиенты, которые берут наше стекловолокно для армирования композитов в авиационной отрасли.
Сейчас экспериментируем с подачей отработанных газов обратно в зону подогрева — пытаемся снизить энергопотребление. Пока получается экономить около 7% газа, но есть нюанс: нужно тщательнее очищать газ от паров натрия, иначе осаждается на теплообменниках.
Самый деликатный этап — это, конечно, формование. Расплав через платино-родиевые фильеры подаётся на экструдер. Тут важно не только количество отверстий в фильере, но и их геометрия. Мы пробовали конические, цилиндрические, даже ступенчатые — в итоге остановились на комбинированных, с зоной ламинаризации. Это снизило обрывность нити на 22%.
Охлаждение нити — отдельная история. Раньше думали, что чем интенсивнее обдув, тем лучше. Оказалось, при слишком быстром охлаждении в поверхностном слое волокна возникают напряжения, которые потом приводят к трещинам при скручивании. Сейчас используем каскадные воздушные потоки разной температуры — первую зону держим на 50°C, вторую на 20°C.
Кстати, про диаметр волокна. Часто заказчики просят ?как можно тоньше?, но не учитывают, что при диаметре меньше 5 мкм резко растёт вероятность обрыва нити в процессе перемотки. Мы обычно советуем клиентам 9-13 мкм — это оптимально для большинства применений. Хотя для специальных заказов, например для медицинских композитов, делаем и 6 мкм, но там приходится замедлять скорость экструзии на 30%.
Контроль качества — это не только лабораторные испытания готовой продукции. Мы встроили в линию систему оптического мониторинга, которая отслеживает диаметр нити в реальном времени. Но и тут не без сюрпризов: система даёт сбои при попадании на линзы паров смазки. Пришлось ставить дополнительные воздушные завесы перед камерами.
Ещё одна головная боль — однородность нанесения замасливателя. Раньше использовали роликовые аппликаторы, но состав распределялся неравномерно. Перешли на аэрозольное нанесение — лучше, но нужно строго контролировать вязкость эмульсии. Как-то раз сменили поставщика компонентов для эмульсии, и за неделю получили три случая расслоения покрытия на готовых бухтах.
Сейчас внедряем систему отбора проб прямо с линии — каждые 30 минут автоматика снимает 10 см нити и отправляет в лабораторию для экспресс-анализа на содержание влаги. Это помогло вовремя catch-ить проблему с конденсатом в цехе — оказалось, при влажности выше 65% адгезия замасливателя падает на 18%.
Когда только начинали производство в ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы, купили немецкую линию — вроде бы всё продумано. Но под наши условия пришлось дорабатывать: усилили раму экструдера, потому что вибрации от соседнего пресса вызывали резонанс. Также заменили систему ЧПУ на более гибкую — штатная не позволяла оперативно менять программу при смене диаметра волокна.
Из последних улучшений — установили рекуператоры тепла от печи плавки на подогрев цеха. Зимой это даёт экономию на отоплении около 120 тыс. рублей в месяц. Правда, пришлось ставить дополнительные фильтры — продукты испарения из печи оседали на теплообменниках.
Сейчас думаем над автоматизацией упаковки бухт. Пока это делается вручную, и есть риск повреждения кромки волокна при обрезке. Испытали три типа ножей — лазерные режут чисто, но дорого, механические оставляют заусенцы. Возможно, остановимся на гидроабразивной резке, но нужно считать экономику.
Сейчас в отрасли идёт тренд на изготовление стекловолокна с заданными поверхностными свойствами. Мы пробуем модифицировать состав замасливателей — добавляем наночастицы оксида кремния для улучшения адгезии к эпоксидным смолам. Первые тесты показывают прирост прочности композита на 12%, но есть сложности с диспергированием добавок.
Ещё одна задача — утилизация отходов. Обрезки и бракованные бухты мы переплавляем, но при этом теряем до 40% прочности волокна. Сейчас тестируем метод измельчения отходов с последующим использованием в качестве наполнителя для термопластов — вроде бы получается конкурентоспособно по стоимости.
В целом, производство стекловолокна — это постоянный поиск баланса между технологией, экономикой и требованиями рынка. И как показывает практика нашей компании, даже небольшие усовершенствования на каждом этапе могут давать существенный эффект в качестве конечного продукта.
