Lasikuitu Se on kuitumateriaalia, joka koostuu ohuista joustavista lasifilamenteista. Se voi esittää useita leikkauksia, ominaisuuksia ja sovelluksia. Yksi tärkeimmistä olemassa olevista lasikuiduista (ja kaupallisimmista) on tyyppi E, jolla on alhainen sähkönjohtavuus.
Lasikuitujen pääainesosana on piidioksidi, vaikka niiden koostumuksessa on useita muita oksideja, jotka vaikuttavat kuidun lopulliseen käyttöön. Tekstiilikuidut valmistetaan sulasta lasista, ja niitä on hyödynnetty muinaisesta Egyptistä lähtien. Sen käyttöhuippu saavutettiin kuitenkin 1900-luvulla, jolloin sitä käytettiin laajasti tekstiiliteollisuudessa ja polymeerien lujitteena.
Lue myös: PET-muovi – yksi maailman laajimmin käytetyistä synteettisistä polymeereistä
Yhteenveto lasikuidusta
- Lasikuitu on materiaali, joka on valmistettu ohuista, taipuisista lasifilamenteista.
- Lasikuitutyypit nimetään niiden ominaisuuksien mukaan.
- Myydyin lasikuitu on tyyppi E.
- Lasikuidun pääainesosa on piidioksidi, SiO2.
- Lasikuitua voidaan käyttää tekstiiliteollisuudessa, lämmöneristeenä ja polymeerien lujittajana.
- Tätä materiaalia on käytetty muinaisesta Egyptistä lähtien, ja se saavutti huippunsa 1900-luvulla.
Mikä on lasikuitu?
lasikuitu Se on ohuista joustavista filamenteista valmistettu materiaali lasista. Lasikuitutyyppejä on useita, ja niillä on erilaiset ominaisuudet, leikkaukset ja käyttötarkoitukset. Lasikuidun pääainesosa on piidioksidi, SiO2, vaikka muutkin elementit voivat olla erittäin tärkeitä tuloksena olevan lasikuidun koostumuksessa.
lasikuitutyypit
Lasikuitutyypit on nimetty niiden erityisominaisuuksien mukaan:
- JA (sähkö) – alhainen sähkönjohtavuus;
- s (vahvuus) – hyvä mekaaninen kestävyys;
- W (kemiallinen) – hyvä kemiallinen kestävyys;
- M (moduuli) – korkea elastisuus;
- A (alkali) – korkea alkalimetallikoostumus;
- D (dielektrinen) – alhainen dielektrisyysvakio;
- ILMA (alkalinkestävä) – korkea alkalinkestävyys.
Suurin osa tällä hetkellä tuotetuista lasikuiduista, noin 90 % on tyyppiä E. Alla on taulukko, joka sisältää päätyyppien lasikuitujen likimääräisen kemiallisen koostumuksen.
Lasikuitujen likimääräinen kemiallinen koostumus (tyypeittäin) | |||||||
ainesosa |
JA |
s |
W |
M |
A |
D |
ILMA |
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 |
Koira |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Setä2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
klo2O |
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 |
lukea2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Usko2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Katso myös: Pii – lasin, keramiikan ja silikonin pääainesosa
Mihin lasikuitua käytetään?
Mitä tulee niiden sovelluksiin, lasikuidut voidaan käyttää useilla teollisuuden aloilla. Yksi sen pääsovelluksista on komposiittimateriaalien tuotanto, jossa käytetään lasikuitua. polymeerien vahvistamiseen.
Tiedot osoittavat, että vuonna 2017 yli miljoona tonnia lasikuituvahvisteista muovia tuotettiin Euroopassa, missä niitä yleensäkin on. tarkoitettu rakentamiseen ja kuljetukseen. Lasikuidut voivat käyttäytyä kestävien materiaalien, kuten teräksen tavoin, sen lisäksi, että ne ovat kevyitä (tiheys 2,5 g.cm-3) ja omistaa korroosionkestävyys.
Myös lasikuiduilla on tärkeä rooli suodatukseen ja eristykseen (lämpö- tai akustinen). Lasikuidun lämmönkestävyys ei liity ainoastaan lasin alhaiseen lämmönjohtavuuteen, vaan myös alhaiseen lämmönjohtavuuteen materiaalin tiheys, joka mahdollistaa ilmamassan vangitsemisen, mikä tarjoaa eristäviä ominaisuuksia, ja kuitu tarjoaa rakenne.
Suodatuksessa kuitujen pinta-ala sekä niiden välisten tilojen koko ovat tärkeitä tekijöitä. Tapa valmistaa oikean halkaisijan omaava kuitu voi parantaa tämän materiaalin suodatus- ja eristysominaisuuksia.
Miten lasikuitu saadaan?
Ne ovat olemassa kaksi prosessia tärkeimmät lähteet lasikuidun tuotannossa. Yksi niistä on lasikuituvillan valmistus., käytetään lämmöneristykseen. Tässä prosessissa sulaa lasia kuivataan pyörivässä koneessa, joka koostuu a pyöreä metallisäiliö, jossa on reikiä seinässä, pyörivä nopeudella 2000-3000 RPM ja lämpötila 900-1100 °C.
Kääntimestä tulevat lasivirrat pysäytetään nopeilla ilmavirroilla, jotka muuttavat ne hienoiksi kuiduiksi (halkaisijaltaan alle 10 µm), joiden pituus on useita senttejä.
Toinen tapa valmistaa lasikuitua onjatkuvan prosessin kautta. Tässä tavoitteena on tuottaa vahvistustarkoituksessa olevia filamentteja, joiden halkaisija on pieni (9-25 µm). Mitä tulee pituuteen, Kuidut valmistetaan yleensä nipuissa lankojen kanssa (kokoelma satoja tai tuhansia kuituja) noin 10 km pitkä.
Tässä prosessissa sula lasi kulkee erittäin hienojen platina- (tai rodium-) levyn reikien läpi ekstruusiolla. Lasi tulee ulos reikistä lämpötilassa 1150-1300 °Criippuen materiaalin kemiallisesta koostumuksesta. On yleistä käyttää vesihöyryä ja puhdasta ilmaa rei'istä tulevan lasin jäähdyttämiseen. Kuidut poistetaan nopeudella 1000 m/min tai jopa enemmän.
Tietää enemmän: Kevlar – terästä vahvempi synteettinen kuitu
Miten lasikuitu syntyi?
Mahdollisuus saada lasikuituja on tunnettu muinaisista ajoista lähtien, jo ennen kuin lasinpuhallustekniikat tunnettiin. Monet egyptiläiset maljakot valmistettiin käärimällä lasikuidut saveen kunnolla.
Tekstiiliteollisuuden kiinnostus lasikuitua kohtaan ilmaantui paljon myöhemmin. ranskalainen fyysikko René-Antoine Ferchault de Réaumur valmisti vuonna 1713 hienoilla lasilangoilla koristeltuja kankaita. Kuuluisa mutta harvinainen lasikuidun käyttö sen suhteen alussa tekstiiliteollisuuteen oli silloin, kun sitä käytettiin näyttelijän käyttämän mekon valmistus vuonna 1893 Columbian Expositionissa Chicagossa herättämään huomiota näyttelyssä lasit.
Lasikuidun valmistusprosessit nykyisissä muoteissa alkoivat 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla. Lasitekstiilikuitujen valmistus menetelmällä, jossa ne viedään hienojen reikien läpi, alkoi 1930-luvulla Yhdysvalloissa ja vuodesta 1939 Saksasta. Jo vuonna 1939 Newarkissa, Ohiossa, Yhdysvalloissa sijaitsevan Owens-Illinois Glass Co.:n ponnistelujen ansiosta lasikuidun valmistusprosessia on parannettu, mikä tekee siitä huomattavasti kannattavamman taloudellisesti.
Huolimatta laajentumisesta 1900-luvun loppupuolella, 1990-luvulla teollisuus alkoi laskea, joka vaatii alan rationalisointikeinoja, vanhentuneiden koneiden ja laitteistojen poistamista, mikä sai pientuottajat lähes kokonaan poistumaan.
Tällä hetkellä lasikuituteollisuus hakee suurempaa koneistumista, vähentää työvoimakustannuksia ja käyttää vähemmän energiaa. suurin osa pienet yritykset on sulautettu suurten tuottajien osuuteen.
kuvan luotto
[1] humphery/ Shutterstock
Lähteet
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Lasikuituja. Julkaisussa: Epäorgaaniset ja komposiittikuidut: tuotanto, ominaisuudet ja sovellukset. Korkki. 7. P. 131-163. Iso-Britannia: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Lasikuitujen rakenne ja ominaisuudet. Julkaisussa: Handbook of Tensile Properties of Textile and Technical Fibers. Korkki. 15. P. 529-573. Cambridge, Iso-Britannia: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Lasikuituja. Julkaisussa: High-performance Fibers. Korkki. 6. P. 191-238. Cambridge, Iso-Britannia: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm