Способ вытяжки стеклянного волокна Советский патент 1992 года по МПК C03B37/05 

(Л

С

Использование: получение стеклянного волокна, преимущественно оптического. Сущность изобретения: измеряют диаметр волокна и изменяют скбрость его вытяжки в зависимости от отклонения диаметра и температуры луковицы, увеличивают начальную температуру луковицы до максимально допустимого значения, определяют для этой температуры дефектность волокна в виде частоты трещин по его длине и их глубины, а затем уменьшают температуру луко- вицы до тех пор, пока текущая величина дефектности не превысит дефектности, полученной при максимальной температуре, и в дальнейшем поддерживают температуру луковицы на этом значении. 1 ил.

Изобретение относится к получению стеклянного волокна, преимущественно оптического, путем его вытягивания из нагретой заготовки (штабика).

Известен способ вытяжки стеклянного волокна, включащий измерения натяжения волокна и стабилизацию последнего путем изменения температуры луковицы.

Недостатком зтого способа является то, что оно не обеспечивает получение волокна с минимально возможными колебаниями диаметра при максимальной прочности.

Наиболее близким по технической сущности является способ вытяжки стеклянного волокна, включающий изменение температуры луковицы, измерение диаметра волокна и изменение скорости его вытяжки в зависимости от отклонения диаметра.

Недостатком этого способа является также невозможность обеспечить получение волокна с минимально возможными колебаниями диаметра при максимальной прочности. А также невозможнее регулирование высокочастотных колебаний диаметра волокна из-за- транспортного запаздывания и инерционности привода вытяжных роликов, а также из-за инерционности печи, нагревающей заготовку.

Целью изобретения является повышение качества волокна.

Цель достигается тем, что в способе вытяжки стеклянного волокна, включающем изменение температуры луковицы, измерение диаметра волокна и изменение скорости его вытяжки в зависимости от отклонения диаметра увеличивают начальную температуру луковицы до максимально допустимого значения, определяют для этой температуры дефектность волокна в виде частоты трещин по его длине и по глубине трещин, а затем уменьшают температуру луковицы до тех пор пока текущая

XJ 00

СЛ Ю

-ч

величина дефектности не превысит дефектности, полученной при максимальной температуре и в дальнейшем поддерживают температуру луковицы на этом значении.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что колебания диаметра волокна монотонно уменьшаются при снижении температуры луковицы. Однако, после достижения определенной граничной тем- луковицы дальнейшее ее снижение приводит к резкому снижению прочности получаемого волокна.

Поскольку при температуре луковицы, выше граничной, прочность волокна практически не зависит от температуры луковицы и находится на максимальном уровне, то способ обеспечивает получение волокна с минимально возможными колебаниями диаметра при максимальной прочности,

Отыскивать граничную температуру луковицы следует по началу резкого снижения прочности волокна. Поскольку, во-первых, это снижение прочности вызвано возрастанием количества и размеров (глубины) дефектов (трещин) на поверхности волокна, то указанное снижение прочности должно фиксироваться по резкому возрастанию количества и глубины трещин на поверхности волокна при температуре меньше предельно допустимой. Поиск граничной температуры луковицы осуществляют следующим образом.

Устанавливают начальную температуру луковицы на максимальном технологически допустимом уровне, измеряют диаметр вытягиваемого волокна и изменяют скорость его перемещения в зависимости от отклонения диаметра, контролируют дефектность получаемого волокна в виде частоты трещин на его длине и их глубины. Затем уменьшают температуру луковицы. Умен ьшение тем- пературы прекращают в тот момент времени, когда контролируемая дефектность волокна начнет превышать ту, что зафиксирована при начальной температуре луковицы. В дальнейшем температура луковицы поддерживается постоянной.

Данный способ реализуется с помощью устройства для вытягивания стекловолокна, представленного на чертеже.

Устройство содержит печь 1, вытяжные ролики 2, намоточный механизм 3, блок 4 управления, датчик 5 диаметра волокна 6, механизм 7 подачи заготовки 8, блок 9 памяти, датчик 10 скорости вытяжных роликов 2, первый ключ 11, интегратор 12, компаратор 13, второй ключ 14, интегратор 15, блок 16 нелинейности, блок 17 контроля дефектов волокна, фильтр 18 нижних частот, делитель 19, элементы 20 и 21 сравнения, компаратор 22 и задатчик 23. Блок 17 контроля дефектов может быть выполнено в виде ультразвукового дефектоскопа, при этом для

передачи ультразвуковых волн от блока 17 к волокну 6 используют жидкостный контакт (имерсионную жидкость). Выходной сигнал блока 17 представляет собой импульсы в виде пиков, частота и амплитуда которых

соответствует частоте и (лубине выявленных трещин в волокне,

Блок 16 нелинейности применен для реализации различных законЪв уменьшения температуры луковицы: линейного, экспоненциального, кусочно-ступенчатого ит.д. С одной стороны, вид этого закона определяется конструктивными возможностями печи 1 и блока 4 управления, технологическими требованиями к процессу вытяжки волокна.

