Сергей Суханов - До и после Победы. Книга 1. Начало.

Там все было непросто. Только с подключением физика дело двинулось дальше. Наши аппараты для вытягивания волокон представляли собой керамическую емкость, на дне которой была вставлена пластина с набором фильер - коротких тонких трубочек внутренним диаметром один, два или три миллиметра. Расплавленная стекломасса вытекала через эти фильеры, на каждой образовывалась капля, которые надо подхватить стеклянной палочкой - просто провести ею по стеклянной паутине, направить пучок образующихся волокон на вытягивающий ролик диаметром десять сантиметров, капли обрезать и запустить вытягивание - уже в канавке этого ролика волокна собирались в пучок, промазывались парафиновой эмульсией и этот пучок наматывался на бобину. При обрыве одного из волокон надо было останавлвать вытягивание, снова собирать волокна в пучок и опять запускать процесс, уже на другой бобине - иначе потом не найти концов.

Ну, с одной из причин обрывов - неоднородностью стекломассы - стекольщики разобрались самостоятельно - они стали готовить в одной емкости меньшие объемы стекла и варить его при более высокой температуре - так гарантированно переплавлялись все компоненты шихты, а конвекционные процессы отлично перемешивали стекломассу, чья вязкость под действием высокой температуры резко падала.

С вытягиванием все было не так однозначно. Как нам объяснил физик, свободная струя сохраняет непрерывность при определенном соотношении вязкости и поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение старается разбить струю на отдельные нити, которые затем превращаются в капли. То есть чем выше вязкость - тем больше должны быть силы поверхностного натяжения, чтобы разорвать струю на капли. Соответственно, чем выше вязкость, тем лучше струя вытягивается в нить. А мы-то думали наоборот ... И нагревали до 1400..1500 градусов - естественно, стекломасса становилась слишком жидкой, и нить постоянно рвалась. Тогда мы попробовали уменьшать температуру. Вязкость соответственно росла, но - о чудо ! - нить становилась все стабильнее. Правда, до определенного момента - начиная с некоторой температуры в ней начали проскакивать утолщения - возросшая вязкость не позволяла вытянуться части стекла в волокно и оно выползало с утолщением, которое делало нить сильно неоднородной или вообще рвало своим весом волокно выше себя. Остановились на 1200..1250 градусах - платиновые фильеры при таких температурах могли работать долго, а вытягиваемость нас устраивала - можно было бы опустить температуру и пониже, градусов до тысячи, там вязкость была раза в четыре выше чем при 1200, соответственно вытягиваемость также была еще выше, но там возникали другие проблемы - помимо проскоков утолщений, в нити при такой высокой вязкости оставались внутренние напряжения, которые потом могли сломать волокно, плюс - такие температуры были близки к температурам образования кристаллов в стекле - оно не всегда успевало застыть достаточно быстро, чтобы проскочить тедиапазон температур образования кристаллов без того, чтобы они начали образовываться, и в нем появлялись эти самые кристаллы, по которым ломалось волокно или прерывалась струя.

С разнотолщинностью боролись долго. Сначала толщина гуляла почти на тридцать процентов, часто приводя к обрывам - на переходах между разными толщинами возникали внутренние напряжения, которые и ломали волокно. Потом, когда приноровились сохранять постоянство температурных параметров на выходе из фильер и варить однородное стекло, и обрывы, и разнотолщиность уменьшились - до 3-5 обрывов на килограмм и на 15% по толщине соответственно.

Вообще - фильеры располагались сначала два ряда - по двадцать штук, всего - сорок волокон в нити. Это позволяло сохранять однообразие условий охлаждения для фильер, и соответственно снижало трудоемкость поддержки техпроцесса. Но потом попробовали ставить два таких набора на один сосуд. Поначалу дело не шло - внутренние ряды обоих наборов нагревались сильнее, нарушалось единообразе температурных режимов и повышалось количество обрывов - или на внутренних, или же на наружных рядах, если понижали температуру фильер. Потом подумали и поставили междурядный охладитель - медные пластины, между которыми протекала проточная вода. Во внутренних рядах стали проскакивать утолщения - явно ускоренное охлаждение подфильерной стекломассы слишком быстро повышало ее вязкость и волокно не успевало вытянуться. Тогда увеличили подогрев стекломассы в самом сосуде, но люди были уже опытные, съели не одну собаку, поэтому соответствующим образом стали охлаждать и внешние фильеры, хотя и меньше, чем внутренние, но так, чтобы результирующая температура была одинакова. И тут всех ждал сюрприз. Повышенная температура в сосуде уменьшала вязкость, стекло вытекало интенсивнее, а ускоренное охлаждение в районе фильер резко повышало вязкость внешнего слоя подфильерной массы, что приводило к меньшим напряжениям в вытягиваемом волокне и соответственно уменьшало и обрывность. Вот так, одним махом, получили увеличение производительности с одного сосуда - и за счет увеличения количества фильер, и за счет увеличения прохождения стекла через каждую фильеру, и за счет уменьшения количества обрывов. Добавление еще двух стафильерных пластин с охладителями надолго сняло проблемы повышения производительности. Естественно, добавилось и количество регулировочных параметров - приходилось следить за подфильерной температурой и регулировать ее изменением подачи охлаждающего воздуха и воды. Но - двести килограммов нити в сутки с одного аппарата - ради этого стоило трудиться.

Еще более равномерным волокно пошло, когда стали следить за постоянством и в пространстве над фильерами. Стекло вытекает в фильеры под давлением, которое оказывает стекломасса в емкости. И тут выявилась очередная проблема - с понижением уровня стекломассы она все меньше и меньше давит на нижние слои, соответственно падает скорость истекания стекла через фильеры. Пришлось перейти к непрерывной подпитке, когда стекломасса постояно подливалась в горшки малыми дозами, чтобы не вызвать резких скачков уровня стекла и соответственно давления на нижние слои. Так что теперь надо было термостабилизировать как фильерную, так и пополняющие емкости. Но это снизило обрывность еще где-то на 0,6 на один килограмм стекломассы.

Обрывам способствует и термическая неоднородность стекломассы. От нее избавиись просто - обложили горшок с расплавом изоляцией из стекловаты, и за время, пока горшок протекал через фильеры, температура оставалась более-менее постоянной. К тому же, одинаковая температура рабочей и пополняющей стекломасс обеспечила равномерность температурного поля - отсутствие скачков температуры не создавало переходов во внутренней структуре стекла. Как уж они справились с еще одной напастью - затеканием стекломассы снаружи вверх по фильерам - я не интересовался - затребовал отработанную на тот момент технологию получения ста килограммов стекловолокна в сутки и побежал - "А! И фильтры ! С вас фильтры из стекловаты для техники !!!" - решать другие проблемы.