Üveggyapot Ez egy szálas anyag, amely vékony, rugalmas üvegszálakból áll. Számos vágást, jellemzőt és alkalmazást mutathat be. A fő létező üvegszálak (és a leginkább kereskedelmi forgalomba hozott) közé tartozik az E típus, amely alacsony elektromos vezetőképességgel rendelkezik.
Az üvegszálak fő alkotóeleme a szilícium-dioxid, bár összetételükben számos más oxidot is tartalmaznak, amelyek hatással lesznek a szál végső felhasználására. A textilszálakat olvadt üvegből állítják elő, és az ókori Egyiptom óta hasznosítják. Legnagyobb felhasználása azonban a 20. században következett be, széles körben a textiliparban és polimerek erősítéseként.
Olvasd el te is: PET műanyag – az egyik legszélesebb körben használt szintetikus polimer a világon
Összefoglaló az üvegszálról
- Az üvegszál vékony, rugalmas üvegszálakból készült anyag.
- Az üvegszálak típusait tulajdonságaik szerint nevezik el.
- A legkelendőbb üvegszál az E típusú.
- Az üvegszál fő alkotóeleme a szilícium-dioxid, SiO2.
- Az üvegszál felhasználható a textiliparban, hőszigetelőként és polimerek megerősítéseként.
- Ezt az anyagot az ókori Egyiptom óta használták, csúcspontját a 20. században érte el.
Mi az üvegszál?
az üvegszálat Vékony, rugalmas szálakból készült anyag üvegből. Többféle üvegszál létezik, amelyek eltérő tulajdonságokkal, vágással és felhasználási területtel rendelkeznek. Az üvegszál fő alkotóeleme a szilícium-dioxid, SiO2, bár a keletkező üvegszál összetételében más elemek is nagyon fontosak lehetnek.
üvegszál típusok
Az üvegszálak típusait megnevezik sajátos tulajdonságaik szerint:
- ÉS (elektromos) – alacsony elektromos vezetőképesség;
- s (erő) – nagy mechanikai ellenállás;
- W (kémiai) – nagy vegyszerállóság;
- M (modult) – nagy rugalmasság;
- A (alkáli) – magas alkálifém összetétel;
- D (dielektrikum) – alacsony dielektromos állandó;
- LEVEGŐ (lúgálló) – magas lúgállóság.
A jelenleg gyártott üvegszálak többsége, körülbelül 90%, az E típusú. Az alábbiakban egy táblázat található, amely az üvegszálak fő típusainak hozzávetőleges kémiai összetételét tartalmazza.
Az üvegszálak hozzávetőleges kémiai összetétele (típusonként) | |||||||
Alkotó |
ÉS |
s |
W |
M |
A |
D |
LEVEGŐ |
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 |
Kutya |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Nagybácsi2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
Nál nél2O |
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 |
olvas2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Hit2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Lásd még: Szilícium – az üveg, a kerámia és a szilikon fő alkotóeleme
Mire használják az üvegszálat?
Ami az alkalmazásukat illeti, az üvegszálak különféle ipari területeken használható. Egyik fő alkalmazása a kompozit anyagok gyártása, amelyben üvegszálat használnak. polimerek megerősítésére.
Az adatok azt mutatják, hogy 2017-ben több mint 1 millió tonna üvegszállal erősített műanyagot gyártottak Európában, ahol általában építésre és szállításra szánták. Az üvegszálak ellenálló anyagokként, például acélként viselkedhetnek, amellett, hogy könnyűek (sűrűség 2,5 g.cm tartományba esik-3) es van korrozióállóság.
Az üvegszálak is fontos szerepet játszanak szűréshez és szigeteléshez (termikus vagy akusztikus). Az üvegszál hőteljesítménye nemcsak az üveg alacsony hővezető képességével, hanem az alacsony hővezető képességével is összefügg az anyag sűrűsége, amely lehetővé teszi a levegő tömegének befogását, ezáltal szigetelő tulajdonságokat biztosít, a szál pedig szerkezet.
A szűréshez fontos tényező a szálak felülete, valamint a köztük lévő rés mérete. A megfelelő átmérőjű szál gyártási módja javíthatja ennek az anyagnak a szűrési és szigetelő tulajdonságait.
Hogyan nyerik az üvegszálat?
Léteznek két folyamat az üvegszál gyártás fő forrásai. Az egyik ilyen az üvegszálas gyapot gyártása., hőszigetelésre használják. Ennek során egy forgó gépben olvadt üvegáramot szárítanak, amely a 2000-3000 ford./perc sebességgel forgó, falban lyukakkal ellátott, kör alakú fémtartály 900-1100 °C.
A forgóból kilépő üvegáramot nagy sebességű légáramok állítják meg, amelyek finom, több centiméter hosszúságú (10 µm-nél kisebb átmérőjű) szálakká alakítják át.
Az üvegszál előállításának másik módja aza folyamatos folyamaton keresztül. Itt a cél erősítés céljából kis átmérőjű (9-25 µm) filamentek előállítása. Ami a hosszt illeti, A szálakat általában fonallal kötegekben állítják elő (több száz-ezer szál gyűjteménye) körülbelül 10 km hosszú.
Ebben a folyamatban az olvadt üveg nagyon finom lyukakon halad át egy platina (vagy ródium) lemezen extrudálással. A lyukakból 1150-1300 °C hőmérsékletű üveg jön ki, az anyag kémiai összetételétől függően. A lyukakból kilépő üveg hűtésére általában vízgőzt és tiszta levegőt használnak. A szálakat 1000 m/perc vagy még nagyobb sebességgel vonják ki.
Többet tud: Kevlar – a szintetikus szál erősebb, mint az acél
Hogyan jött létre az üvegszál?
Üvegszálak beszerzésének lehetősége ősidők óta ismert, még mielőtt az üvegfúvás technikáit ismerték volna. Sok egyiptomi vázát úgy készítettek, hogy az üvegszálakat megfelelően agyagba csomagolták.
A textilipar érdeklődése az üvegszál iránt jóval később jelentkezett. a francia fizikus René-Antoine Ferchault de Réaumur 1713-ban finom üvegszálakkal díszített szöveteket készített. Az üvegszálat a textiliparhoz fűződő kapcsolatának kezdetén egy híres, de ritka felhasználása az volt, amikor a egy színésznő által viselt ruha gyártása 1893-ban a chicagói Columbian Exposition-on, hogy felhívja magára a figyelmet egy szemüveg.
Az üvegszálas gyártási folyamatok a jelenlegi formákban a 20. század első felében kezdődtek. Az üvegtextilszálak finom lyukakon való átvezetésével történő gyártása az 1930-as években kezdődött az Egyesült Államokban, 1939-től Németországban. Már 1939-ben, az Owens-Illinois Glass Co., Newark (Ohio, USA) erőfeszítéseinek köszönhetően, az üvegszálas gyártási folyamat javult, ami gazdasági szempontból lényegesen életképesebbé teszi.
A 20. század hátralévő részében történt terjeszkedés ellenére, az 1990-es években az ipar hanyatlásnak indult, amely megköveteli az ágazat racionalizálását, az elavult gépek és berendezések megszabadulását, ami miatt a kistermelők szinte teljesen eltűntek.
Jelenleg az üvegszálas ipar nagyobb gépesítésre törekszik, csökkenti a munkaerőköltségeket és kevesebb energiát használ fel. a legtöbb a kisvállalatok beolvadtak a nagytermelők részébe.
kép hitel
[1] humphery/ Shutterstock
Források
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Üvegszálak. In: Szervetlen és kompozit szálak: Termelés, tulajdonságok és alkalmazások. Sapka. 7. P. 131-163. Egyesült Királyság: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; Ft, N. T. Üvegszálak szerkezete és tulajdonságai. In: Textil- és műszaki szálak szakítótulajdonságainak kézikönyve. Sapka. 15. P. 529-573. Cambridge, Egyesült Királyság: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Üvegszálak. In: High-performance Fibers. Sapka. 6. P. 191-238. Cambridge, Egyesült Királyság: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Írta: Stefano Araujo Novais
Kémia tanár
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm