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详细了解下离心玻璃丝绵其纤维是如何成形的

       由试验观察及测得数据对棉成形作以下分析:离心喷吹法制造离心玻璃丝绵时,熔体细流由离心器壁甩出以后,及时进入燃气流中,高温高速的燃气流,将能量传递给熔体流股,增加了表面能的熔体流股以毫秒一米的速度很快牵伸为4~8微米的纤维。根据试验玻璃的粘度特性及其所在的温度范围,可以把熔体在这种条件下的牵伸变形过程分成三个阶段进行分析:
  一阶段:熔体离开离心器小孔,水平运动,这一段也可以称为丝根区。
  二阶段:熔体流改变方向以后,受到气流的牵伸,直至其粘度达到107泊以后,拉伸过程终止,这也可称为高速变形区。
  三阶段:固体化的纤维,向下运动,粘度继续增加,直至达到脆性固体状纤维。
  在一阶段,由于离心器运转给予熔体质点动能,使离开离心器孔的熔体,继续维持水平运动,直至与喷吹燃气流相遇,在燃气流动压作用下,改变运动方向。
  在测定条件下,这段距离在2-7.4毫米范围内。数据表明,在离心器下沿,燃气流速度已经衰减,所以熔体流水平移动距离长了。
  比较不同条件下拍摄的照片,可以知道玻璃液流觉相同,燃气流温度、速度不同时这个距离的数值不同。
  在二阶段,是纤维成形的关键阶段。在这个阶段的区间内,携带较高的能量的燃气流与熔体流相遇以后,进行能量交换,熔体温度升高,粘度减少到103~104泊范围,在与气流的相对运动中,得到牵伸。
  由于燃气流对熔体流股的加热作用,会造成流股径向的内外温差,并由此产生粘度差,又由于作用于流股表面的牵伸力的作用,使这种牵伸在很大情况下变成各层间平行滑移,我们知道,使玻璃流动的活化能、高温数值小千低温数值,所以这个温度差也导致层间滑移的速度差,而且,外层速度较大。
  由此也可以看出,具有不同粘度特性的玻璃,即使给以同样的牵伸外力,也不会得到同样的牵伸成效。
  沿纤维轴向的牵伸,则由于位移后温度的下降而粘度变大,使牵伸加速度成为负值,这样的牵伸过程,直至达到熔体软化温度107泊为止,试验玻璃这个温度为687℃。
  在这个区域内,由于火焰对流股加热的不均匀性,造成了纤维长度上的密度差和速度差以及纤维表面结构上的差异,这就造成了纤维固化后的弯曲和隐藏下来的缺陷,并导致以后纤维强度的减低。
  棉纤维的牵伸过程与机械拉丝不同,是有自由端的牵伸,由于牵伸的速度取决于外力作用,而在棉牵伸过程中,由于断裂和方向的改变,使作用的外力不是恒定的。在成形过程中,熔体细流的脉动和牵伸力的变化是造成吹制纤维长度方向上直径不均匀的主要因素。
  根据以上分析及气体动力学原理,我们提出了上升局部温度和增加辅助气流等强化纤维化过程、上升纤维质量的办法。
  在纤维成形的三阶段,玻璃熔体粘度达到107泊以上,直至达到脆性固体。在这个区域内的前一段,弯曲了的纤维还未达到脆性固化状态,所以,在这个区域内收集到的离心玻璃丝绵纤维,还可以随接收物的形状而定形。随着位置的下移,在诱导气流影响下,气流的温度、速度继续下降,直至纤维都固化定形。在沉降室的上口,中心部位很高温度为345℃,外侧为75℃,在这个温度下,离心玻璃丝绵纤维都固化定形了。
     
2020/06/29 09:14:49 85 次

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