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連續石英纖維的生產方法目前有三種:棒拉絲法、熔融拉絲法和溶膠-凝膠法。
棒拉絲法首先是將高純硅石或水晶拉成φ1.8~4mm左右的石英玻璃棒,然后加熱熔融石英棒,并從熔融處引絲,集成一束,經過集束輪涂浸潤劑,由高速旋轉的拉絲機牽引,連續地由排輪卷繞在繞絲筒上,成為連續石英纖維原絲。目前,棒拉絲法按熔制工藝分為兩種:氣體燃燒加熱和電加熱。連續石英纖維的生產工藝流程見圖1.
水晶原料精選——破碎——提純處理——熔制拉棒——氫氧焰熔融——精細拉絲——集束家浸潤劑——遠紅外線烘干——捻線——成品紗檢驗——包裝
圖1
2、 坩堝熔融拉絲法
坩堝熔融拉絲法為其爐體由兩個相互獨立的密封區構成,包括與壓力管道相連接的鉬制坩堝和真空系統相連接的爐體。生產時,先關上爐蓋,先后啟動真空泵和擴散泵,將爐體內空氣抽到壓力為0.25Pa時,通入Ar并維持恒定流量來防止坩堝、發熱體和其它部位的氧化。Ar流量用轉子流量計調節。石英玻璃裝滿鉬坩堝,Ar通過壓力管道、水冷夾頭和鉬管向坩堝內腔供氣,是石英熔體上方保持一定的壓力,這醬油利于獲得設定的熔體流量和高粘度石英熔體的成型。成型時取下爐體上蓋,石英熔體在壓力作用下,通過漏嘴流出,在保護氣氛中成型,然后進入空氣,并卷繞在繞絲筒上。
該工藝的缺點在于成型溫度較高,一般控制在2050~2300℃。這樣的成型溫度加速了坩堝、尤其是漏嘴材料的高溫腐蝕率。漏嘴*嚴重的地方是在石英熔體、金屬與Ar的三相界面處,而且由于坩堝和漏嘴的材料不同,高溫下將產生化學腐蝕、應力腐蝕以及兩者之間熱膨脹系數不同可能產生的變形和斷裂等問題,限制了坩堝的使用周期,并且難于實現多排孔拉絲工藝生產纖維。因此,工業上以棒拉絲生產石英纖維。
3、 溶膠-凝膠法
溶膠凝膠法是一種新型的成型方法,一般以硅脂為原料,同時加入其它有機酸催化劑,榮譽醇/水中,得到混合均勻的溶液,經醇/水解和聚合反應得到溶膠,濃縮的溶膠達到一定捻度時進行紡絲,隨后進行熱處理得到石英玻璃纖維。該技術的關鍵是膠體的制備、纖維的成型以及凝膠纖維的熱處理。由于該方法所用的原料的純度高,溶劑在處理過程中容易去除,因襲,該方法可以生產純度極高的石英纖維。日本AFG公司于20世紀90年代中期,采用該方法生產的石英纖維純度可達到99.999%。