2007 iskolák Wikipedia kiválasztás. Kapcsolódó témák: Engineering
div>
üvegszál vagy üvegszál rendkívül finom üvegszálakból készült anyag. Ezt használják, mint egy erősítő szer sok polimer termékek; a kapott kompozit anyag, megfelelően ismert szálerősítésű polimer (FRP) vagy üvegerősítésű műanyag (GRP), az úgynevezett “üvegszál” a népszerű használat.,
az üveggyártók a történelem során kísérleteztek üvegszálakkal, de a üvegszál tömeges gyártását csak a finomabb szerszámgépek megjelenésével tették lehetővé. 1893-ban Edward Drummond Libbey egy ruhát mutatott be a világ kolumbiai kiállításán, amely selyemszálak átmérőjű és textúrájú üvegszálakat tartalmazott. Amit ma “üvegszálnak” neveznek, azonban 1938-ban találta fel a Russell Games Slayter of Owens-Corning, mint szigetelésként használható anyag. A Fiberglas (sic) kereskedelmi név alatt kerül forgalomba, amely Generikus védjegyévé vált.,
Formation
üvegszál képződik, amikor a szilícium-dioxid-alapú vagy más összetételű üveg vékony szálait sok szálba extrudálják, kis átmérővel, amely alkalmas textilfeldolgozásra. Az üveg ellentétben áll más polimerekkel, mivel rostként is kevés kristályos szerkezete van (lásd amorf szilárd anyag). Az üveg szerkezetének tulajdonságai lágyított állapotában nagyon hasonlítanak a tulajdonságaira, amikor szálba fonják., Az üveg egyik definíciója: “szervetlen anyag olyan állapotban, amely folyamatos és hasonló az anyag folyékony állapotához, de amely a hűtés során a viszkozitás reverzibilis változása következtében olyan magas viszkozitást ért el, hogy minden gyakorlati célra merev.”
az üveg finom szálakba történő melegítésének és rajzolásának technikája évezredek óta ismert; azonban a szálak Textilipari alkalmazásokhoz való felhasználásának fogalma újabb. A fibrglass első kereskedelmi gyártása 1936-ban történt., 1938-ban az Owens-Illinois Glass Company és a Corning Glass Works csatlakozott az Owens-Corning Fiberglas vállalathoz. Ez idő alatt az összes üvegszálat vágott anyagként gyártották. Amikor a két vállalat összefogott a üvegszál előállítása és népszerűsítése érdekében, bevezették a folyamatos izzószálas üvegszálakat. Az Owens-Corning ma is a legnagyobb üvegszálas gyártó a piacon.
kémia
a Textil minőségű Üvegszálak alapja a szilícium-dioxid, a SiO2. Tiszta formájában polimerként létezik, (SiO2)n. nincs valódi olvadáspontja, de 2000°C-ra lágyul, ahol elkezd lebomlani., 1713°C-on a legtöbb molekula szabadon mozoghat. Ha az üveget ezután gyorsan lehűtik, akkor nem tudnak rendezett szerkezetet kialakítani. A polimerben SiO4-csoportokat képez, amelyek tetraéderként vannak konfigurálva, a közepén a szilícium atommal, a sarkokban pedig négy oxigénatommal. Ezek az atomok ezután a sarkokban összekapcsolt hálózatot alkotnak az oxigénatomok megosztásával.
a szilícium-dioxid (üveg és kvarc) üveges és kristályos állapota molekuláris szinten hasonló energiaszintet mutat, ami azt is jelenti, hogy az üveges forma rendkívül stabil., A kristályosodás előidézése érdekében hosszú ideig 1200°C feletti hőmérsékletre kell melegíteni.
