Stakloplastika To je vlaknasti materijal koji se sastoji od tankih savitljivih staklenih niti. Može predstavljati nekoliko krojeva, karakteristika i aplikacija. Među glavnim postojećim staklenim vlaknima (i najkomercijaliziranijim) je tip E, koji ima nisku električnu vodljivost.
Staklena vlakna imaju silicijev dioksid kao glavni sastojak, iako u svom sastavu sadrže nekoliko drugih oksida, koji će utjecati na konačnu primjenu vlakana. Tekstilna vlakna se proizvode od rastaljenog stakla i iskorištavaju se od starog Egipta. Međutim, vrhunac njegove upotrebe dogodio se u 20. stoljeću, sa širokom upotrebom u tekstilnoj industriji i kao ojačanje za polimere.
Pročitajte također: PET plastika — jedan od najraširenijih sintetičkih polimera na svijetu
Sažetak o staklenim vlaknima
- Stakloplastika je materijal izrađen od tankih, fleksibilnih staklenih niti.
- Vrste staklenih vlakana nazivaju se prema svojim svojstvima.
- Najprodavaniji stakloplastik je tip E.
- Glavni sastojak stakloplastike je silicij, SiO2.
- Stakloplastika se može koristiti u tekstilnoj industriji, kao toplinski izolator i kao armatura za polimere.
- Ovaj se materijal koristi još od starog Egipta, a svoj je vrhunac doživio u 20. stoljeću.
Što je stakloplastika?
stakloplastike To je materijal izrađen od tankih fleksibilnih filamenata od stakla. Postoji nekoliko vrsta stakloplastike, koje imaju različite karakteristike, krojeve i primjenu. Glavni sastojak stakloplastike je silicij, SiO2, iako i drugi elementi mogu biti vrlo važni u sastavu dobivenog stakloplastike.
vrste stakloplastike
Imenuju se vrste stakloplastike prema njihovim specifičnim svojstvima:
- I (električni) – niska električna vodljivost;
- s (snaga) – velika mehanička otpornost;
- W (kemijski) – velika kemijska otpornost;
- M (modul) – visoka elastičnost;
- A (lužina) – visok sastav alkalnih metala;
- D (dielektrik) – niska dielektrična konstanta;
- ZRAK (otporan na alkalije) – visoka alkalna otpornost.
Većina staklenih vlakana koja se trenutno proizvode, oko 90%, je tip E. Ispod je tablica koja sadrži približni kemijski sastav glavnih vrsta staklenih vlakana.
Približan kemijski sastav staklenih vlakana (po vrstama) | |||||||
Sastavni |
I |
s |
W |
M |
A |
D |
ZRAK |
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 |
Pas |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Ujak2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
Na2O |
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 |
čitati2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Vjera2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Vidi također: Silicij — glavni sastojak stakla, keramike i silikona
Za što se koristi stakloplastika?
Što se tiče njihove primjene, staklena vlakna može se koristiti u raznim industrijskim područjima. Jedna od njegovih glavnih primjena je u proizvodnji kompozitnih materijala, u kojima se koristi stakloplastika. za ojačavanje polimera.
Podaci pokazuju da je u 2017. više od 1 milijun tona plastike ojačane staklenim vlaknima proizvedeno u Europi, gdje se obično namijenjena za gradnju i transport. Staklena vlakna mogu se ponašati kao otporni materijali, poput čelika, osim što su lagana (gustoća u rasponu od 2,5 g.cm-3) i ima otpornost na koroziju.
Važnu ulogu imaju i staklena vlakna za filtraciju i izolaciju (toplinsku ili zvučnu). Toplinska učinkovitost stakloplastike povezana je ne samo s niskom toplinskom vodljivošću stakla, već i s niskom gustoća materijala, koja omogućuje zadržavanje mase zraka, čime se osiguravaju izolacijska svojstva, pri čemu vlakna osiguravaju struktura.
Za filtraciju su važni čimbenici površina vlakana kao i veličina razmaka između njih. Način proizvodnje vlakana pravog promjera može poboljšati aspekte filtriranja i izolacije ovog materijala.
Kako se dobiva stakloplastika?
Oni postoje dva procesa glavni izvori za proizvodnju stakloplastike. Jedan od njih je proizvodnja vune od stakloplastike., koristi se za toplinsku izolaciju. U ovom procesu, mlaz rastaljenog stakla se suši u rotirajućem stroju koji se sastoji od a okrugli metalni spremnik s rupama u stijenci, koji se okreće brzinom od 2000-3000 okretaja u minuti i temperaturom od 900-1100 °C.
Staklene struje koje izlaze iz zakretnice zaustavljaju zračne struje velike brzine koje ih pretvaraju u fina vlakna (promjera manjeg od 10 µm), duljine nekoliko centimetara.
Drugi način proizvodnje stakloplastike jekroz kontinuirani proces. Ovdje je cilj proizvesti filamente u svrhu ojačanja, malog promjera (između 9-25 µm). Što se tiče duljine, Vlakna se obično proizvode u snopovima s pređom (kolekcija stotina do tisuća vlakana) dugačka oko 10 km.
U ovom procesu rastaljeno staklo prolazi kroz vrlo fine rupe u platinastoj (ili rodij) ploči kroz ekstruziju. Staklo izlazi iz rupa s temperaturom u rasponu od 1150-1300 °C, ovisno o kemijskom sastavu materijala. Uobičajeno je koristiti vodenu paru i čisti zrak za hlađenje stakla koje izlazi iz rupa. Vlakna se povlače brzinom od 1000 m/min ili čak i većom.
Znati više: Kevlar — sintetičko vlakno jače od čelika
Kako je došlo do stakloplastike?
Mogućnost dobivanja staklenih vlakana poznata je od davnina, čak i prije nego što su bile poznate tehnike puhanja stakla. Mnoge egipatske vaze napravljene su pravilnim umotavanjem staklenih vlakana u glinu.
Zanimanje tekstilne industrije za stakloplastike pojavilo se mnogo kasnije. francuski fizičar René-Antoine Ferchault de Réaumur proizveo je 1713. tkanine ukrašene finim staklenim nitima. Poznata, ali rijetka upotreba stakloplastike na početku odnosa s tekstilnom industrijom bila je kada se koristila za proizvodnja haljine koju je nosila glumica, 1893., na Columbian Exposition u Chicagu kako bi privukla pozornost na izložbi naočale.
Procesi proizvodnje stakloplastike u sadašnjim kalupima započeli su u prvoj polovici 20. stoljeća. Proizvodnja staklenih tekstilnih vlakana metodom provlačenja kroz fine rupe započela je 1930-ih u Sjedinjenim Državama, počevši od 1939. u Njemačkoj. Već 1939. godine, zahvaljujući naporima Owens-Illinois Glass Co., Newark, Ohio, SAD, poboljšan je proces proizvodnje stakloplastike, što ga čini znatno održivijim u ekonomskom smislu.
Unatoč ekspanziji tijekom ostatka 20. stoljeća, u 1990-ima industrija je počela propadati, zahtijevajući načine racionalizacije sektora, oslobađanje od zastarjelih strojeva i instalacija, čime su mali proizvođači gotovo potpuno nestali.
Trenutno industrija staklenih vlakana traži veću mehanizaciju, smanjenje troškova rada i korištenje manje energije. većina mala poduzeća pripojena su velikim proizvođačima.
kredit za sliku
[1] humphery/ Shutterstock
Izvori
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Staklena vlakna. U: Anorganska i kompozitna vlakna: proizvodnja, svojstva i primjena. kapa 7. P. 131-163. Velika Britanija: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Struktura i svojstva staklenih vlakana. U: Priručnik vlačnih svojstava tekstilnih i tehničkih vlakana. kapa 15. P. 529-573. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Staklena vlakna. U: Vlakna visokih performansi. kapa 6. P. 191-238. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Autor Stefano Araujo Novais
Profesor kemije
Izvor: Brazilska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm
