Fiberglass Είναι ένα ινώδες υλικό που αποτελείται από λεπτά εύκαμπτα νημάτια γυαλιού. Μπορεί να παρουσιάσει πολλές περικοπές, χαρακτηριστικά και εφαρμογές. Ανάμεσα στις κύριες υπάρχουσες ίνες γυαλιού (και στις πιο εμπορευματοποιημένες) είναι ο τύπος Ε, που έχει χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Οι ίνες γυαλιού έχουν ως κύριο συστατικό τους το πυρίτιο, αν και φέρουν πολλά άλλα οξείδια στη σύνθεσή τους, τα οποία θα έχουν αντίκτυπο στην τελική εφαρμογή της ίνας. Οι υφαντικές ίνες παράγονται από λιωμένο γυαλί και έχουν χρησιμοποιηθεί από την Αρχαία Αίγυπτο. Η κορυφαία χρήση του, ωστόσο, σημειώθηκε τον 20ο αιώνα, με ευρεία χρήση στην κλωστοϋφαντουργία και ως ενίσχυση για πολυμερή.
Διαβάστε επίσης: Πλαστικό PET — ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα συνθετικά πολυμερή στον κόσμο
Θέματα αυτού του άρθρου
- 1 - Περίληψη για το fiberglass
- 2 - Τι είναι το fiberglass;
- 3 - Τύποι υαλοβάμβακα
- 4 - Σε τι χρησιμοποιείται το fiberglass;
- 5 - Πώς λαμβάνεται το fiberglass;
- 6 - Πώς προέκυψε το fiberglass;
Σύνοψη για το fiberglass
- Το Fiberglass είναι ένα υλικό κατασκευασμένο από λεπτά, εύκαμπτα νημάτια γυαλιού.
- Τα είδη των ινών γυαλιού ονομάζονται ανάλογα με τις ιδιότητές τους.
- Το υαλοβάμβακα με τις περισσότερες πωλήσεις είναι τύπου Ε.
- Το κύριο συστατικό του fiberglass είναι το πυρίτιο, το SiO2.
- Το fiberglass μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κλωστοϋφαντουργία, ως θερμομονωτικό και ως ενίσχυση πολυμερών.
- Αυτό το υλικό χρησιμοποιήθηκε από την αρχαία Αίγυπτο, φτάνοντας στο αποκορύφωμά του τον 20ο αιώνα.
Τι είναι το fiberglass;
το fiberglass Είναι ένα υλικό κατασκευασμένο από λεπτά εύκαμπτα νήματα από γυαλί. Υπάρχουν διάφοροι τύποι fiberglass, που έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, κοψίματα και εφαρμογές. Το κύριο συστατικό του fiberglass είναι το πυρίτιο, το SiO2, αν και άλλα στοιχεία μπορεί επίσης να είναι πολύ σημαντικά στη σύνθεση του προκύπτοντος υαλοβάμβακα.
Μη σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη δημοσιότητα ;)
είδη υαλοβάμβακα
Ονομάζονται τύποι υαλοβάμβακα ανάλογα με τις ιδιότητές τους:
- ΚΑΙ (ηλεκτρικός) – χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα;
- μικρό (δύναμη) – μεγάλη μηχανική αντίσταση.
- W (χημική ουσία) – μεγάλη χημική αντοχή.
- Μ (μονάδα μέτρησης) – υψηλή ελαστικότητα.
- ΕΝΑ (αλκαλίο) – σύνθεση υψηλής αλκαλιμετάλλου;
- ρε (διηλεκτρικός) – χαμηλή διηλεκτρική σταθερά.
- ΑΕΡΑΣ (ανθεκτικό στα αλκάλια) – υψηλή αλκαλική αντοχή.
Οι περισσότερες από τις ίνες γυαλιού που παράγονται σήμερα, περίπου το 90%, είναι ο τύπος Ε. Ακολουθεί ένας πίνακας που περιέχει την κατά προσέγγιση χημική σύνθεση των κύριων τύπων ινών γυαλιού.
Κατά προσέγγιση χημική σύνθεση ινών γυαλιού (ανά είδη) | |||||||
Ψηφοφόρος |
ΚΑΙ |
μικρό |
W |
Μ |
ΕΝΑ |
ρε |
ΑΕΡΑΣ |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
σι2Ο3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Ο Αλ2Ο3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
Σκύλος |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Θείος2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
Στο2Ο |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
κ2Ο |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
ανάγνωση2Ο |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Πίστη2Ο3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
φά2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Δείτε επίσης: Πυρίτιο — το κύριο συστατικό του γυαλιού, των κεραμικών και της σιλικόνης
Σε τι χρησιμοποιείται το fiberglass;
Όσο για τις εφαρμογές τους, ίνες γυαλιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους βιομηχανικούς τομείς. Μία από τις κύριες εφαρμογές του είναι στην παραγωγή σύνθετων υλικών, στα οποία χρησιμοποιείται fiberglass. για την ενίσχυση των πολυμερών.
Τα στοιχεία δείχνουν ότι, το 2017, περισσότεροι από 1 εκατομμύριο τόνοι πλαστικού ενισχυμένου με υαλοβάμβακα παρήχθησαν στην Ευρώπη, όπου συνήθως που προορίζονται για κατασκευή και μεταφορά. Οι ίνες γυαλιού μπορούν να συμπεριφέρονται σαν ανθεκτικά υλικά, όπως ο χάλυβας, εκτός από το ότι είναι ελαφριές (πυκνότητα στην περιοχή των 2,5 g.cm-3) και Εχω αντοχή στη διάβρωση.
Σημαντικό ρόλο παίζουν και οι ίνες γυαλιού για φιλτράρισμα και μόνωση (θερμική ή ακουστική). Η θερμική απόδοση του fiberglass σχετίζεται όχι μόνο με τη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του γυαλιού αλλά και με τη χαμηλή πυκνότητα του υλικού, η οποία επιτρέπει την παγίδευση της μάζας του αέρα, παρέχοντας έτσι μονωτικές ιδιότητες, με την ίνα να παρέχει δομή.
Για το φιλτράρισμα, η επιφάνεια των ινών καθώς και το μέγεθος των χώρων μεταξύ τους είναι σημαντικοί παράγοντες. Ο τρόπος κατασκευής της ίνας με τη σωστή διάμετρο μπορεί να βελτιώσει τις πτυχές φιλτραρίσματος και μόνωσης αυτού του υλικού.
Πώς λαμβάνεται το fiberglass;
Υπάρχουν δύο διαδικασίες κύριες πηγές για την παραγωγή υαλοβάμβακα. Ένα από αυτά είναι η κατασκευή υαλοβάμβακα., χρησιμοποιείται για θερμομόνωση. Σε αυτή τη διαδικασία, ένα ρεύμα λιωμένου γυαλιού ξηραίνεται σε μια περιστρεφόμενη μηχανή, η οποία αποτελείται από α κυκλικό μεταλλικό δοχείο με τρύπες στον τοίχο, περιστρεφόμενο με ταχύτητα 2000-3000 RPM και θερμοκρασία 900-1100 °C.
Τα γυάλινα ρεύματα που βγαίνουν από τον περιστρεφόμενο διακόπτη σταματούν από ρεύματα αέρα υψηλής ταχύτητας που τα μετατρέπουν σε λεπτές ίνες (με διάμετρο μικρότερη από 10 μm), με μήκος αρκετών εκατοστών.
Ένας άλλος τρόπος παραγωγής υαλοβάμβακα είναιμέσα από τη συνεχή διαδικασία. Εδώ, ο στόχος είναι η παραγωγή νημάτων με σκοπό την ενίσχυση, με μικρή διάμετρο (μεταξύ 9-25 μm). Όσον αφορά το μήκος, Οι ίνες παράγονται συνήθως σε δεσμίδες με νήματα (μια συλλογή από εκατοντάδες έως χιλιάδες ίνες) μήκους περίπου 10 km.
Σε αυτή τη διαδικασία, το λιωμένο γυαλί διέρχεται από πολύ λεπτές οπές σε μια πλάκα πλατίνας (ή ροδίου) μέσω εξώθησης. Το γυαλί βγαίνει από τις τρύπες με θερμοκρασία στην περιοχή 1150-1300 °C, ανάλογα με τη χημική σύσταση του υλικού. Συνηθίζεται η χρήση υδρατμών και καθαρού αέρα για την ψύξη του γυαλιού που βγαίνει από τις τρύπες. Οι ίνες αποσύρονται με ταχύτητα 1000 m/min ή και περισσότερο.
Μάθετε περισσότερα: Kevlar — η συνθετική ίνα ισχυρότερη από τον χάλυβα
Πώς προέκυψε το fiberglass;
Δυνατότητα λήψης ινών γυαλιού είναι γνωστό από τα αρχαία χρόνια, ακόμη και πριν γίνουν γνωστές οι τεχνικές φυσήματος γυαλιού. Πολλά αιγυπτιακά αγγεία κατασκευάστηκαν τυλίγοντας σωστά τις ίνες γυαλιού σε πηλό.
