Klaaskiud See on kiudmaterjal, mis koosneb õhukestest painduvatest klaasfilamentidest. Sellel võib olla mitmeid lõikeid, omadusi ja rakendusi. Peamiste olemasolevate (ja kõige enam turustatavate) klaaskiudude hulgas on tüüp E, millel on madal elektrijuhtivus.
Klaaskiudude põhikoostisosa on ränidioksiid, kuigi nende koostises on mitmeid teisi oksiide, mis mõjutavad kiu lõplikku kasutust. Tekstiilkiude toodetakse sulaklaasist ja neid on kasutatud juba Vana-Egiptusest. Selle tippkasutus toimus aga 20. sajandil, laialdaselt tekstiilitööstuses ja polümeeride tugevdamiseks.
Loe ka: PET-plast – üks enim kasutatavaid sünteetilisi polümeere maailmas
Kokkuvõte klaaskiust
- Klaaskiud on materjal, mis on valmistatud õhukestest painduvatest klaasfilamentidest.
- Klaaskiudude tüüpe nimetatakse nende omaduste järgi.
- Enim müüdud klaaskiud on E-tüüpi.
- Klaaskiu põhikoostisosa on ränidioksiid, SiO2.
- Klaaskiudu saab kasutada tekstiilitööstuses, soojusisolaatorina ja polümeeride tugevdusena.
- Seda materjali on kasutatud juba Vana-Egiptusest, saavutades haripunkti 20. sajandil.
Mis on klaaskiud?
klaaskiud See on materjal, mis on valmistatud õhukestest painduvatest filamentidest klaasist. Klaaskiudu on mitut tüüpi, millel on erinevad omadused, lõiked ja kasutusala. Klaaskiu põhikoostisosa on ränidioksiid, SiO2, kuigi ka muud elemendid võivad saadava klaaskiu koostises väga olulised olla.
klaaskiu tüübid
Klaaskiudude tüübid on nimetatud vastavalt nende spetsiifilistele omadustele:
- JA (elektriline) – madal elektrijuhtivus;
- s (tugevus) – suur mehaaniline vastupidavus;
- W (keemiline) – suur keemiline vastupidavus;
- M (moodul) – kõrge elastsus;
- A (leelis) – kõrge leelismetallide koostis;
- D (dielektriline) – madal dielektriline konstant;
- ÕHK (leelisekindel) – kõrge leelisekindlus.
Enamik praegu toodetud klaaskiude, umbes 90%, on tüüp E. Allpool on tabel, mis sisaldab peamiste klaaskiudude tüüpide ligikaudset keemilist koostist.
Klaaskiudude ligikaudne keemiline koostis (tüüpide järgi) | |||||||
Koostisosa |
JA |
s |
W |
M |
A |
D |
ÕHK |
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 |
Koer |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Onu2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
Kell2O |
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 |
lugeda2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Usk2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Vaata ka: Räni – klaasi, keraamika ja silikooni põhikoostisosa
Milleks klaaskiudu kasutatakse?
Mis puutub nende rakendustesse, siis klaaskiud saab kasutada erinevates tööstusvaldkondades. Üks selle peamisi rakendusi on komposiitmaterjalide tootmine, milles kasutatakse klaaskiudu. polümeeride tugevdamiseks.
Andmed näitavad, et 2017. aastal toodeti Euroopas, kus see tavaliselt on, üle 1 miljoni tonni klaaskiuga tugevdatud plasti mõeldud ehitamiseks ja transpordiks. Klaaskiud võivad lisaks kergele olemisele (tihedus vahemikus 2,5 g.cm) käituda nagu vastupidavad materjalid, näiteks teras-3) ja on korrosioonikindlus.
Olulist rolli mängivad ka klaaskiud filtreerimiseks ja isolatsiooniks (termiline või akustiline). Klaaskiu soojusjuhtivus ei ole seotud mitte ainult klaasi madala soojusjuhtivusega, vaid ka madala soojusjuhtivusega materjali tihedus, mis võimaldab õhumassi kinni hoida, tagades seega isoleerivad omadused, kusjuures kiud tagab struktuur.
Filtreerimisel on olulised tegurid nii kiudude pindala kui ka nendevaheliste ruumide suurus. Õige läbimõõduga kiu valmistamise viis võib parandada selle materjali filtreerimis- ja isolatsiooniaspekte.
Kuidas saadakse klaaskiudu?
Need on olemas kaks protsessi peamised allikad klaaskiu tootmiseks. Üks neist on klaaskiudvilla tootmine., kasutatakse soojusisolatsiooniks. Selle protsessi käigus kuivatatakse sulaklaasi joa pöörlevas masinas, mis koosneb a ümmargune seinas aukudega metallanum, mis pöörleb kiirusega 2000-3000 p/min ja temperatuuril 900-1100 °C.
Pöördrattast väljuvad klaasijoad peatavad kiired õhuvoolud, mis muudavad need peeneks kiududeks (läbimõõduga alla 10 µm), mille pikkus on mitu sentimeetrit.
Teine klaaskiu tootmise viis onpideva protsessi kaudu. Siin on eesmärgiks toota tugevdamise eesmärgil väikese läbimõõduga (9-25 µm) filamente. Seoses pikkusega, Kiudusid toodetakse tavaliselt lõngadega kimpudena (sadadest kuni tuhandetest kiududest koosnev kogum) umbes 10 km pikk.
Selles protsessis läbib sulaklaas ekstrusiooni teel plaatina (või roodium) plaadi väga peeneid auke. Aukudest väljub klaas, mille temperatuur jääb vahemikku 1150-1300 °C, olenevalt materjali keemilisest koostisest. Aukudest väljuva klaasi jahutamiseks kasutatakse tavaliselt veeauru ja puhast õhku. Kiud tõmmatakse välja kiirusega 1000 m/min või isegi rohkem.
Tea rohkem: Kevlar – terasest tugevam sünteetiline kiud
Kuidas klaaskiud tekkis?
Klaaskiudude saamise võimalus on tuntud iidsetest aegadest, isegi enne, kui klaasipuhumistehnikaid tunti. Paljud Egiptuse vaasid valmistati klaaskiude korralikult savisse mähkimise teel.
Tekstiilitööstuse huvi klaaskiu vastu tekkis palju hiljem. prantsuse füüsik René-Antoine Ferchault de Réaumur tootis 1713. aastal peente klaasiniitidega kaunistatud kangaid. Klaaskiudu kuulus, kuid haruldane kasutusala selle suhte alguses tekstiilitööstusega oli siis, kui seda kasutati kleidi valmistamine, mida näitlejanna kandis 1893. aastal Columbia näitusel Chicagos, et äratada tähelepanu näitusel prillid.
Klaaskiu tootmisprotsessid praegustes vormides algasid 20. sajandi esimesel poolel. Klaastekstiilkiudude valmistamine meetodil, mille käigus need läbi peente aukude lastakse, algas 1930. aastatel Ameerika Ühendriikides, alates 1939. aastast Saksamaal. Juba 1939. aastal, tänu USA Ohio osariigi Newarki Owens-Illinois Glass Co. klaaskiu tootmisprotsessi on täiustatud, muutes selle majanduslikus mõttes oluliselt elujõulisemaks.
Vaatamata laienemisele ülejäänud 20. sajandi jooksul, 1990. aastatel hakkas tööstus langema, mis nõuab sektorilt ratsionaliseerimisviise, vananenud masinate ja sisseseade vabanemist, mille tõttu väiketootjad kadusid peaaegu täielikult.
Praegu taotleb klaaskiutööstus suuremat mehhaniseerimist, vähendab tööjõukulusid ja kasutab vähem energiat. enamik väikeettevõtted on liidetud suurtootjate osaks.
pildi krediit
[1] humphery/ Shutterstock
Allikad
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Klaaskiud. In: Anorgaanilised ja komposiitkiud: tootmine, omadused ja rakendused. Kork. 7. P. 131-163. Ühendkuningriik: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Klaaskiudude struktuur ja omadused. In: Tekstiili- ja tehniliste kiudude tõmbeomaduste käsiraamat. Kork. 15. P. 529-573. Cambridge, Ühendkuningriik: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Klaaskiud. In: High-Performance Fibers. Kork. 6. P. 191-238. Cambridge, Ühendkuningriik: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Autor Stefano Araujo Novais
Keemia õpetaja
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm
