Химические свойства стеклянных волокон



Стеклянное волокно, из которого изготовляют фильтровальные ткани, прежде всего должно быть устойчивым к воздействию различных агрессивных сред (нейтральных, щелочных или кислых). Стеклянное волокно, При воздействии щелочей, в которых растворяются почти все основные компоненты бесщелочного стекла, в том числе и кремнезем, процесс растворения протекает более равномерно. Об этом можно судить по данным табл. 6, которыми характеризуется химическая устойчивость бесщелочного стеклянного волокна (диаметр 6 мк, поверхность 5000 см2) к действию 0,1 н. раствора соды.

Как видно из табл. 6, при воздействии щелочей сравнительно небольшой концентрации растворимость волокна со временем непрерывно возрастает. Однако после 3-часовой обработки потеря в весе составляет всего 10,5%. С увеличением концентрации щелочи растворимость резко возрастает. Так, при обработке волокна 2 н. раствором NaOH в течение З час. потеря в весе достигает 50,67%. При этом, как показал анализ, растворяются все кислотные окислы, особенно сильно борный ангидрид. Это подтверждается данными табл. 7.

Таким образом, с поверхности бесщелочного стеклянного волокна при обработке его щелочами непрерывно удаляются все компоненты стекла, волокно постепенно утоняется.

Стеклянные волокна щелочного нейтрального состава малоустойчивы к воде и влажному воздуху и совершенно неустойчивы к щелочам при повышенных температурах. Но они обладают высокой устойчивостью к кислотам (кроме плавиковой и фосфорной). При обработке этого волокна водой растворяются преимущественно SIO2 и N2O, а при обработке кислотой главным образом Na20.

Выщелачивание нейтрального стекла приводит к разрушению волокна такого состава при хранении. Влага, проникая между отдельными волокнами, обогащается щелочами, извлекаемыми из стекла, и продолжает воздействовать на волокно, разрушая его.

При воздействии кислот образуется защитная пленка кремневой кислоты, которая не разрушается при дальнейшей обработке.

О растворимости щелочного стеклянного волокна (поверхность 5000 см2) при обработке 0,1 н. раствором H2SO4 можно судить по данным, приведенным в табл. 8.

Химический анализ фильтрата после обработки 2 н. раствором H2SO4 в течение 3 час. при кипении показал, что действительно из волокна удаляется только Na20 в значительных количествах (=42%). Остальные компоненты стекла практически не растворяются.

Результаты химического анализа фильтрата после обработки щелочного волокна 2 н. раствором H2SO4 приведены в табл. 9.

Анализ состава волокна после обработки показал, что содержание в нем SiO2 не уменьшилось и составляло 73,75%. Таким образом, щелочное стеклянное волокно обладает высокой химической устойчивостью по отношению к кислой среде.

Необходимо отметить, что несмотря на значительную общую растворимость всех компонентов как бесщелочного, так и щелочного стеклянного волокна при обработке щелочью, предел прочности волокна почти не меняется. Однако волокно непрерывно утоняется и затем разрушается под действием малых усилий. При одинаковой концентрации агрессивной среды потеря в весе волокна прямо пропорциональна величине его поверхности. В связи с этим абсолютная растворимость тонкого волокна значительно выше, чем толстого, поэтому фильтровальные ткани целесообразно изготавливать из более толстых волокон.

Щелочное стеклянное волокно совершенно неустойчиво к воздействию пара. Бесщелочное волокно обладает более высокой стойкостью к пару, но прочность его непрерывно понижается при повышении давления или увеличении времени воздействия пара. Повышенное давление пара волокно может выдержать лишь небольшое время. Весьма устойчивы к воздействию кислот и паров воды волокна из стекла № 65, а к воздействию только кислот волокна из стекла № 70.

При фильтровании агрессивных растворов устойчивость стеклянной ткани оказывает большое влияние на срок службы фильтра и чистоту фильтрования. В зависимости от характера раствора и условий фильтрования необходимо подбирать наиболее устойчивые к данным средам стеклянные волокна.

Применение этих тканей в качестве фильтровальных материалов в настоящее время очень ограничено из-за дороговизны сырья и еще по ряду причин.

По прежнему применение бельтинга остается самым популярным в производстве подсолнечного, индустриального и других растительных масел, а также для производства азота и азотных удобрений.

Купить бельтинг в Сумах можно в нашей фирме. Также мы предлагаем нетканое полотно и ряд других фильтровальных и технических тканей с доставкой в Сумы и другие города Украины.

Физико-механические свойства стеклянных волокон



Стеклянное волокно характеризуется весьма малой тониной, высокой прочностью на разрыв, термостойкостью и другими ценными показателями.

Тонина стеклянного волокна, как и любого другого текстильного сырья, выражается номером. Метрический номер стеклянного волокна колеблется в пределах 670071000, а номер искусственного шелка может составлять 250018000. Чем меньше диаметр элементарного волокна, тем выше его номер. Так, диаметру 3,45 мк соответствует метрический номер 42 820, диаметру 6,21 мк метрический номер 13 213.

