Stikla šķiedra Tas ir šķiedrains materiāls, kas sastāv no plāniem elastīgiem stikla pavedieniem. Tas var piedāvāt vairākus griezumus, īpašības un lietojumus. Starp galvenajām esošajām stikla šķiedrām (un visvairāk komercializētajām) ir E tips, kam ir zema elektrovadītspēja.
Stikla šķiedru galvenā sastāvdaļa ir silīcija dioksīds, lai gan to sastāvā ir vairāki citi oksīdi, kas ietekmēs šķiedras galīgo pielietojumu. Tekstilšķiedras tiek ražotas no kausēta stikla, un tās ir izmantotas kopš Senās Ēģiptes. Tomēr tā izmantošanas maksimums notika 20. gadsimtā, plaši izmantojot tekstilrūpniecībā un kā polimēru stiegrojumu.
Izlasi arī: PET plastmasa – viens no pasaulē visplašāk izmantotajiem sintētiskajiem polimēriem
Šī raksta tēmas
- 1 — kopsavilkums par stiklšķiedru
- 2 - Kas ir stikla šķiedra?
- 3 - Stikla šķiedras veidi
- 4 - Kam izmanto stiklšķiedru?
- 5 - Kā tiek iegūta stikla šķiedra?
- 6 - Kā radās stikla šķiedra?
Kopsavilkums par stiklšķiedru
- Stikla šķiedra ir materiāls, kas izgatavots no plāniem, elastīgiem stikla pavedieniem.
- Stikla šķiedru veidi tiek nosaukti pēc to īpašībām.
- Vislabāk pārdotā stikla šķiedra ir E tips.
- Galvenā stikla šķiedras sastāvdaļa ir silīcija dioksīds, SiO2.
- Stikla šķiedru var izmantot tekstilrūpniecībā, kā siltumizolatoru un kā polimēru stiegrojumu.
- Šis materiāls ir izmantots kopš senās Ēģiptes, sasniedzot savu maksimumu 20. gadsimtā.
Kas ir stikla šķiedra?
stikla šķiedra Tas ir materiāls, kas izgatavots no plāniem elastīgiem pavedieniem no stikla. Ir vairāki stikla šķiedras veidi, kuriem ir dažādas īpašības, griezumi un pielietojums. Galvenā stikla šķiedras sastāvdaļa ir silīcija dioksīds, SiO2, lai gan iegūtās stikla šķiedras sastāvā ļoti svarīgi var būt arī citi elementi.
Nepārtrauciet tagad... Pēc publicitātes ir vēl kas ;)
stikla šķiedras veidi
Stikla šķiedras veidi ir nosaukti atbilstoši to īpašajām īpašībām:
- UN (elektriskās) – zema elektriskā vadītspēja;
- s (spēks) – liela mehāniskā izturība;
- W (ķīmiska) – liela ķīmiskā izturība;
- M (modulis) – augsta elastība;
- A (sārms) – augsts sārmu metālu sastāvs;
- D (dielektrisks) – zema dielektriskā konstante;
- GAISS (sārmu izturīgs) – augsta sārma izturība.
Lielākā daļa pašlaik ražoto stikla šķiedru, apmēram 90%, ir E tips. Zemāk ir tabula, kurā ir aptuvens galveno stikla šķiedru veidu ķīmiskais sastāvs.
Stikla šķiedru aptuvenais ķīmiskais sastāvs (pa veidiem) | |||||||
Sastāvdaļas |
UN |
s |
W |
M |
A |
D |
GAISS |
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 |
Suns |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Tēvocis2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
Plkst2O |
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 |
lasīt2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Ticība2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Skatīt arī: Silīcijs - galvenā stikla, keramikas un silikona sastāvdaļa
Kam tiek izmantota stikla šķiedra?
Kas attiecas uz to pielietojumu, stikla šķiedras var izmantot dažādās rūpniecības jomās. Viens no galvenajiem pielietojumiem ir kompozītmateriālu ražošana, kurā tiek izmantota stikla šķiedra. polimēru stiprināšanai.
Dati liecina, ka 2017. gadā Eiropā, kur tās parasti atrodas, tika saražots vairāk nekā 1 miljons tonnu stiklašķiedras armētas plastmasas paredzēts celtniecībai un transportam. Stikla šķiedras var izturēties kā izturīgi materiāli, piemēram, tērauds, turklāt tās ir vieglas (blīvums 2,5 g.cm diapazonā).-3) un ir izturība pret koroziju.
Svarīga loma ir arī stikla šķiedrām filtrēšanai un izolācijai (termiskai vai akustiskai). Stikla šķiedras siltuma veiktspēja ir saistīta ne tikai ar stikla zemo siltumvadītspēju, bet arī ar zemo siltumvadītspēju materiāla blīvums, kas ļauj notvert gaisa masu, tādējādi nodrošinot izolācijas īpašības, šķiedrai nodrošinot struktūra.
Filtrēšanai svarīgi faktori ir šķiedru virsmas laukums, kā arī atstarpju lielums starp tām. Veids, kā ražot šķiedru ar pareizo diametru, var uzlabot šī materiāla filtrēšanas un izolācijas aspektus.
Kā tiek iegūta stikla šķiedra?
Tie pastāv divi procesi galvenie stikla šķiedras ražošanas avoti. Viens no tiem ir stikla šķiedras vates ražošana., izmanto siltumizolācijai. Šajā procesā rotējošā mašīnā tiek žāvēta izkausēta stikla plūsma, kas sastāv no a apļveida metāla konteiners ar caurumiem sienā, kas griežas ar ātrumu 2000-3000 RPM un temperatūru 900-1100 °C.
Stikla straumes, kas izplūst no grozāmās ierīces, aptur ātrgaitas gaisa plūsmas, kas tās pārvērš smalkās šķiedrās (kuru diametrs ir mazāks par 10 µm), kuru garums ir vairāki centimetri.
Vēl viens stikla šķiedras ražošanas veids ircaur nepārtrauktu procesu. Šeit mērķis ir armatūras nolūkos ražot pavedienus ar nelielu diametru (starp 9-25 µm). Attiecībā uz garumu, Šķiedras parasti ražo saišķos ar dziju (simtiem līdz tūkstošiem šķiedru kolekcija) apmēram 10 km garumā.
Šajā procesā izkausēts stikls ar ekstrūzijas palīdzību iziet cauri ļoti smalkiem caurumiem platīna (vai rodija) plāksnē. Stikls izplūst no caurumiem ar temperatūru diapazonā no 1150-1300 °C, atkarībā no materiāla ķīmiskā sastāva. Lai atdzesētu stiklu, kas izplūst no caurumiem, parasti izmanto ūdens tvaikus un tīru gaisu. Šķiedras tiek izvilktas ar ātrumu 1000 m/min vai pat vairāk.
Uzziniet vairāk: Kevlar - sintētiskā šķiedra, kas ir stiprāka par tēraudu
Kā radās stikla šķiedra?
Iespēja iegūt stikla šķiedras ir zināms kopš seniem laikiem, vēl pirms stikla pūšanas tehnikas bija zināmas. Daudzas ēģiptiešu vāzes tika izgatavotas, pareizi ietinot stikla šķiedras mālā.
Tekstilrūpniecības interese par stiklšķiedru parādījās daudz vēlāk. franču fiziķis Renē Antuāns Ferša de Reamurs 1713. gadā ražoja audumus, kas dekorēti ar smalkiem stikla pavedieniem. Slavens, bet rets stiklšķiedras lietojums tās attiecību sākumā ar tekstilrūpniecību bija tad, kad to izmantoja aktrises tērptas kleitas izgatavošana 1893. gadā Kolumbijas izstādē Čikāgā, lai piesaistītu uzmanību izstādē brilles.
Stikla šķiedras ražošanas procesi pašreizējās veidnēs aizsākās 20. gadsimta pirmajā pusē. Stikla tekstilšķiedru ražošana, izmantojot metodi, kurā tās tiek izvadītas caur smalkiem caurumiem, sākās pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados Amerikas Savienotajās Valstīs, sākot ar 1939. gadu Vācijā. Jau 1939. gadā, pateicoties Owens-Illinois Glass Co., Ņūarkā, Ohaio štatā, ASV, centieniem, ir uzlabots stiklplasta ražošanas process, padarot to ievērojami dzīvotspējīgāku ekonomiskā ziņā.
Neskatoties uz paplašināšanos atlikušajā 20. gadsimtā, 90. gados nozare sāka kristies, kas prasīja nozares racionalizācijas veidus, atbrīvojoties no novecojušām mašīnām un iekārtām, kuru dēļ mazie ražotāji gandrīz pilnībā izzuda.
Pašlaik stikla šķiedras rūpniecība cenšas panākt lielāku mehanizāciju, samazinot darbaspēka izmaksas un patērējot mazāk enerģijas. Lielākā daļa mazie uzņēmumi ir apvienoti lielo ražotāju daļā.
attēla kredīts
[1] humphery/ Shutterstock
Avoti
MARTĪNOVA, E.; SEBULLA, H. Stikla šķiedras. In: Neorganiskās un kompozītu šķiedras: ražošana, īpašības un pielietojums. Vāciņš. 7. P. 131-163. Apvienotā Karaliste: Elsevier, 2018.
DŽONS, F. R.; HUFF, N. T. Stikla šķiedru uzbūve un īpašības. In: Tekstila un tehnisko šķiedru stiepes īpašību rokasgrāmata. Vāciņš. 15. P. 529-573. Kembridža, Apvienotā Karaliste: Woodhead Publishing Limited, 2009.
DŽONS, F. R. Stikla šķiedras. In: High-performance Fibers. Vāciņš. 6. P. 191-238. Kembridža, Apvienotā Karaliste: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Autors Stefano Araujo Novais
Ķīmijas skolotājs
Noklikšķiniet un uzziniet visu par materiālu, kas ir līdz pat septiņām reizēm izturīgāks par tēraudu, Kevlar!
Izprotiet, kas ir stikls, tas ir, tā ķīmiskais sastāvs un agregācijas stāvoklis.
Izlasiet šo tekstu, lai uzzinātu, vai stikls ir ciets vai šķidrs, kā arī izprast amorfas cietas vielas definīciju un stiklojuma pārejas temperatūru.
Noklikšķiniet šeit, uzziniet par PET plastmasas galvenajām īpašībām, uzziniet par tās pielietojumu un uzziniet, kā tā tiek izgatavota un kā tā tiek pārstrādāta.
Iepazīstieties ar zaļo plastmasu — biopolimēru, kas sola palīdzēt samazināt plastmasas radīto atkritumu uzkrāšanās problēmu.
Uzziniet visu par polimēriem, sākot no iegūšanas līdz izmantošanas daudzveidībai.
Temperatūras ietekme uz plastmasas materiāliem.
Vai esat kādreiz dzirdējuši par ķīmisko elementu silīciju? Noklikšķiniet šeit un uzziniet par tā īpašībām, īpašībām, iegūšanas veidiem, lietojumprogrammām un vēsturi.
Stikla klasifikācija pēc būtības un sastāva.