С другой стороны, вид этого закона в значительной степени определяет быстродействие и помехоустойчивость поиска граничной температуры луковицы.

Устройство работает следующим образом,

Задатчиком 23 на одном из входов элемента 20 сравнения устанавливают сигнал,

соответствующий длине волокна, которое

будет получено с заданным диаметром при

начальной температуре луковицы. С помощью механизма 7 подачи заготовки и блока 4 управления известными производственными приемами производят заправку волокна в вытяжные ролики 2, намоточный

механизм 3 и выводят процесс вытяжки на режим с заданным диаметром получаемого волокна и с начальной температурой луковицы. После получения этого режима вклю- чают блок 17 контроля дефектов и

замыканием ключа 11 подают сигнал с датчика 10 на вход интегратора 12, выходной сигнал которого будет прямо пропорционален, как известно, длине волокна, полученного после замыкания ключа 11. Фильтр 18

нижних частот преобразует импульсы с выхода блока 17 в аналоговый сигнал, амплитуда которого пропорциональна произведению количества выявляемых трещин в единицу времени на глубину этих

, Для этого, чтобы получить сигнал, характеризующий дефектность волокна вне зависимости от скорости прохождения им через блок 17 контроля дефектов, применен делитель 19. Сигнал на его выходе будет

пропорционален произведению количества трещин на единице длины волокна на глубину этих трещин. Сигнал с выхода делителя 19 поступает на один из входов элемента 21 сравнения непосредственно, а на другой

его вход-через блок 9 памяти. При начальной температуре луковицы блок 9 функционирует в режиме выборки, при этом его выходной сигнал повторяет входной, вследствие чего выходные сигналы элемента 21 и компаратора 22 равны нулю. В момент времени, когда растущий во времени выходной сигнал интегратора 12 станет равным сигналу задатчика 23, выходной сигнал компаратора 13 установится на уровне лог.1. После этого блок 9 памяти по управляющему входу переводится в режим хранения, а интегратор 15 начинает линейно увеличивать свой выходной сигнал благодаря замкнутому ключу 14, Через заранее настроенный блок 16 нелинейности сигнал с выхода интегратора 15 поступает на соответствующий вход блока 4 управления и приводит к уменьшению температуры печи 1, а, следовательно и луковицы заготовки 8. При уменьшении температуры луковицы ниже граничной вследствие роста дефектности получаемого волокна увеличивается сигнал с выхода делителя 19, В результате этого-выходной сигнал элемента 21 сравнения становится отличным от нуля, гистере- зисный компаратор 11 -устанавливается в состояние лог.1 и благодаря гистерезису удерживается в этом состоянии и в дальнейшем, ключ 14 размыкается рост выходного сигнала интегратора 15 и уменьшение температуры луковицы прекращаются. Далее процесс вытяжки ведется при найденной температуре луковицы. При этом, благодаря применению компаратора 22 с гистерезисом, данная температура устойчиво поддерживается вне зависимости от случайных и временных снижений дефектности вытягиваемого волокна. Перед началом вытяжки волокна из следующей заготовки ключ 11, интеграторы 12, 15 и компаратор 22 возвращают в исходное состояние.

Использование данного способа вытяжки стеклянного волокна позволит повысить

качество волокна за счет уменьшения высокочастотных колебаний диаметра волокна, уменьшения дефектов на поверхности и повышения за счет этого его прочности, а также сэкономить энергию печи, и увеличить

срок службы печи вследствие снижения температуры ее нагрева.

Формула изобретения Способ вытяжки стеклянного волокна, включающий изменения температуры луковицы, измерение диаметру волокна и изменение скорости его вытяжки в зависимости от отклонения диаметра, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества волокна, увеличивают начальную температуру луковицы до максимально допустимого значения, определяют для этой температуры дефектность волокна в виде частоты трещин по его длине и по глубине трещин, а затем уменьшают температуру луковицы до

тех пор, пока текущая величина дефектности не превысит дефектности, полученной при максимальной температуре, и в дальнейшем поддерживают температуру луковицы на этом значении.