bár a tiszta szilícium-dioxid tökéletesen életképes üveg-és üvegszál, nagyon magas hőmérsékleten kell dolgozni, ami hátrány, kivéve, ha különleges kémiai tulajdonságaira van szükség. Szokásos, hogy szennyeződéseket vezet be az üvegbe más anyagok formájában, hogy csökkentse üzemi hőmérsékletét., Ezek az anyagok különböző egyéb tulajdonságokat is adnak az üvegnek, amelyek különböző alkalmazásokban hasznosak lehetnek. A szálhoz használt üveg első típusa a szóda-mész üveg vagy egy üveg volt. Nem volt nagyon ellenálló az alkáli. Egy új típusú E-üveg alakult ki, amely lúgmentes (< 2%), és alumínium-boroszilikát üveg . Ez volt az első üvegkészítmény, amelyet folyamatos izzószálképzésre használtak. Az E-glass még mindig a világ üvegszálas gyártásának nagy részét teszi ki. Különleges összetevői kissé eltérhetnek százalékban, de egy adott tartományba kell esniük., Az E betűt azért használják, mert eredetileg elektromos alkalmazásokhoz készült. Az S-üveg nagy szilárdságú készítmény, ha a szakítószilárdság a legfontosabb tulajdonság. A C-glass-t úgy fejlesztették ki, hogy ellenálljon a vegyi anyagok, főleg savak támadásának, amelyek elpusztítják az E-glass-t. A T-glass A C-glass észak-amerikai változata. Az a-glass egy ipari kifejezés a cullet üveg, gyakran palackok, rost. Az AR-üveg lúgálló üveg. A legtöbb üvegszál vízben korlátozott oldhatósággal rendelkezik, de nagyon függ a pH-tól. a klorid-ion megtámadja és feloldja az E-üveg felületeit., Az iparág legújabb trendje az üvegszálak bórtartalmának csökkentése vagy megszüntetése.
mivel az E-üveg nem igazán olvad, hanem lágyul, a lágyulási pont meghatározása: “az a hőmérséklet, amelyen egy 0,55 – 0,77 mm átmérőjű szál 9,25 hüvelyk hosszú, saját súlya alatt 1 mm/perc, függőlegesen felfüggesztve, 5°C / perc sebességgel melegítve”. A törzspontot akkor érik el, ha az üveg viszkozitása 1014,5 poise., A hegesztési pontot, amely az a hőmérséklet, ahol a belső feszültségeket 15 perc alatt elfogadható kereskedelmi határértékre csökkentik, 1013-as viszkozitás jellemzi.
tulajdonságok
az üvegszálak hasznosak, mivel nagy felületük van a súlyhoz. A megnövekedett felület azonban sokkal érzékenyebbé teszi őket a kémiai támadásokra.
a bennük lévő levegő csapdázásával az üvegszál tömbök jó hőszigetelést tesznek lehetővé, 0,04 W/mK hővezető képességgel.,
az üveg erősségeit általában “Szűz” rostok esetében vizsgálják és jelentik, amelyeket éppen gyártottak. A legvékonyabb, legvékonyabb szálak a legerősebbek, ezért úgy gondolják, hogy ez annak köszönhető, hogy a vékonyabb szálak könnyebben hajlíthatók. Minél nagyobb a felület karcos,annál kisebb a tartósság. Mivel az üveg amorf szerkezetű, tulajdonságai megegyeznek a szál mentén és a szálon. A páratartalom fontos tényező a szakítószilárdságban. A nedvesség könnyen adszorbeálódik, mikroszkopikus repedéseket és felületi hibákat ronthat, és csökkentheti a tartósságot.,
a szénszálakkal ellentétben az üveg nagyobb nyúláson megy keresztül, mielőtt eltörne.
az olvadt üveg viszkozitása nagyon fontos a gyártási sikerhez. A rajzolás során (az üveg húzása a szál kerületének csökkentése érdekében) a viszkozitásnak viszonylag alacsonynak kell lennie. Ha túl magas, a szál megszakad a rajzolás során, azonban ha túl alacsony, az üveg cseppecskéket képez, nem pedig rostba.
gyártási folyamatok
az üvegszálas gyártás két fő típusa és az üvegszálas termékek két fő típusa létezik., Először is, a rost közvetlen olvadási folyamatból vagy márvány újraolvasztási folyamatból készül. Mindkettő szilárd formában kezdődik a nyersanyagokkal. Az anyagokat összekeverjük, majd kemencében megolvasztjuk. Ezután a márványfeldolgozáshoz az olvadt anyagot lehűtjük és becsomagoljuk. A golyókat a szálgyártási létesítménybe viszik, ahol egy dobozba helyezik őket, és újrakeverik őket. Az olvadt üveg extrudált a persely kell alakítani rost. A közvetlen olvadási folyamat során a kemencében lévő olvadt üveg közvetlenül a perselyhez vezet.,
a perselylemez a gép legfontosabb része. Ez egy kis fém kemence, amely fúvókákat tartalmaz a szál kialakításához. Szinte mindig ródiummal ötvözött platinából készül a tartósság érdekében. A platinát azért használják, mert az üvegolvadék természetes affinitással rendelkezik a nedvesítéshez. Amikor először használták a perselyeket, 100% platina volt, az üveg pedig olyan könnyen nedvesítette a perselyt, hogy a fúvóka kilépése után a lemez alá futott, és az alján felhalmozódott. Továbbá, a költségek és a kopás tendenciája miatt a platinát ródiummal ötvözték., A közvetlen olvadási folyamat során a persely kollektorként szolgál az olvadt üveg számára. Enyhén melegítjük, hogy az üveg a megfelelő hőmérsékleten maradjon a szálképződéshez. A márvány olvadék folyamat, a persely működik, mint egy kemence, mint olvad több az anyag.
a perselyek teszik drágává az üvegszálas gyártásba történő tőkebefektetést. A fúvóka kialakítása szintén kritikus. A fúvókák száma 200-tól 4000-ig terjed, 200 többszöröse. A fúvóka fontos része a folyamatos izzószálgyártásban a falainak vastagsága a kilépési régióban., Azt találták, hogy behelyezése egy counterbore itt csökkentett nedvesítő. Ma a fúvókákat úgy tervezték, hogy a kijáratnál minimális Vastagsággal rendelkezzenek. Ennek az az oka, hogy az üveg áramlik át a fúvóka képez csepp, amely felfüggesztik a végén. Ahogy esik, elhagyja a meniszkusz által a fúvókához rögzített szálat, mindaddig, amíg a viszkozitás a szálképződéshez megfelelő tartományban van. Minél kisebb a fúvóka gyűrűs gyűrűje, vagy annál vékonyabb a fal a kijáratnál, annál gyorsabban alakul ki a csepp, majd elesik, annál alacsonyabb a tendencia, hogy nedvesítse a fúvóka függőleges részét., Az üveg felületi feszültsége befolyásolja a meniszkusz kialakulását. Az E-üveg esetében körülbelül 400 mN / m legyen.
a csillapítás (rajz) sebessége fontos a fúvóka kialakításában. Bár ennek a sebességnek a lassítása durvább rostot eredményezhet, gazdaságtalan olyan sebességgel futni, amelyre a fúvókákat nem tervezték.
a folytonos izzószálas folyamat során a szál lehívása után egy méretet alkalmaznak. Ez a méret segít megvédeni a rostot, mivel egy orsóra van feltekerve. Az alkalmazott különleges méret a végfelhasználásra vonatkozik., Míg egyes méretek feldolgozási segédeszközök, mások, hogy a rost affinitása egy bizonyos gyanta, ha a rost kell használni egy kompozit. A méretet általában 0,5-2,0 tömegszázalékban adják hozzá. A tekercselés ezután körülbelül 1000 m / perc sebességgel történik.
a vágott szál gyártásában számos módja van a szál gyártásának. Az üveget a formázó gépből való kilépés után hővel vagy gőzzel lehet fújni vagy felrobbantani. Általában ezek a rostok valamilyen szőnyegbe készülnek. A leggyakoribb folyamat a rotációs folyamat., Itt az üveg egy forgó fonóba kerül, a centrifugális erő miatt vízszintesen dobják ki. A légsugarak függőlegesen lefelé nyomják, majd kötőanyagot alkalmaznak. Ezután a szőnyeget egy képernyőre porszívózzák, majd a kötőanyagot a sütőben meggyógyítják.
a hagyományos üvegszálas üvegekhez a szőnyeg, a szigetelés, a megerősítés, a hőálló szövetek, a korrózióálló szövetek és a nagy szilárdságú szövetek tartoznak.