离心玻璃纤维成型的三个阶段

离心玻璃纤维成型的三个阶段

为了进一步了解和改进成纱工艺,在试验过程中进行了现场测量和记录,包括不同成纱条件下成纱气流的温度和速度分布,工艺参数变化对成纱状态和成棉质量的影响。通过以下工作,我们可以进一步了解变形过程中熔体外部条件的协调与离心玻璃棉部质量的关系。

根据实验观察和实测数据,对玻璃棉的成棉过程进行了如下分析:当玻璃棉离心喷射成型时,熔体细流被挤出离心壁后立即进入气流。高温高速气流将能量传递给熔体流动股,增加了熔体流动股的表面能,并以毫秒和米的速度迅速拉伸4~8μm的纤维。根据试验玻璃的粘度特性及其温度范围,在此条件下熔体的拉伸过程可分为三个阶段进行分析:

第一阶段:熔体离开离心机的小孔,水平移动,也称为根部区域。

第二阶段:熔体流动改变方向后,由气流牵引直至其粘度达到107泊,拉伸过程结束,也可以称为高速变形区。

第三阶段:固体纤维向下运动,粘度继续增加,直至达到脆性固体纤维。

在第一阶段,由于离心装置的运行所提供的熔体颗粒动能,离开离心装置孔的熔体将继续保持水平运动,直到满足注入气流,并在气流压力的作用下,移动方向将会改变。

对比不同条件下拍摄的照片,可以看出玻璃液的流动感是相同的,气体的流动温度和速度是不同的,距离值也是不同的。

第二阶段是纤维形成的关键阶段。在此阶段,高能气流与熔体流动相遇后,能量交换,熔体温度升高,粘度下降到103~104泊范围,气流在相对运动中得到吸力。

由于气流对熔体流动股线的加热作用,导致流动股线内外的径向温差,从而产生粘度差。此外,由于流股表面的牵引力作用,这种吃水将在很大程度上成为层与层之间的平行滑移。我们知道,玻璃流的活化能和高温值都小于低温值,所以这种温差也会导致层间滑移,而且外层的速度也较大。

也可以看出,不同粘度特性的玻璃即使施加相同的拉伸力也不会得到相同的拉伸效果。

对于沿纤维轴方向的吸力,由于位移后温度的降低,粘度增大,使吸力加速度变为负值。在此过程中,测试玻璃的温度为687℃,直到熔体软化温度达到107泊。

在这一区域,由于火焰对流加热的不均匀性,导致纤维长度的密度差、速度差和纤维表面结构的差异,导致纤维固化后弯曲和隐藏缺陷,导致纤维强度降低。

棉纤维的牵伸过程不同于机械牵伸。它有自由端牵伸。由于牵伸速度取决于外力,但在牵伸过程中,由于断裂和方向的变化,外力不是恒定的。在成形过程中,熔体细流的波动和拉伸力的变化是造成纤维长度方向直径不均匀的主要因素。

根据以上分析和空气动力学原理,提出了提高纤维局部温度和辅助气流等改善纤维纤维化过程和纤维质量的方法。

在纤维形成的第三阶段,玻璃熔体的粘度在107泊以上,直至达到脆性固体。在该区域的前一段中,弯曲的纤维尚未达到脆性固化状态,因此该区域收集的棉纤维也可以根据接收器的形状进行成型。随着位置的降低,在诱导气流的影响下,气流的温度和速度不断降低,直至纤维完全凝固。沉降室上部中部最高温度345℃,外部最高温度75℃。在此温度下,离心玻璃棉纤维完全凝固成形。

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