Фибростъкло Това е влакнест материал, състоящ се от тънки гъвкави нишки от стъкло. Може да представи няколко кройки, характеристики и приложения. Сред основните съществуващи стъклени влакна (и най-комерсиализираните) е тип Е, който има ниска електропроводимост.
Стъклените влакна имат силициев диоксид като основна съставка, въпреки че съдържат няколко други оксида в състава си, което ще окаже влияние върху крайното приложение на влакното. Текстилните влакна се произвеждат от разтопено стъкло и се използват още от Древен Египет. Пиковата му употреба обаче настъпва през 20-ти век, с широка употреба в текстилната промишленост и като армировка за полимери.
Прочетете също: PET пластмаса — един от най-широко използваните синтетични полимери в света
Теми на тази статия
- 1 - Резюме за фибростъкло
- 2 - Какво е фибростъкло?
- 3 - Видове фибростъкло
- 4 - За какво се използва фибростъклото?
- 5 - Как се получава фибростъкло?
- 6 - Как се появи фибростъклото?
Резюме за фибростъкло
- Фибростъклото е материал, изработен от тънки, гъвкави стъклени нишки.
- Видовете стъклени влакна се наименуват според техните свойства.
- Най-продаваният фибростъкло е тип Е.
- Основната съставка на фибростъклото е силициев диоксид, SiO2.
- Фибростъклото може да се използва в текстилната промишленост, като топлоизолатор и като армировка за полимери.
- Този материал се използва от древен Египет, достигайки своя връх през 20 век.
Какво е фибростъкло?
фибростъклото Това е материал, направен от тънки гъвкави нишки от стъкло. Има няколко вида фибростъкло, които имат различни характеристики, разфасовки и приложения. Основната съставка на фибростъклото е силициев диоксид, SiO2, въпреки че други елементи също могат да бъдат много важни в състава на получения фибростъкло.
Не спирай сега... Има още след рекламата ;)
видове фибростъкло
Посочени са видовете фибростъкло според специфичните им свойства:
- И (електрически) – ниска електропроводимост;
- с (сила) – голяма механична устойчивост;
- У (химически) – голяма химическа устойчивост;
- М (модул) – висока еластичност;
- А (алкали) – висок състав на алкални метали;
- д (диелектрик) – ниска диелектрична проницаемост;
- ВЪЗДУХ (устойчиви на алкали) – висока алкална устойчивост.
Повечето от стъклените влакна, произвеждани в момента, около 90% е тип Е. По-долу е дадена таблица, съдържаща приблизителния химичен състав на основните видове стъклени влакна.
Приблизителен химичен състав на стъклени влакна (по видове) | |||||||
Съставна |
И |
с |
У |
М |
А |
д |
ВЪЗДУХ |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
б2О3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Ал2О3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
куче |
21-23 |
0-9 |
14 |
13 |
8,8 |
0-1 |
- |
MgO |
0,4-4 |
6-11 |
3 |
9 |
3,8 |
0,5-0,6 |
- |
ZnO |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
чичо2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
При2О |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
К2О |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
Прочети2О |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
вяра2О3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
Е2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Вижте също: Силикон — основната съставка на стъклото, керамиката и силикона
За какво се използва фибростъклото?
Що се отнася до техните приложения, стъклени влакна може да се използва в различни индустриални области. Едно от основните му приложения е в производството на композитни материали, в които се използва фибростъкло. за подсилване на полимери.
Данните показват, че през 2017 г. повече от 1 милион тона пластмаса, подсилена с фибростъкло, е произведена в Европа, където обикновено се предназначени за строителство и транспорт. Стъклените влакна могат да се държат като устойчиви материали, като стомана, освен че са леки (плътност в диапазона от 2,5 g.cm-3) и има устойчивост на корозия.
Стъклените влакна също играят важна роля за филтриране и изолация (топло или акустична). Топлинните характеристики на фибростъклото са свързани не само с ниската топлопроводимост на стъклото, но и с ниската плътност на материала, което позволява масата на въздуха да бъде уловена, като по този начин осигурява изолационни свойства, като влакното осигурява структура.
За филтрирането, повърхностната площ на влакната, както и размерът на пространствата между тях са важни фактори. Начинът за производство на влакна с правилния диаметър може да подобри филтриращите и изолационните аспекти на този материал.
Как се получава фибростъкло?
Те съществуват два процеса основни източници за производство на фибростъкло. Един от тях е производството на стъклопластова вата., използвани за топлоизолация. При този процес поток от разтопено стъкло се изсушава във въртяща се машина, която се състои от a кръгъл метален контейнер с отвори в стената, въртящ се със скорост 2000-3000 RPM и температура от 900-1100 °C.
Стъклените потоци, които излизат от вирбела, се спират от високоскоростни въздушни течения, които ги трансформират във фини влакна (с диаметър по-малък от 10 µm), с дължина няколко сантиметра.
Друг начин за производство на фибростъкло ечрез непрекъснатия процес. Тук целта е да се произвеждат нишки с цел армиране с малък диаметър (между 9-25 µm). По отношение на дължината, Влакната обикновено се произвеждат на снопове с прежди (колекция от стотици до хиляди влакна) с дължина около 10 км.
При този процес стопеното стъкло преминава през много фини отвори в платинена (или родиева) плоча чрез екструзия. От отворите излиза стъкло с температура от порядъка на 1150-1300 °C, в зависимост от химичния състав на материала. Обичайно е да се използват водни пари и чист въздух за охлаждане на стъклото, което излиза от дупките. Влакната се изтеглят със скорост от 1000 m/min или дори повече.
Знам повече: Кевлар — синтетичните влакна, по-здрави от стоманата
Как се появи фибростъклото?
Възможност за получаване на стъклени влакна е известно от древни времена, още преди да са известни техниките за духане на стъкло. Много египетски вази са направени чрез правилно увиване на стъклени влакна в глина.
Интересът на текстилната индустрия към фибростъклото се появява много по-късно. френският физик René-Antoine Ferchault de Réaumur произвежда през 1713 г. тъкани, украсени с фини стъклени нишки. Известна, но рядка употреба на фибростъкло в началото на връзката му с текстилната промишленост беше, когато се използваше за производство на рокля, носена от актриса, през 1893 г., на Колумбийското изложение в Чикаго, за да привлече вниманието на изложба на очила.
Процесите на производство на фибростъкло в настоящите форми започват през първата половина на 20 век. Производството на стъклени текстилни влакна по метода, при който те се прекарват през фини отвори, започва през 30-те години на миналия век в Съединените щати, започвайки през 1939 г. в Германия. Още през 1939 г., благодарение на усилията на Owens-Illinois Glass Co., Нюарк, Охайо, САЩ, процесът на производство на фибростъкло е подобрен, което го прави значително по-жизнеспособен от икономическа гледна точка.
Въпреки разширяването през остатъка от 20 век, през 90-те години индустрията започва да запада, изискваща начини за рационализация от страна на сектора, освобождаване от остарели машини и съоръжения, което накара дребните производители да изчезнат почти напълно.
В момента индустрията за фибростъкло търси по-голяма механизация, намаляване на разходите за труд и използване на по-малко енергия. повечето от малките компании се сляха в дела на големите производители.
кредит на изображението
[1] humphery/ Shutterstock
Източници
МАРТИНОВА, Е.; СЕБУЛА, Х. Стъклени влакна. В: Неорганични и композитни влакна: производство, свойства и приложения. Шапка с козирка. 7. П. 131-163. Обединено кралство: Elsevier, 2018 г.
ДЖОУНС, Ф. R.; ХЪФ, Н. T. Структура и свойства на стъклените влакна. В: Наръчник по свойства на опън на текстилни и технически влакна. Шапка с козирка. 15. П. 529-573. Кеймбридж, Обединеното кралство: Woodhead Publishing Limited, 2009 г.
ДЖОУНС, Ф. Р. Стъклени влакна. В: Влакна с висока производителност. Шапка с козирка. 6. П. 191-238. Кеймбридж, Обединеното кралство: Woodhead Publishing Limited, 2001 г.
От Стефано Араухо Новаис
Учител по химия
Кликнете и научете всичко за материала до седем пъти по-устойчив от стоманата, кевлар!
Разберете какво е стъклото, тоест неговия химичен състав и състояние на агрегиране.
Прочетете този текст, за да разберете дали стъклото е твърдо или течно, в допълнение към разбирането на определението за аморфно твърдо вещество и температура на встъкляване.
Щракнете тук, научете за основните характеристики на PET пластмасата, научете за нейните приложения и разберете как се прави и как се рециклира.
Запознайте се със зелена пластмаса, биополимер, който обещава да помогне за намаляване на проблема с натрупването на боклук от пластмаси.
Научете всичко за полимерите, от получаването до разнообразието от приложения.
Влияние на температурата върху пластмасовите материали.
Чували ли сте някога за химическия елемент силиций? Щракнете тук и научете за неговите свойства, характеристики, начини на получаване, приложения и история.
Класификация на стъклото според природата и състава.