Το ενδιαφέρον της κλωστοϋφαντουργίας για το fiberglass εμφανίστηκε πολύ αργότερα. ο Γάλλος φυσικός Ο René-Antoine Ferchault de Réaumur παρήγαγε, το 1713, υφάσματα διακοσμημένα με λεπτές κλωστές γυαλιού. Μια διάσημη αλλά σπάνια χρήση του fiberglass στην αρχή της σχέσης του με την κλωστοϋφαντουργία ήταν όταν χρησιμοποιήθηκε για κατασκευή ενός φορέματος που φορούσε μια ηθοποιός, το 1893, στην έκθεση Columbian στο Σικάγο για να τραβήξει την προσοχή σε μια έκθεση Γυαλιά.
Οι διαδικασίες παραγωγής υαλοβάμβακα στα σημερινά καλούπια ξεκίνησαν το πρώτο μισό του 20ού αιώνα. Η κατασκευή υφασμάτινων ινών γυαλιού με τη μέθοδο με την οποία περνούν από λεπτές τρύπες ξεκίνησε τη δεκαετία του 1930 στις Ηνωμένες Πολιτείες, ξεκινώντας το 1939 στη Γερμανία. Ήδη από το 1939, χάρη στις προσπάθειες της Owens-Illinois Glass Co., του Newark, Ohio, USA, η διαδικασία κατασκευής fiberglass έχει βελτιωθεί, καθιστώντας την σημαντικά πιο βιώσιμη από οικονομική άποψη.
Παρά την επέκταση κατά το υπόλοιπο του 20ου αιώνα, τη δεκαετία του 1990, ο κλάδος άρχισε να παρακμάζει, απαιτώντας τρόπους εξορθολογισμού από τον κλάδο, απαλλαγής από απαρχαιωμένα μηχανήματα και εγκαταστάσεις, που εξαφάνισαν σχεδόν τελείως τους μικρούς παραγωγούς.
Επί του παρόντος, η βιομηχανία fiberglass επιδιώκει μεγαλύτερη μηχανοποίηση, μειώνοντας το κόστος εργασίας και χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια. τα περισσότερα από μικρές εταιρείες έχουν συγχωνευθεί στο μερίδιο των μεγάλων παραγωγών.
πίστωση εικόνας
[1] humphery/ Shutterstock
Πηγές
ΜΑΡΤΥΝΟΒΑ, Ε.; CEBULLA, H. Ίνες γυαλιού. Στο: Ανόργανες και Σύνθετες Ίνες: Παραγωγή, ιδιότητες και εφαρμογές. Καπάκι. 7. Π. 131-163. Ηνωμένο Βασίλειο: Elsevier, 2018.
ΤΖΟΝΣ, Φ. R.; ΧΑΦ, Ν. Τ. Δομή και ιδιότητες των ινών γυαλιού. In: Handbook of Tensil Properties of Textile and Technical Fibers. Καπάκι. 15. Π. 529-573. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2009.
ΤΖΟΝΣ, Φ. R. Ίνες γυαλιού. Σε: Ίνες υψηλής απόδοσης. Καπάκι. 6. Π. 191-238. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Του Stefano Araujo Novais
Καθηγητής Χημείας
Κάντε κλικ και μάθετε τα πάντα για το υλικό έως και επτά φορές πιο ανθεκτικό από το ατσάλι, το Kevlar!
Κατανοήστε τι είναι το γυαλί, δηλαδή η χημική του σύσταση και η κατάσταση συσσωμάτωσης.
Διαβάστε αυτό το κείμενο για να μάθετε αν το γυαλί είναι στερεό ή υγρό, εκτός από την κατανόηση του ορισμού του άμορφου στερεού και της θερμοκρασίας μετάπτωσης γυαλιού.
Κάντε κλικ εδώ, μάθετε για τα κύρια χαρακτηριστικά του πλαστικού PET, μάθετε για τις εφαρμογές του και μάθετε πώς κατασκευάζεται και πώς ανακυκλώνεται.
Γνωρίστε το πράσινο πλαστικό, ένα βιοπολυμερές που υπόσχεται να βοηθήσει στη μείωση του προβλήματος της συσσώρευσης σκουπιδιών από τα πλαστικά.
Μάθετε τα πάντα για τα πολυμερή, από την απόκτηση έως την ποικιλία των χρήσεων.
Επίδραση της θερμοκρασίας στα πλαστικά υλικά.
Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο πυρίτιο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τις ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά, τους τρόπους απόκτησής του, τις εφαρμογές και το ιστορικό του.
Ταξινόμηση του γυαλιού ανάλογα με τη φύση και τη σύνθεση.
