Włókno szklane Jest to włóknisty materiał składający się z cienkich elastycznych włókien szklanych. Może przedstawiać kilka krojów, cech i zastosowań. Wśród głównych istniejących włókien szklanych (i najbardziej skomercjalizowanych) jest typ E, który ma niską przewodność elektryczną.
Włókna szklane zawierają krzemionkę jako główny składnik, chociaż zawierają w swoim składzie kilka innych tlenków, które będą miały wpływ na ostateczne zastosowanie włókna. Włókna tekstylne są wytwarzane ze stopionego szkła i były wykorzystywane od starożytnego Egiptu. Jego szczytowe zastosowanie przypadło jednak na wiek XX, z szerokim zastosowaniem w przemyśle włókienniczym oraz jako wzmocnienie polimerów.
Przeczytaj też: Tworzywo PET — jeden z najczęściej stosowanych polimerów syntetycznych na świecie
Tematyka tego artykułu
- 1 - Podsumowanie dotyczące włókna szklanego
- 2 - Co to jest włókno szklane?
- 3 - Rodzaje włókna szklanego
- 4 - Do czego służy włókno szklane?
- 5 - Jak uzyskuje się włókno szklane?
- 6 - Jak powstało włókno szklane?
Podsumowanie dotyczące włókna szklanego
- Włókno szklane to materiał wykonany z cienkich, elastycznych włókien szklanych.
- Rodzaje włókien szklanych są nazywane zgodnie z ich właściwościami.
- Najlepiej sprzedającym się włóknem szklanym jest typ E.
- Głównym składnikiem włókna szklanego jest krzemionka SiO2.
- Włókno szklane może być stosowane w przemyśle włókienniczym, jako izolator termiczny oraz jako wzmocnienie polimerów.
- Materiał ten był używany od starożytnego Egiptu, osiągając swój szczyt w XX wieku.
Co to jest włókno szklane?
włókno szklane Jest to materiał wykonany z cienkich elastycznych włókien ze szkła. Istnieje kilka rodzajów włókna szklanego, które różnią się charakterystyką, cięciem i zastosowaniem. Głównym składnikiem włókna szklanego jest krzemionka SiO2, chociaż inne elementy mogą być również bardzo ważne w składzie otrzymanego włókna szklanego.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
rodzaje włókna szklanego
Nazwy rodzajów włókna szklanego zgodnie z ich specyficznymi właściwościami:
- I (elektryczny) – niska przewodność elektryczna;
- S (wytrzymałość) – duża odporność mechaniczna;
- W (chemiczny) – duża odporność chemiczna;
- M (moduł) – wysoka elastyczność;
- A (alkalia) – wysoki skład metali alkalicznych;
- D (dielektryk) – niska stała dielektryczna;
- POWIETRZE (odporny na alkalia) – wysoka odporność na alkalia.
Większość obecnie produkowanych włókien szklanych, około 90%, jest typu E. Poniżej znajduje się tabela zawierająca przybliżony skład chemiczny głównych rodzajów włókien szklanych.
Przybliżony skład chemiczny włókien szklanych (wg rodzajów) | |||||||
Składnik |
I |
S |
W |
M |
A |
D |
POWIETRZE |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
B2O3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Glin2O3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
Pies |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Wujek2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
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 |
Czytać2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Wiara2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Zobacz też: Krzem — główny składnik szkła, ceramiki i silikonu
Do czego służy włókno szklane?
Jeśli chodzi o ich zastosowania, włókna szklane może być stosowany w różnych dziedzinach przemysłu. Jednym z jego głównych zastosowań jest produkcja materiałów kompozytowych, w których wykorzystuje się włókno szklane. do wzmacniania polimerów.
Dane wskazują, że w 2017 roku w Europie wyprodukowano ponad 1 milion ton tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym, gdzie zwykle przeznaczone do budownictwa i transportu. Włókna szklane mogą zachowywać się jak odporne materiały, takie jak stal, a ponadto są lekkie (gęstość w zakresie 2,5 g.cm-3) i mają odporność na korozję.
Włókna szklane również odgrywają ważną rolę do filtracji i izolacji (termicznej lub akustycznej). Wydajność cieplna włókna szklanego związana jest nie tylko z niską przewodnością cieplną szkła, ale również z niską gęstość materiału, która pozwala na uwięzienie masy powietrza, zapewniając w ten sposób właściwości izolacyjne, przy czym włókno zapewnia Struktura.
W przypadku filtracji ważnymi czynnikami są powierzchnia włókien oraz wielkość przestrzeni między nimi. Sposób wytwarzania włókna o odpowiedniej średnicy może poprawić właściwości filtrujące i izolacyjne tego materiału.
Jak otrzymuje się włókno szklane?
Oni istnieją dwa procesy główne źródła do produkcji włókna szklanego. Jednym z nich jest produkcja wełny szklanej., stosowany do izolacji termicznej. W procesie tym strumień stopionego szkła suszy się w obracającej się maszynie, która składa się z okrągły metalowy pojemnik z otworami w ścianie, obracający się z prędkością 2000-3000 obr./min i temperaturze 900-1100°C.
Strumienie szkła wychodzące z krętlika są zatrzymywane przez szybkie prądy powietrza, które przekształcają je w drobne włókna (o średnicy poniżej 10 µm) o długości kilku centymetrów.
Innym sposobem wytwarzania włókna szklanego jestpoprzez ciągły proces. Tutaj celem jest wyprodukowanie filamentów z przeznaczeniem do wzmocnienia, o małej średnicy (pomiędzy 9-25 µm). Jeśli chodzi o długość, Włókna są zwykle produkowane w wiązkach z przędzą (zbiór setek do tysięcy włókien) o długości około 10 km.
W tym procesie stopione szkło przechodzi przez bardzo drobne otwory w płytce platynowej (lub rodowej) poprzez wytłaczanie. Szkło wydostaje się z otworów o temperaturze w zakresie 1150-1300 °C, w zależności od składu chemicznego materiału. Powszechne jest stosowanie pary wodnej i czystego powietrza do chłodzenia szkła wydobywającego się z otworów. Włókna są wyciągane z prędkością 1000 m/min lub nawet większą.
Wiedzieć więcej: Kevlar — włókno syntetyczne mocniejsze od stali
Jak powstało włókno szklane?
Możliwość uzyskania włókna szklanego znana jest od czasów starożytnych, jeszcze przed poznaniem technik dmuchania szkła. Wiele egipskich waz zostało wykonanych przez odpowiednie owinięcie włókna szklanego gliną.
Zainteresowanie przemysłu włókienniczego włóknem szklanym pojawiło się znacznie później. francuski fizyk René-Antoine Ferchault de Réaumur wyprodukował w 1713 r. tkaniny zdobione drobnymi szklanymi nitkami. Słynne, ale rzadkie zastosowanie włókna szklanego na początku jego związku z przemysłem tekstylnym miało miejsce, gdy było używane do wykonanie sukni noszonej przez aktorkę w 1893 roku na Wystawie Kolumbijskiej w Chicago w celu zwrócenia uwagi na wystawę okulary.
Procesy wytwarzania włókna szklanego w obecnych formach rozpoczęły się w pierwszej połowie XX wieku. Produkcja szklanych włókien tekstylnych metodą przepuszczania ich przez drobne otwory rozpoczęła się w latach trzydziestych XX wieku w Stanach Zjednoczonych, a początek w 1939 roku w Niemczech. Już w 1939 roku dzięki staraniom firmy Owens-Illinois Glass Co. z Newark, Ohio, USA, proces produkcji włókna szklanego został udoskonalony, czyniąc go znacznie bardziej opłacalnym pod względem ekonomicznym.
Pomimo ekspansji w pozostałej części XX wieku, w latach 90. przemysł zaczął podupadać, wymagającą od sektora racjonalizacji, pozbycia się przestarzałych maszyn i instalacji, co spowodowało niemal całkowity zanik drobnych wytwórców.
Obecnie przemysł włókien szklanych dąży do większej mechanizacji, obniżenia kosztów pracy i zużycia mniejszej ilości energii. większość małe firmy zostały połączone w akcje dużych producentów.
kredyt wizerunkowy
[1] Humphery/ Shutterstock
Źródła
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. włókna szklane. W: Włókna nieorganiczne i kompozytowe: produkcja, właściwości i zastosowania. Czapka. 7. P. 131-163. Wielka Brytania: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Struktura i właściwości włókien szklanych. W: Podręcznik właściwości wytrzymałościowych włókien tekstylnych i technicznych. Czapka. 15. P. 529-573. Cambridge, Wielka Brytania: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Włókna szklane. W: Włókna o wysokiej wydajności. Czapka. 6. P. 191-238. Cambridge, Wielka Brytania: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Stefano Araujo Novais
Nauczyciel chemii
Kliknij i dowiedz się wszystkiego o materiale do siedmiu razy bardziej wytrzymałym niż stal, Kevlarze!
Zrozumieć, czym jest szkło, czyli jaki jest jego skład chemiczny i stan skupienia.
Przeczytaj ten tekst, aby dowiedzieć się, czy szkło jest stałe czy ciekłe, oprócz zrozumienia definicji amorficznego ciała stałego i temperatury zeszklenia.
Kliknij tutaj, poznaj główne cechy tworzywa PET, poznaj jego zastosowania oraz dowiedz się, jak powstaje i jak jest poddawany recyklingowi.
Poznaj zielony plastik, biopolimer, który obiecuje pomóc zmniejszyć problem gromadzenia się śmieci przez tworzywa sztuczne.
Dowiedz się wszystkiego o polimerach, od pozyskiwania po różnorodność zastosowań.
Wpływ temperatury na tworzywa sztuczne.
Czy kiedykolwiek słyszałeś o pierwiastku chemicznym krzem? Kliknij tutaj i poznaj jego właściwości, charakterystykę, sposoby pozyskiwania, zastosowanie oraz historię.
Klasyfikacja szkła ze względu na rodzaj i skład.
