Учреждение образования «Белорусский государственный

технологический университет»

УТВЕРЖДЕНА

Ректором БГТУ

профессором И.М. Жарским

11.03.2011 г.

Регистрационный № УД-537/баз.

ТЕХНОЛОГИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

И ПОКРЫТИЙ

Учебная программа для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов», 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий» высших учебных заведений Минск УДК 666.1.036(073) ББК 37.23я Т Рекомендована к утверждению:

кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»

(протокол № 7 от 25.01.2011 г.) научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»

(протокол № 5 от 02.03.2011 г.) Составитель:

Л.Ф. Папко – доцент кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент Рецензенты:

А.А. Сакович – доцент кафедры химической технологии вяжущих материалов учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент;

В.В. Тавгень – ведущий научный сотрудник Государственного научного учреждения «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси», кандидат технических наук.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дисциплина «Технология волокнистых материалов и покрытий» относится к циклу дисциплин специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций 1-48 01 «Технология стекла и ситаллов» и 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий».

Дисциплина «Технология волокнистых материалов и покрытий» базируется на знании ранее усвоенных дисциплин: «Основы технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Физическая химии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Химическая технология стекла и ситаллов», «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий производства стекла», «Оборудование и проектирование предприятий подотрасли».

Целью дисциплины является формирование инженерных знаний и обеспечение глубокой специальной подготовки в области производства стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий по металлу и керамике.

Основными задачами при изучении дисциплины являются:

– ознакомление с видами волокнистых материалов и покрытий на основе стекла, их свойствами и областями применения, перспективами производства в Республике Беларусь и за рубежом;

– изучение современных способов подготовки шихты, процессов варки стекол, формования непрерывного и штапельного волокна и изделий на их основе;

– ознакомление с видами и способами получения композиционных материалов на основе стекловолокна;

– изучение современных способов синтеза эмалей, глазурей и способов формирования покрытий по металлу и керамике;

– ознакомление с возможными путями снижения расхода топливноэнергетических ресурсов, повышения качества продукции, методами предотвращения и устранения пороков стекла и брака изделий;

– ознакомление со специальными требованиями охраны труда, противопожарной техники, охраны окружающей среды при производстве стекловолокна и изделий на его основе, эмалей и глазурей.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

– требования нормативно-технической документации, предъявляемые к продукции;

– химические составы и свойства стекол для волокна, эмалей, глазурей;

– основные свойства минерального сырья и химических компонентов, используемых при производстве стеклянного волокна, эмалей и глазурей;

– технологические стадии и способы производства стеклянного волокна и изделий на его основе;

– основы технологии эмалирования стальных изделий;

– основы технологии глазурования керамических изделий;

методы контроля качества продукции, способы устранения пороков стекла и брака продукции;

– основные требования безопасного ведения технологического процесса, включая технику безопасности и охрану окружающей среды.

Студент должен уметь:

– производить обоснованный выбор состава стекла и сырьевых материалов, расчет шихты для варки стекол для волокна, эмалей, глазурей;

– разработать рациональную технологическую схему и выбрать основные технологические параметры производства стеклянного непрерывного и штапельного волокна, получения эмалей и глазурей;

– производить анализ технологических процессов для выбора наиболее оптимальных решений при получении конкурентоспособной продукции с минимальными материальными и энергетическими затратами.

Требования к уровню подготовки выпускника Выпускник должен иметь достаточный уровень знаний и умений в области дисциплины специализации для осуществления социальнопрофессиональной деятельности.

Требования к академическим компетенциям Выпускник должен иметь следующие академические компетенции:

– уметь работать самостоятельно и постоянно повышать свой профессиональный уровень;

– уметь применять полученные базовые научно-теоретические знания для решения научных и практических задач в области создания и совершенствования инновационных технологий производства стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

– уметь использовать технические и программные средства компьютерной техники;

– уметь создавать и использовать в своей деятельности объекты интеллектуальной собственности.

Требования к профессиональным компетенциям Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями по видам деятельности и быть способным:

в производственно-технологической:

– разрабатывать производственные процессы с использованием инновационных технологий в производстве стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

– использовать современные информационные, компьютерные технологии;

– применять прогрессивные энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии в производстве стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

– выбирать материалы, технологические процессы и аппараты, безопасные и оптимальные по технико-экономическим, энергетическим, экологическим и иным показателям;

в проектно-конструкторской:

– разрабатывать технологическую схему новых процессов производства стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

– определять и обосновывать технические параметры химических и теплотехнических процессов;

– оценивать технический уровень и экономическую эффективность применяемых технологических решений;

в научно-исследовательской:

– работать с научной, нормативно-справочной и специальной литературой в области производства стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

– анализировать и оценивать достижения науки в области производства стекловолокнистых материалов и стекловидных покрытий;

в инновационной:

– осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективам развития отрасли, инновационным технологиям;

– оценивать конкурентоспособность и экономическую эффективность разрабатываемых технологий.

Диагностику компетенции студентов рекомендуется осуществлять при проведении лабораторных занятий, контрольных работ по отдельным разделам курса и итоговой, выполнении и защите курсовой работы, а также на экзамене по дисциплине.

Для повышения эффективности усвоения теоретических знаний и профессиональной подготовки студентов наряду с традиционными методами обучения (чтением лекций, лабораторными занятиями, курсовым проектированием) рекомендуется использовать:

технологию сквозного обучения:

личностно-ориентированное обучение;

выполнение студенческих научно-исследовательских работ;

диалоговый режим при чтении лекций;

обсуждение проблемных ситуаций и их решение.

На изучение дисциплины отводится 118 часов, из них 48 аудиторных, в т.ч. по видам занятий: лекций 32 часа, лабораторных занятий 16 часов.

Рекомендуется выполнение курсовой работы в зависимости от специализации студентов.

Раздел 1. Технология стеклянного волокна Виды стеклянных волокон Составы и свойства стекол для производства волокна Сырьевые материалы для варки стекол и их Технология непрерывного стекловолокна Получение волокон с особыми свойствами Технология штапельного волокна Раздел 2. Композиционные материалы на основе стекловолокна Использование стекловолокна в композиционных материалах Стеклопластики Стеклофибробетон Раздел 3. Технология эмалирования металлов Эмали и защитные покрытия Получение эмалевых фритт, шликеров и Раздел 4. Покрытия по керамике Глазури и их назначение Получение глазурных фритт, шликеров и

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение Задачи дисциплины, ее содержание и основные разделы.

Раздел 1. Технология стеклянного волокна 1.1. Виды стеклянных волокон. Непрерывное и штапельное волокно.

Области применения стеклянного волокна и изделий на его основе.

1.2. Составы и свойства стекол для производства волокна. Типы и составы стекол. Физико-химические и технологические свойства стекол. Свойства волокон различных типов.

1.3. Сырьевые материалы для варки стекол и их подготовка. Требования к сырьевым материалам. Особенности подготовки сырьевых материалов.

Технологические схемы подготовки сырьевых материалов и составления шихты. Технологическое оборудование для подготовки материалов. Утилизация отходов стекловолокна.

1.4. Технология непрерывного стекловолокна. Одностадийная и двухстадийная технология непрерывного стеклянного волокна. Фильерный способ формования волокна. Замасливатели для непрерывного стеклянного волокна.

Двухстадийная технология получения непрерывного волокна. Варка и выработка стекла. Установки для получения волокна при двухстадийной технологии.

Одностадийная технология получения волокна. Технологические режимы варки. Осветление и гомогенизация стекломассы. Стекловаренные печи, особенности их конструкции и кладки. Фидеры и их компоновка.

Формование волокна. Формующие устройства и приспособления. Геометрия зоны формования волокна. Теплообмен стекломассы с окружающей средой в зоне формования. Причины обрыва волокон в зоне формования. Стабилизация процесса формования непрерывного волокна.

Сушка волокна. Основные технологические стадии переработки непрерывного волокна.

1.5. Получение волокон с особыми свойствами.

Технология получения тугоплавких волокон. Кварцевое волокно. Кремнеземное волокно. Особенности технологии кремнеземного волокна.

Стеклянные полые волокна. Свойства полых волокон. Процесс получения полого волокна.

Высокопрочные высокомодульные волокна, их свойства. Особенности технологии высокомодульных высокопрочных волокон.

Защитные стеклянные волокна.

1.6. Технология штапельного волокна. Составы стекол для получения штапельного волокна. Минеральное (каменное) волокно. Волокнистые теплоизоляционные материалы.

Сырьевые материалы и их подготовка. Варка стекол, технологические режимы варки. Способы получения штапельного волокна. Центробежный способ формования. Формование волокон методами раздува. Комбинированные способы формования волокна. Фильерно-дутьевой, центробежно-дутьевой способы.

Технологическое оборудование.

Технология производства теплоизоляционных материалов на основе штапельного волокна.

Требования охраны труда, охраны окружающей среды при производстве стекловолокна и изделий на его основе.

Раздел 2. Композиционные материалы на основе стекловолокна 2.1. Использование стекловолокна в композиционных материалах.

Основы упрочнения материалов волокнами. Армирующие элементы из стеклянных волокон.