Прочность очень тонких волокон, особенно стеклянных, во много раз выше, чем объемных материалов из тех же веществ. Это наглядно иллюстрируется данными табл. 10, составленной по результатам испытаний различных материалов при относительной влажности воздуха 65&plusmn,5% и температуре 20&plusmn,5 С.

В табл. 11 приведены средние данные о результатах испытаний на разрыв волокон различного диаметра из бесщелочного и щелочного стекла.

Зависимость прочности на разрыв от диаметра стеклянного волокна показана также на рис. 10. Как видно из таблицы и рисунка, с уменьшением диаметра волокна Удельная прочность его значительно повышается. Следует отметить, что прочность бесщелочного волокна несколько выше, чем щелочного.



Разрывная длина стеклянного волокна диаметром 10 мк составляет 65 км. Для сравнения укажем, что разрывная длина натурального шелка такого же диаметра составляет только 25 км, для вискозного шелка 36 км, капрона 40 км и т. д.

Стеклянное бесщелочное волокно диаметром 5 7 мк имеет разрывную длину 90 км, а волокно диаметром 34 мк около 100 км.

Стеклянное волокно по пределу прочности на разрыв превосходит шерсть в 14 раз, хлопок в 6, вискозу в 8 и капрон – в 4 раза. Кроме того, стеклянное волокно почти не имеет удлинения и может считаться безусадочным. Для волокна, используемого в фильтровальном материале, это является ценным свойством.

Для волокон, из которых изготовляют фильтровальные ткани, большое значение имеет гигроскопичность. Текстильные волокна, впитывая воду, вбирают в себя также и растворенные или диспергированные в ней вещества. При этом механические свойства волокон изменяются. Стеклянное волокно сравнительно мало поглощает влаги. Так, волокно из бесщелочного стекла при относительной влажности воздуха 65% поглощает всего около 0,200,30% влаги. С повышением относительной влажности или содержания щелочей гигроскопичность волокна значительно возрастает.

Из известных в настоящее время волокон стеклянное волокно является наиболее термостойким. Однако необходимо иметь в виду, что под действием температуры выше 300 С прочность стеклянного волокна уменьшается. При температуре размягчения (550600 С) прочность волокна снижается в несколько раз.

Небезынтересно отметить, что гибкость стеклянного волокна увеличивается с уменьшением его диаметра. Все же даже в очень тонких волокнах в некоторой степени сохраняется хрупкость, присущая обычному стеклу. Это является недостатком стеклянного волокна. При нагревании стеклянного волокна до 300С его гибкость практически не меняется. При дальнейшем повышении температуры гибкость стеклянного волокна непрерывно уменьшается. Вблизи зоны температуры размягчения волокно становится весьма хрупким и ломается. Это необходимо учитывать, поскольку возможность текстильной переработки стеклянного волокна определяется его гибкостью и жесткостью. Для текстильной переработки пригодны стеклянные волокна диаметром только до 11 мк.

ПРОВОЛОКА



Для производства тканых фильтровальных проволочных сеток применяется термически обработанная проволока следующих металлов и сплавов:

а) сталь низкоуглеродистая марок Ст. 0, Ст. 1, Ст. 3 по ГОСТ 38050, а также марок 08, 10, 15, 20 (по ГОСТ 105052),

б) сталь нержавеющая по соответствующим техническим условиям,

в) железо типа Армко (соответствующие технические условия),

г) медь (ГОСТ 85941),

д) латунь марок Л68 и Л80 (ГОСТ 101947),

е) фосфористая бронза (ГОСТ 49354),

ж) никель и монельметалл по (ГОСТ 49252).

По заявке заказчика проволоку покрывают оловом, цинком, медью, латунью или лаком.

Латунь Л80 (полутомпак) содержит 80% меди и 20% цинка. Отожженная латунная проволока имеет значительную прочность на разрыв при большом относительном удлинении. Так проволока из латуни Л80 диаметром 0,08 мм имеет разрывное усилие 168 г и относительное удлинение 25%.

Оловяннофосфористая бронза содержит 93% меди, 6,5% олова и 0,4% фосфора. Присутствие фосфора значительно улучшает качество бронзы. Разрывное усилие для оловяннофосфористой проволоки диаметром 0,08 мм составляет 231 г, а удлинение 48%.

Монель содержит 28% меди, 2,5% железа, 1,5% марганца и 68% никеля. Монель по своим механическим свойствам превосходит никель, но уступает оловяннофосфористой бронзе и латуни. Монель обладает исключительной устойчивостью против разрушения кислотами и щелочами. В настоящее время, латунная проволока изготавливается диаметром 0,055 мм и более, оловяннофосфористая 0,03 мм и более и из монельметалла диаметром 0,12 мм и более.

Проволока изготовляется волочением. Волочение представляет собой вид обработки металла или сплава давлением. При волочении проволока, деформируясь, нагартовывается, приобретает упрочнение, наклеп и хрупкость. Для восстановления пластических свойств ироволоки применяют термическую обработку отжиг. Отжиг производят в специальных электрических печах. Режим отжига (температура и скорость) устанавливается в зависимости от диаметра металла или сплава отжигаемой проволоки.