Steklena vlakna Je vlaknast material, sestavljen iz tankih prožnih steklenih niti. Predstavlja lahko več krojev, značilnosti in aplikacij. Med glavnimi obstoječimi steklenimi vlakni (in najbolj trženimi) je tip E, ki ima nizko električno prevodnost.
Steklena vlakna imajo silicijev dioksid kot glavno sestavino, čeprav vsebujejo več drugih oksidov v svoji sestavi, kar bo vplivalo na končno uporabo vlaken. Tekstilna vlakna se proizvajajo iz staljenega stekla in so jih izkoriščali že od starega Egipta. Največja uporaba pa se je zgodila v 20. stoletju, s široko uporabo v tekstilni industriji in kot ojačitev za polimere.
Preberite tudi: PET plastika — eden najbolj razširjenih sintetičnih polimerov na svetu
Teme tega članka
- 1 - Povzetek o steklenih vlaknih
- 2 - Kaj je steklena vlakna?
- 3 - Vrste steklenih vlaken
- 4 - Za kaj se uporabljajo steklena vlakna?
- 5 - Kako se pridobi steklena vlakna?
- 6 - Kako so nastala steklena vlakna?
Povzetek o steklenih vlaknih
- Fiberglass je material, izdelan iz tankih, prožnih steklenih filamentov.
- Vrste steklenih vlaken so poimenovane glede na njihove lastnosti.
- Najbolj prodajana steklena vlakna so tip E.
- Glavna sestavina steklenih vlaken je silicijev dioksid, SiO2.
- Steklena vlakna se lahko uporabljajo v tekstilni industriji, kot toplotni izolator in kot ojačitev za polimere.
- Ta material se uporablja že od starega Egipta, vrhunec pa je dosegel v 20. stoletju.
Kaj je steklena vlakna?
steklena vlakna Je material, izdelan iz tankih fleksibilnih filamentov iz stekla. Obstaja več vrst steklenih vlaken, ki imajo različne lastnosti, kroje in uporabo. Glavna sestavina steklenih vlaken je silicijev dioksid, SiO2, čeprav so lahko tudi drugi elementi zelo pomembni pri sestavi nastalega steklenih vlaken.
Ne nehaj zdaj... Po reklami je več ;)
vrste steklenih vlaken
Vrste steklenih vlaken so imenovane glede na njihove posebne lastnosti:
- IN (električni) – nizka električna prevodnost;
- s (moč) – velika mehanska odpornost;
- W (kemična) – velika kemična odpornost;
- M (modul) – visoka elastičnost;
- A (alkalija) – visoka sestava alkalijskih kovin;
- D (dielektrik) – nizka dielektrična konstanta;
- ZRAK (odporen na alkalije) – visoka alkalna odpornost.
Večina trenutno proizvedenih steklenih vlaken, približno 90 % je tip E. Spodaj je tabela s približno kemično sestavo glavnih vrst steklenih vlaken.
Približna kemična sestava steklenih vlaken (po vrstah) | |||||||
Sestavni del |
IN |
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 |
pes |
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 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Stric2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
pri2O |
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 |
prebrati2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
vera2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Glej tudi: Silicij — glavna sestavina stekla, keramike in silikona
Za kaj se uporablja steklena vlakna?
Kar zadeva njihove aplikacije, steklena vlakna se lahko uporablja na različnih industrijskih področjih. Ena njegovih glavnih uporab je v proizvodnji kompozitnih materialov, v katerih se uporablja steklena vlakna. za ojačitev polimerov.
Podatki kažejo, da je bilo leta 2017 v Evropi, kjer so običajno proizvedene plastike, ojačane s steklenimi vlakni, več kot 1 milijon ton. namenjen gradnji in transportu. Steklena vlakna se lahko obnašajo kot odporni materiali, kot je jeklo, poleg tega pa so lahka (gostota v območju 2,5 g.cm-3) in imajo odpornost proti koroziji.
Pomembno vlogo imajo tudi steklena vlakna za filtracijo in izolacijo (toplotno ali zvočno). Toplotna učinkovitost steklenih vlaken ni povezana le z nizko toplotno prevodnostjo stekla, ampak tudi z nizko gostota materiala, ki omogoča zadrževanje mase zraka in s tem zagotavlja izolacijske lastnosti, pri čemer vlakna zagotavljajo struktura.
Za filtracijo sta pomembna dejavnika površina vlaken in velikost presledkov med njimi. Način izdelave vlaken s pravim premerom lahko izboljša filtrirne in izolacijske vidike tega materiala.
Kako se pridobi steklena vlakna?
Obstajajo dva procesa glavni viri za proizvodnjo steklenih vlaken. Ena izmed njih je proizvodnja volne iz steklenih vlaken., ki se uporablja za toplotno izolacijo. V tem procesu se tok staljenega stekla suši v rotacijskem stroju, ki je sestavljen iz a okrogla kovinska posoda z luknjami v steni, ki se vrti s hitrostjo 2000-3000 RPM in temperaturo 900-1100 °C.
Steklene tokove, ki prihajajo iz vrtljivega vrtišča, ustavijo hitri zračni tokovi, ki jih spremenijo v fina vlakna (s premerom manj kot 10 µm), dolga nekaj centimetrov.
Drug način proizvodnje steklenih vlaken jeskozi kontinuiran proces. Tukaj je cilj izdelava filamentov z namenom ojačitve, z majhnim premerom (med 9-25 µm). Glede na dolžino, Vlakna se običajno proizvajajo v snopih s prejo (zbirka več sto do tisoč vlaken), dolga približno 10 km.
V tem procesu gre staljeno steklo skozi zelo fine luknje v plošči iz platine (ali rodija) z iztiskanjem. Steklo prihaja iz lukenj s temperaturo v območju 1150-1300 °C, odvisno od kemične sestave materiala. Za hlajenje stekla, ki prihaja iz lukenj, je običajno uporabiti vodno paro in čisti zrak. Vlakna se umikajo s hitrostjo 1000 m/min ali celo več.
Izvedite več: Kevlar — sintetično vlakno, močnejše od jekla
Kako so nastala steklena vlakna?
Možnost pridobivanja steklenih vlaken je znano že od antičnih časov, še preden so bile poznane tehnike pihanja stekla. Številne egipčanske vaze so bile narejene tako, da so steklena vlakna pravilno ovili v glino.
Zanimanje tekstilne industrije za steklena vlakna se je pojavilo veliko kasneje. francoski fizik René-Antoine Ferchault de Réaumur je leta 1713 izdelal tkanine, okrašene s finimi steklenimi nitmi. Znana, a redka uporaba steklenih vlaken na začetku odnosa s tekstilno industrijo je bila, ko so se uporabljali za izdelava obleke, ki jo je nosila igralka leta 1893 na Columbian Exposition v Chicagu, da bi pritegnila pozornost na razstavi očala.
Postopki izdelave steklenih vlaken v sedanjih kalupih so se začeli v prvi polovici 20. stoletja. Izdelava steklenih tekstilnih vlaken po metodi, pri kateri se ta napeljejo skozi fine luknje, se je začela v tridesetih letih 20. stoletja v ZDA, z začetkom leta 1939 v Nemčiji. Že leta 1939 je zahvaljujoč prizadevanjem Owens-Illinois Glass Co. iz Newarka, Ohio, ZDA, postopek izdelave steklenih vlaken je bil izboljšan, zaradi česar je v ekonomskem smislu bistveno bolj uspešen.
Kljub širitvi v preostanku 20. stoletja, v devetdesetih letih prejšnjega stoletja je industrija začela propadati, ki zahteva načine racionalizacije sektorja, znebitev zastarelih strojev in naprav, zaradi česar so mali proizvajalci skoraj popolnoma izginili.
Trenutno si industrija steklenih vlaken prizadeva za večjo mehanizacijo, zmanjšanje stroškov dela in porabo energije. večina mala podjetja so se združila z velikimi proizvajalci.
avtorstvo slike
[1] humphery/ Shutterstock
Viri
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Steklena vlakna. V: Anorganska in kompozitna vlakna: proizvodnja, lastnosti in uporaba. kapa 7. p. 131-163. Združeno kraljestvo: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUFF, N. T. Zgradba in lastnosti steklenih vlaken. V: Priročnik nateznih lastnosti tekstilnih in tehničnih vlaken. kapa 15. p. 529-573. Cambridge, Združeno kraljestvo: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. R. Steklena vlakna. V: Visokozmogljiva vlakna. kapa 6. p. 191-238. Cambridge, Združeno kraljestvo: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Avtor: Stefano Araujo Novais
Učiteljica kemije
Kliknite in izvedite vse o materialu, ki je do sedemkrat bolj odporen od jekla, kevlarju!
Razumeti, kaj je steklo, to je njegova kemična sestava in agregatno stanje.
Preberite to besedilo, če želite izvedeti, ali je steklo trdno ali tekoče, poleg razumevanja definicije amorfne trdne snovi in temperature posteklenitve.
Kliknite tukaj, spoznajte glavne značilnosti plastike PET, spoznajte njeno uporabo in ugotovite, kako je izdelana in kako se reciklira.
Spoznajte zeleno plastiko, biopolimer, ki obljublja, da bo pomagal zmanjšati problem kopičenja smeti s plastiko.
Izvedite vse o polimerih, od pridobivanja do raznolikosti uporabe.
Vpliv temperature na plastične materiale.
Ste že slišali za kemijski element silicij? Kliknite tukaj in spoznajte njegove lastnosti, značilnosti, načine pridobivanja, uporabo in zgodovino.
Razvrstitev stekla glede na naravo in sestavo.
