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玻璃态耐火纤维针刺毯的制作工艺流程

发布时间:2023/7/9 14:54:02   
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硅酸铝系耐火纤维在固态下存在的形式有两种:晶体态和玻璃态。其微观组织结构不同,Al含量不一样,生产工艺不同,最后的使用温度也不同。

物质是以原子(或离子)相互结合的,以分子或晶体的状态存在。它有3种不同的存在形态:气体、液体和固休。凡受外力作用时,形状和体积改变很小的物体称作固体。组成固体物质的微观结构可以是分子、原子和离子。一般情况下,在固体中相邻原子(或分子、离子)之间的距离比在气体和液体中的距离小,相互作用比较强。

固体材料又可分成晶体和非晶体(也称玻璃态)两大类。岩盐、金属等都是晶体。玻璃、沥青等都是非晶体。

从微观结构来看,组成晶体的微粒(原子、分子和离子)有规则的、周期性的排列组成一定的结晶格子,简称晶格。由于晶格粒子的分布有高度的规律性,晶体结构具有远程有序性。也就是说,在一定方向的直线上,微粒子有规则地重复千百万次。非晶体(玻璃态)中的微粒子分布杂乱无章,也会出现近程有序性,就是说只有相邻很近的一些粒子形成有规则的结构,从定义上讲,晶体结构的固体有一定熔化温度,非晶体(玻璃体)没有固定的熔化温度,仅有一个熔化区间。即晶体有确定的熔点和各向异性的特征,非晶体则没有。

液体的微观结构也有近程有序性,从这个现象来看,非晶体(玻璃体)的固态与液体是很相似的,甚至难以区分。最早的文献认为:只有晶体才能算为固体。在晶体熔化的过程中,组成晶体的原子热运动加强了,原子再平衡的位置附近的振动振幅加大了,热运动的影响使得有一些原子离开它们原有的活动范围,因而破坏了晶体结构的排列有序性。因此温度在熔点时,晶体由固态转变为液态时,微粒子的远程有序性结构消失,只剩下近程有序结构。

玻璃态耐火纤维的生产工艺采用的是高温熔融法,原料中的A1含量在30%55%(包括人工组合添加配料),喷吹出来的(或离心甩丝)耐火纤维原棉属于介稳定态的玻璃体。它的生产方法是用电弧炉或电阻炉将原料熔化成液体,高温液体以细流股的方式流出,被压缩空气或蒸汽喷吹成纤维。为了增大耐火纤维制品的拉伸强度,纤维的制取采用了三辊离心甩丝法,即将高温熔融液体浇注在高速旋转的辊子上,靠离心力将液体甩成纤维丝。玻璃态耐火纤维制取工艺如图1-2所示。

上述方法制成的纤维称作纤维原棉,原棉中含有部分未被吹成纤维的颗粒即渣球(喷丸)。渣球存在形式为多样化,有球状、月牙状等,直径大小从几十微米到数百微米。总的来说,渣球同平均直径仅有35pm纤维比较非常大,它对耐火纤维制品的隔热性能和拉伸强度起削减作用。因此,在一般情况下都采取重力分离法来分离渣球。渣球分离处理后,再经过热处理制成纤维毯等制品。玻璃态耐火纤维针刺毯工艺流程如图1-3所示。

我国20世纪80年代,BW针刺毯生产线没有引进之前,耐火纤维制品基本上是湿法成型。首先将纤维原棉切割成适合级配的碎块,混配成浆状放人定尺的金属模内,金属模壁上设有排水的小孔并与真空泵相连。金属模内衬要放人尼龙网纱,以便在挤压和抽真空时挡住纤维棉溢出。成型产品的厚度可根据抽力和挤压力来调节,这种湿法成型耐火纤维制品工艺如图所示。

生产工艺采用高温熔融法,是把近℃髙温熔岩液体在几秒内形成固体,在这种骤冷条件下形成的固体与原料熔融前固体的显微组织结构差异很大。由于高温液体速凝,其冷却速度远大于物体微观组织内的原子扩散速度,因而晶格形成和排列的过程没有条件进行,这样物体内的微观组织形成了一种非稳定结构,即物体呈介稳定状态。这种介稳定状态的物体内保持着一定的势能,在有条件下(如温度升高给原子扩散创造了条件),它就会释放内能向稳定态组织结构转变,其转变的第一步是在玻璃态相内原子开始重新排列,即结晶或称析晶。



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