Glasfiber Det er et fibrøst materiale, der består af tynde fleksible filamenter af glas. Det kan præsentere flere snit, karakteristika og anvendelser. Blandt de vigtigste eksisterende glasfibre (og de mest kommercialiserede) er type E, som har lav elektrisk ledningsevne.
Glasfibre har silica som hovedbestanddel, selvom de har flere andre oxider i deres sammensætning, hvilket vil have indflydelse på den endelige påføring af fiberen. Tekstilfibre er fremstillet af smeltet glas og er blevet udnyttet siden det gamle Egypten. Dens maksimale anvendelse fandt sted i det 20. århundrede, med bred anvendelse i tekstilindustrien og som forstærkning til polymerer.
Læs også: PET-plast — en af de mest udbredte syntetiske polymerer i verden
Emner i denne artikel
- 1 - Resumé om glasfiber
- 2 - Hvad er glasfiber?
- 3 - Typer af glasfiber
- 4 - Hvad bruges glasfiber til?
- 5 - Hvordan opnås glasfiber?
- 6 - Hvordan opstod glasfiber?
Opsummering om glasfiber
- Glasfiber er et materiale fremstillet af tynde, fleksible glasfilamenter.
- Typerne af glasfibre er navngivet efter deres egenskaber.
- Den bedst sælgende glasfiber er type E.
- Hovedbestanddelen af glasfiber er silica, SiO2.
- Glasfiber kan bruges i tekstilindustrien, som termisk isolator og som forstærkning til polymerer.
- Dette materiale er blevet brugt siden det gamle Egypten, og nåede sit højdepunkt i det 20. århundrede.
Hvad er glasfiber?
glasfiberen Det er et materiale lavet af tynde fleksible filamenter af glas. Der findes flere typer af glasfiber, som har forskellige egenskaber, snit og anvendelser. Hovedbestanddelen af glasfiber er silica, SiO2, selvom andre elementer også kan være meget vigtige i sammensætningen af den resulterende glasfiber.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
typer af glasfiber
Typer af glasfiber er navngivet efter deres specifikke egenskaber:
- OG (elektriske) – lav elektrisk ledningsevne;
- s (styrke) – stor mekanisk modstand;
- W (kemisk) – stor kemisk resistens;
- M (modul) – høj elasticitet;
- EN (alkali) – høj alkalimetalsammensætning;
- D (dielektrisk) – lav dielektrisk konstant;
- LUFT (alkali resistent) – høj alkalisk modstand.
De fleste af de glasfibre, der i øjeblikket produceres, omkring 90 %, er type E. Nedenfor er en tabel, der indeholder den omtrentlige kemiske sammensætning af hovedtyperne af glasfibre.
Omtrentlig kemisk sammensætning af glasfibre (efter typer) | |||||||
bestanddel |
OG |
s |
W |
M |
EN |
D |
LUFT |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
B2O3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Al2O3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
Hund |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Onkel2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
På2O |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
K2O |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
Læs2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Tro2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Se også: Silicium — hovedbestanddelen af glas, keramik og silikone
Hvad bruges glasfiber til?
Med hensyn til deres applikationer, glasfibre kan bruges i forskellige industrielle områder. En af dens hovedanvendelser er i produktionen af kompositmaterialer, hvori der anvendes glasfiber. at forstærke polymerer.
Data indikerer, at der i 2017 blev produceret mere end 1 million tons glasfiberforstærket plast i Europa, hvor de normalt er beregnet til byggeri og transport. Glasfibre kan opføre sig som modstandsdygtige materialer, såsom stål, ud over at være lette (densitet i området 2,5 g.cm-3) og har korrosionsbestandighed.
Glasfibre spiller også en vigtig rolle til filtrering og isolering (termisk eller akustisk). Den termiske ydeevne af glasfiber er ikke kun relateret til den lave varmeledningsevne af glasset, men også til den lave densitet af materialet, som gør det muligt at fange luftmassen, hvilket giver isolerende egenskaber, hvor fiberen giver struktur.
Til filtrering er overfladearealet af fibrene såvel som størrelsen af mellemrummene mellem dem vigtige faktorer. Måden at fremstille fiberen med den rigtige diameter kan forbedre filtrerings- og isoleringsaspekterne af dette materiale.
Hvordan opnås glasfiber?
De findes to processer vigtigste kilder til produktion af glasfiber. En af dem er fremstilling af glasfiberuld., bruges til termisk isolering. I denne proces tørres en strøm af smeltet glas i en roterende maskine, som består af en cirkulær metalbeholder med huller i væggen, roterende med en hastighed på 2000-3000 RPM og en temperatur på 900-1100 °C.
