Технология производства стекловатного утеплителя

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Введение…………………………………………………………..3

2.Способы производства  стекловолокна…………………………..6

                  Непрерывный способ……………………………………6

                  Штапельный способ……………………………………..8

3. Технологическая часть…………………………………………...12

                  Номенклатура выпускаемой продукции………….........12

                  Состав сырьевых компонентов…………………………13

4.Выбор способа и технологической  схемы производства……….15

5.Режим работы цеха………………………………………………...17

6. Материальный баланс  производства……………………………..20

7. Ведомость технологического оборудования…………………….22

8. Применение стекловолокна  и изделий из него………………….27

9. ТБ и ОТ при производстве стекловолокна………………………28

10. Список литературы………………………………………………30                    

 

 

 

 

 

 

 

2

ВВЕДЕНИЕ

       Теплоизоляционными материалами называют разновидность строительных материалов, обладающих низкой теплопроводностью и предназначенных для тепловой изоляции зданий и сооружений.

         Штучными теплоизоляционными материалы  называются теплоизоляционными изделиями и выпускаются в заводских условиях. Теплоизоляционные мастики, засыпки, изготавливаемые на месте производства работ, относятся к теплоизоляционным материалам. Свойства теплоизоляционных материалов и изделий строго регламентированы соответствующими ГОСТами.

         Согласно ГОСТ 31309-2005, теплоизоляционные материалы классифицируются по форме и внешнему виду, структуре, виду исходного сырья, плотности, жесткости (относительной деформации сжатия), теплопроводности, возгораемости.

 

- по форме и внешнему виду материалы подразделяются на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит).

- по структуре материалы и изделия бывают волокнистыми, ячеистыми и зернистыми.

- по виду исходного сырья их делят на неорганические, органические и смешанные.

 Смеси из неорганических  и органических материалов относятся  к неорганическим, если количество  последних в смеси превышает  50% по массе.

- по плотности материалы подразделяют на группы и марки.

 

Обозначение групп  материалов	Наименование групп  материалов		Марки по плотности, кг/
ОНП	Особо низкой плотности		15, 25, 35, 50, 75
НП	Низкой плотности		100, 125, 150, 175
СП	Средней плотности		200, 225, 250, 300, 350
Пл	Плотные	400, 450, 500, 600

 

3

- по жесткости теплоизоляционные материалы подразделяются на мягкие, полужесткие, жесткие, повышенной жесткости и твердые.

- по теплопроводности материалы и изделия делят на классы: низкой теплопроводности, средней теплопроводности и повышенной теплопроводности.

- по возгораемости теплоизоляционные материалы и изделия делят на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

 

Стекловолокно (стеклонить) — волокно или комплексная нить, формуемые из стекла. В такой форме стекло демонстрирует необычные для стекла свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань.

Стекловолокно экструдируют из расплава стекла специального химического состава. Экструзия, как и в других случаях, производится путем продавливания расплава через прядильные фильеры. Исходный продукт, как и в других областях производства химических волокон получается в виде бесконечных элементарных волокон (филаментов), из которых далее в процессе переработки формируются или комплексные нити (диаметр филаментов 3—100 мкм (линейная плотность до 0,1 Текс)) и длиной в паковке 20 км и более (непрерывное стекловолокно), линейная плотность до 100 Текс, или в стеклянные ровинги (продукты линейной плотностью более 100 Текс). В этом случае, как правило, продукт перерабатывается в крученые нити (ровинги) на крутильно-размоточных машинах.

Стекловолокна также могут  выпускаться в дискретном (штапельном) виде. Также исходный стеклянный ровинг может быть переработан путем  резки, рубки или разрывного штапелирования в дискретные (штапельные) волокна  со штапельной длиной 0,1 (микроволокно) — 50 см, титр волокна в данном случае как правило ниже, чем филаментных нитей и соответствует диаметру 0,1—20 мкм. Основная масса штапельных стекловолокон перерабатывается в нетканые материалы (кардные, иглопробивные, нитепрошивные, стеклохолст) по различным технологиям (кардочесание, преобразование прочеса, иглопробивание, нитепрошивание, «вэт-лэйд»), стекловату, штапельную пряжу.

Основная область применения стекловолокна и стеклотекстильных  материалов, — использование в качестве армирующих элементов стеклопластиков и композитов (т. н. «препреги»). Также стеклоткани могут самостоятельно использоваться в качестве конструкционных и отделочных материалов. В этом случае они зачастую подвергаются той или иной форме отделки, главным образом — пропитке связующим (латекс, полиуретан, крахмалы, смолы и прочие полимеры).

4

Номенклатура теплоизоляционных изделий из стеклянного волокна, выпускаемых отечественной промышленностью и за рубежом, в значительной степени повторяет номенклатуру аналогичных изделий из минеральной ваты.

Из стекловолокна  выпускают: стеклянную вату, маты, полосы,' жгуты, полужесткие и жесткие плиты, полуцилиндры, сегменты.

Способы производства теплоизоляционных изделий из стекловолокна, а также в некоторой степени и их свойства различны для непрерывного и штапельного стекловолокна.

В производстве теплоизоляционных  изделий из штапельного стекловолокна  используют те же технологические приемы, что и при изготовлении аналогичных  изделий из минеральной ваты. Но благодаря наличию у волокон  стеклянной ваты некоторых специфических  свойств (большая упругость и прочность, возможное отсутствие корольков и др.) некоторые теплоизоляционные изделия из стекловолокна имеют преимущества перед аналогичными изделиями из минеральной ваты.

Что касается теплоизоляционных изделий из непрерывного стекловолокна, то их изготовляют способами, отличными от способов получения изделий из минеральной ваты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА

 

Непрерывный способ производства стекловолокна

Непрерывное стекловолокно формуют вытягиванием из расплавленной стекломассы через фильеры (число отверстий 200—4000) при помощи механических устройств, наматывая волокно на бобину. Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Технологический процесс может быть осуществлен в одну или в две стадии. В первом случае стекловолокно вытягивают из расплавленной стекломассы (непосредственно из стекловарочных печей), во втором используют предварительно полученные стеклянные шарики, штабики (кусочки оплавленного стекла), которые плавят в стеклоплавильных печах или в стеклоплавильных аппаратах (сосудах).

В отличии от волокон минеральной  ваты волокна из стеклянной массы (стеклянное волокно), полученное непрерывным способом (штабиковым или фильерным), имеют  большую длину (3000 мм и более), однородную толщину, обладают более высокой  прочностью, не содержат неволокнистые  включения. Благодаря этим свойствам  непрерывное стекловолокно широко используют в производстве различных  стеклопластиков (конструкционные, электроизоляционные  и др.), стекловолокнистой рогожки и тканей.

 

• Фильерный способ производства:

Позволяет получать непрерывное стекловолокно, которое вытягивается из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия — фильеры и наматывается на вращающийся барабан. Основной частью установки для получения непрерывного стекловолокна является стеклоплавильная печь с укрепленной на дне платинородиевой лодочкой и фильерами диаметром 1—2 мм. В печь с помощью уровнемера-питателя загружают стеклянные шарики, из которых получают более качественную и однородную стекломассу. Температура в печи 1350-1400° С. Расплавленное стекло под давлением собственной массы вытекает из печи через фильеры в виде капель, которые вытягиваются в волокна. Волокна, собранные в пучок, пропускают через замасливающее устройство. Непрерывное вытягивание стекловолокна через фильеры и отсутствие раздува расплава паром или другим видом энергоносителя позволяют получать продукцию без неволокнистых включений (корольков), равномерной толщины и высокого качества.

 

 

6

 

                                   

 

• Штабиковый способ производства:

Штабиковый способ получения непрерывного стеклянного волокна менее производителен, так как он позволяет получать в сутки 55—70 кг стекловолокна с установки.

Технологический процесс получения стеклянного  волокна штабиковым способом с газовым разогревом штабиков (стеклянных палочек) .

Каждый  штабик разогревается до плавления небольшой самостоятельно регулируемой   газовой    горелкой. Расплавленный кончик стеклянного штабика падает вниз и с каплей стекла тянет за собой тонкое стеклянное волокно, угол падения которого изменяется с помощью специального приспособления. Затем волокно увлекается потоком воздуха на наматывающий барабан. Затвердевшая капля стекла отбрасывается за барабан.

Для получения  ультра- и супертонкого стекловолокна  применяют так Называемый двухстадийный дуплекс-процесс .

 

7

Штапельный способ производства стекловолокна

 

Штапельное стекловолокно формуют путём раздува струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами и др. методами.

Производство штапельного  стекловолокна для теплоизоляционных (а также звуко-  и гидроизоляционных) изделий ежегодно возрастает. Объясняется  это тем, что штапельное стекловолокно, обладая в некоторой степени достоинствами   непрерывного, обходятся дешевле, изделия из него, как правило, изготавливаются на одной конвейерной поточной линии, начиная от загрузки ванной печи до упаковки изделий, и производство их легче механизировать и автоматизировать.

 

Дутьевой способ производства:

Дутьевой способ вертикального  раздува паром ВРП – один из наиболее распространенных способов производства штапельного стекловолокна.

 

Центробежный  способ производства:

Общий принцип формования стекловолокна при центробежном способе заключается в том, что центробежные силы сначала разделяют струю расплава на отдельные струйки или капли, а затем вытягивают их в волокна. Струя расплава через отверстие в фидере ванной печи льется на поверхность плоского или слегка конического диска, закрепленного в вертикальном валу центробежной машины.

Диск  вращается со скоростью 3000—5000 об/мин. На верхней плоскости диска радиально расположены насечки по которым растекаются тонкие струйки расплава, вытягивающиеся в волокна. Вокруг диска мощным вентилятором создается цилиндрический воздушный заслон, не дающий волокнам возможность разлетаться. Они прижимаются к конусу, на котором укреплен керамический диск.

 

 

8

 

              

 

 

При многоступенчатом центробежном способе производства стеклянного штапельного волокна расплав подвергается многократному воздействию центробежных сил при передаче расплава с одного валка на другой.  Волокно получают на многовалковой центробежной машине, имеющей до 4 валков, расположенных друг под другом. Валки вращаются навстречу один другому, причем скорость каждого последующего валка, на который попадает расплав, больше скорости предыдущего. Скорость первого валка 20 м/сек последнего — до 65 м/сек. Это объясняется тем, что струя расплава, переходя с одного валка на другой, постепенно охлаждается и вязкость ее возрастает.

Струя расплава поступает на верхний валок, на котором расплав частично перерабатывается в волокно, но большая часть его передается на второй и третий валки. На этих валках получается основная масса волокна, а оставшийся переработанный расплав переходит на нижний четвертый валок, где заканчивается процесс получения волокна.

9

Центрабежно-дутьевой способ производства:

 

Расплав из вагранки или ванной печи попадает с лотка на ротор центробежно-дутьевой машины, имеющей форму чаши. Ось вращения ротора находится под углом 30 — 45° к горизонтали. Слой расплава, растекаясь по внутренней поверхности чаши, начинает вращаться вместе с ротором и под действием центробежных сил движется к периферии чаши. Очень тонкая пленка расплава толщиной около 10 мкм сходит с кромки чаши по всей ее окружности. Высокоскоростной поток вара или воздуха из окружающих ротор сопел вытекает перпендикулярно плоскости вращения ротора и ускоряет процесс образования струй и капель, вытягивая их в волокна.