2.2. Стеклопластики. Полимерные связующие. Технологические стадии получения изделий из полимерных композиционных материалов. Свойства стеклопластиков. Применение стеклопластиков.

2.3. Стеклофибробетон. Виды стеклофибробетона. Стекловолокнистые армирующие материалы, их свойства. Свойства и применение стеклофибробетона.

Раздел 3. Технология эмалирования металлов 3.1 Эмали и защитные покрытия. История развития технологии эмалей и защитных покрытий. Назначение эмалей и защитных покрытий.

Классификация эмалей. Составы и свойства эмалей.

3.2. Получение эмалевых фритт, шликеров и порошков. Сырьевые материалы для варки эмалей. Получение эмалевой фритты. Варка стекла и грануляция расплава, применяемое оборудование. Получение эмалевых шликеров и порошков.

3.3. Технология эмалирования стальных изделий. Металлы для эмалирования. Подготовка поверхности изделий. Способы нанесения эмалевых шликеров и порошков. Сушка и обжиг изделий, применяемые теплотехнические агрегаты. Физико-химические процессы, протекающие при обжиге грунтовой и покровной эмалей. Однократный обжиг грунтовой и покровной эмали. Обжиг однослойных покрытий. Сцепление эмали с металлом. Методы контроля качества металла, фритты и эмалевых покрытий.

Раздел 4. Покрытия по керамике 4.1 Глазури и их назначение. Классификация глазурей. Составы глазурных стекол и их свойства.

4.2. Получение глазурных фритт, шликеров и покрытий. Применяемые сырьевые материалы. Подготовка шихты и варка стекла. Теплотехнические агрегаты для варки глазурных стекол. Получение фритты. Подготовка глазурного шликера. Способы нанесения глазурных шликеров. Обжиг глазурованных изделий. Контроль качества глазурного покрытия.

Примерная тематика лабораторных занятий 1. Расчеты составов шихт стекол для волокна, эмалей, глазурей, составление шихты, варка стекол и оценка показателей их качества.

2. Получение эмалевых покрытий на стальных образцах.

3. Получение глазурных покрытий на керамике различного назначения.

4. Определение свойств эмалевых и глазурных покрытий (блеска, белизны, химической стойкости, термостойкости).

5. Определение свойств стеклянных волокон (влажности, линейной плотности, модуля упругости).

1. Проект по подготовке сырьевых материалов и шихты в производстве изделий из стекла.

2. Проект цеха по производству непрерывного стекловолокна двухстадийным способом.

3. Проект цеха по производству непрерывного стекловолокна одностадийным способом.

4. Проект цеха по производству теплоизоляционных материалов из штапельного волокна.

6. Проект участка участка по подготовке эмалевой фритты и шликера.

6. Проект цеха эмалирования стальных изделий.

7. Проект участка по подготовке глазурной фритты и шликера.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная 1. Химическая технология стекла и ситаллов/под ред. Н.М. Павлушкина. М.: Стройиздат. 1983. – 431 с.

2. Головин Е.П. Химическая технология стеклянных волокон и волоконно-оптических элементов: учебн. пособие. – Владимир: ВПИ, 1993. – 93 с.

3. Стеклянные волокна / под ред. М.С. Аслановой. – М.:Химия, 1979. – 256 с.

4. Жерновая Н.Ф., Онищук В.И. Стекло в композиционных материалах:

учебн. пособие. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2006. – 170 с.

5. Бобкова Н.М., Папко Л.Ф. Химическая технология стекла и ситаллов.

Практикум. – Минск, БГТУ, 2005. – 196 с.

6. Технология эмали и защитных покрытий: учебн. пособие / под ред. Л.Л.

Брагиной, А.П. Зубехина. – Харьков: НТУ «ХПИ»; Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003. – 484 с.

7. Петцольд А., Пешманн Г. Эмаль и эмалирование: справ. Издание. – М.:

Металлургия, 1990. – 516 с.

8. Аппен А.А. Температуроустойчивые неорганические покрытия. – Л.:Химия, 1976. – 295 с.

9. Ткачев А.Г., Кушнарев А.С., Козярский А.Я. Технология эмали и защитных покрытий. – Новочеркасск: НГТУ, 1993. – 107 с.

Дополнительная 1. Шаеффер Н. А. Теxнология стекла. – Кишинев: «CTI-Print», 1998. – 280 с.

2. Виды брака в производстве стекла / под ред. Г. Иебсена-Мерведеля, Р.

Брюкнера. – М.: Стройиздат, 1986. – 647 с.

3. Мороз И.И., Комская И.С., Олейникова А.Л. Справочник по фарфорово-фаянсовой промышленности. – М.: Легкая индустрия, 1980.