Glasstrømmene, der kommer ud af svirvelen, stoppes af højhastighedsluftstrømme, der omdanner dem til fine fibre (med en diameter på mindre end 10 µm), med en længde på flere centimeter.
En anden måde at fremstille glasfiber på ergennem den kontinuerlige proces. Her er målet at fremstille filamenter med det formål at forstærke, med en lille diameter (mellem 9-25 µm). Med hensyn til længde, Fibre produceres normalt i bundter med garn (en samling af hundreder til tusinder af fibre) omkring 10 km lang.
I denne proces passerer smeltet glas gennem meget fine huller i en platin (eller rhodium) plade gennem ekstrudering. Glas kommer ud af hullerne med en temperatur i området 1150-1300 °C, afhængig af materialets kemiske sammensætning. Det er almindeligt at bruge vanddamp og ren luft til at afkøle glasset, der kommer ud af hullerne. Fibrene trækkes ud med en hastighed på 1000 m/min eller endnu mere.
Få mere at vide: Kevlar - den syntetiske fiber stærkere end stål
Hvordan opstod glasfiber?
Muligheden for at få glasfibre har været kendt siden oldtiden, selv før glaspusteteknikker var kendt. Mange egyptiske vaser blev lavet ved at pakke glasfibre ordentligt ind i ler.
Tekstilindustriens interesse for glasfiber dukkede op langt senere. den franske fysiker René-Antoine Ferchault de Réaumur producerede i 1713 stoffer dekoreret med fine glastråde. En berømt, men sjælden brug af glasfiber i begyndelsen af sit forhold til tekstilindustrien var, da det blev brugt til fremstilling af en kjole båret af en skuespillerinde i 1893 på Columbian Exposition i Chicago for at tiltrække opmærksomhed på en udstilling af briller.
Glasfiberfremstillingsprocesser i de nuværende forme begyndte i første halvdel af det 20. århundrede. Fremstillingen af glastekstilfibre ved den metode, hvorved de føres gennem fine huller, begyndte i 1930'erne i USA, begyndende i 1939 i Tyskland. Så tidligt som i 1939, takket være indsatsen fra Owens-Illinois Glass Co., Newark, Ohio, USA, glasfiberfremstillingsprocessen er blevet forbedret, hvilket gør det væsentligt mere rentabelt i økonomisk henseende.
På trods af ekspansion i resten af det 20. århundrede, i 1990'erne begyndte industrien at falde, der krævede måder at rationalisere sektoren på, at slippe af med forældede maskiner og installationer, hvilket fik små producenter til næsten helt at forsvinde.
I øjeblikket søger glasfiberindustrien større mekanisering, reducerer lønomkostningerne og bruger mindre energi. mest af små virksomheder er blevet slået sammen til andelen af store producenter.
billedkredit
[1] humphery/ Shutterstock
Kilder
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Glasfibre. I: Uorganiske og sammensatte fibre: Produktion, egenskaber og anvendelser. Kasket. 7. P. 131-163. Storbritannien: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Glasfibres struktur og egenskaber. I: Håndbog i tekstil- og tekniske fibres trækegenskaber. Kasket. 15. P. 529-573. Cambridge, Storbritannien: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Glasfibre. I: Højtydende fibre. Kasket. 6. P. 191-238. Cambridge, Storbritannien: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Af Stefano Araujo Novais
Kemi lærer
Klik og lær alt om materialet op til syv gange mere modstandsdygtigt end stål, Kevlar!
Forstå, hvad glas er, det vil sige dets kemiske sammensætning og aggregeringstilstand.
Læs denne tekst for at finde ud af, om glas er fast eller flydende, ud over at forstå definitionen af amorft faststof og glasovergangstemperatur.
Klik her, lær om de vigtigste egenskaber ved PET-plast, lær om dets anvendelser og find ud af, hvordan det er fremstillet, og hvordan det genbruges.
Mød grøn plastik, en biopolymer, der lover at hjælpe med at reducere problemet med affaldsophobning af plast.
Lær alt om polymerer, fra indhentning til mangfoldigheden af anvendelser.
Temperaturens indflydelse på plastmaterialer.
Har du nogensinde hørt om det kemiske grundstof silicium? Klik her og lær om dets egenskaber, karakteristika, måder at få det på, applikationer og historie.
Klassificering af glas efter natur og sammensætning.
