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
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.
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
източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm
