2007 Skoler Wikipedia Utvalget. Relaterte emner: Engineering
Bunt av glassfiber
Glassfiber eller glassfibre er materiale laget av ekstremt fine fibre av glass. Det er brukt som et forsterkende agent for mange polymer produkter; den resulterende kompositt materiale, ordentlig kjent som fiber forsterket polymer (FRP) eller glassfiberarmert plast (GRP), er kalt «glassfiber» i populær bruk.,
fremste glassmestre gjennom historien har eksperimentert med glass fiber, men masse produksjon av glassfiber ble bare gjort mulig med bruk av finere maskin-verktøy. I 1893, Edward Drummond Libbey utstilt en kjole på Verdens Colombiansk Exposition å innlemme glass fiber med diameter og struktur av silke fiber. Hva er kjent som «glassfiber» i dag, men ble oppfunnet i 1938 av Russell Spill Slayter av Owens-Corning som et materiale som skal brukes som isolasjon. Det er markedsført under varenavn Fiberglas (sic), som har blitt en genericized varemerke.,
Dannelse
Glass fiber er dannet når tynne tråder av silika-basert eller en annen formulering glass er trukket inn i mange fibre med liten diameter som passer for tekstil behandling. Glass er i motsetning til andre polymerer i at, selv som en fiber, det har lite krystallinsk struktur (se amorfe solid). Egenskapene til strukturen av glass i sine behagelige scenen er veldig mye som sine egenskaper når spunnet inn i fiber., En definisjon av glass er «et uorganisk stoff i en tilstand som er kontinuerlig med, og analogt til flytende tilstand av stoff, men som, som et resultat av en reversibel endring i viskositet under kjøling, har oppnådd en så høy grad av viskositet som å være for alle praktiske formål stiv.»
teknikken for oppvarming og tegning glass i fine fibrene har vært kjent for å eksistere for tusenvis av år, men konseptet med å bruke disse fibrene for tekstil-programmer er nyere. Den første kommersielle produksjonen av glassfiber var i 1936., I 1938, Owens-Illinois Glass Selskapet og Corning Glass Fungerer sammen for å danne Owens-Corning Fiberglas Corporation. Frem til denne tiden alle glassfiber hadde blitt produsert som hovedingrediens. Når de to selskapene sammen for å produsere og markedsføre glassfiber, de introduserte kontinuerlig filament glass fiber. Owens-Corning er fortsatt den store glassfiber produsent i markedet i dag.
Kjemi
bakgrunn av tekstil grade glass fiber er silika, SiO2. I sin rene form den eksisterer som en polymer, (SiO2)n. Det har ingen sann smeltepunkt men myker opp til 2000°C, hvor det begynner å bli dårligere., I 1713°C, mest på molekyler som kan bevege seg fritt. Hvis glasset er da kjøles raskt, vil de være i stand til å danne en ordnet struktur. I polymer det former SiO4 grupper som er konfigurert som en tetrahedrons med silicon atom i sentrum, og fire oksygen atomer i hjørnene. Disse atomene deretter danne et nettverk limt i hjørnene ved å dele oksygen atomer.
Den glasserte og krystallinsk stater av silika (glass og kvarts) har lignende energinivået på en molekylære basis, også antyde at glassaktig form er svært stabil., For å indusere krystallisering, må den varmes opp til temperaturer over 1200°C for lange perioder av gangen.
Selv om ren silica er et perfekt levedyktige glass og glass fiber, må det bli jobbet med svært høye temperaturer som er en ulempe med mindre det er spesielle kjemiske egenskaper er nødvendig. Det er vanlig å introdusere urenheter i glass i form av andre materialer, til lavere arbeidstemperatur., Disse materialene også til ulike andre egenskapene til glass som kan være nyttige i ulike programmer. Den første type glass som er brukt for fiber var soda-lime glass eller Et glass. Det var ikke veldig motstandsdyktig mot alkali. En ny type, E-glass ble dannet som er alkali gratis (< 2%) og er en alvenanto-borsilikatglass . Dette var den første glass formuleringen som brukes for kontinuerlig filament dannelse. E-glass fortsatt gjør mesteparten av glassfiber produksjon i verden. Dens spesielle komponenter kan være litt forskjellige i prosent, men må falle innenfor et bestemt område., Bokstaven E er brukt fordi det var opprinnelig for elektriske programmer. S-glass er en høy styrke formulering for bruk når strekkfasthet er den viktigste egenskapen. C-glass ble utviklet for å motstå angrep fra kjemikalier, for det meste syrer som ødelegger E-glass. T-glass er en Nord-Amerikansk variant av C-glass. A-glass er en bransje sikt for glasskår glass, ofte flasker, gjort om til fiber. AR-glass er alkali motstandsdyktig glass. De fleste glass-fiber har begrenset oppløselighet i vann, men det er veldig avhengig av pH. Klorid ion vil også angripe og løse opp E-glass overflater., En nyere trend i bransjen er å redusere eller eliminere boron innholdet i glass fiber.
Siden E-glass egentlig ikke smelte, men myke, mykheten punkt er definert som «den temperaturen som en 0.55 – 0.77 mm diameter fiber 9.25 inches lang, elongates under sin egen vekt på 1 mm/min når suspendert vertikalt og varmet opp til en hastighet på 5°C per minutt». Belastningen punktet er nådd når glasset har en viskositet av 1014.5 likevekt., Den annealing point, som er den temperaturen der hvor den interne spenninger er redusert til et akseptabelt kommersielle grense på 15 minutter, er merket med en viskositet 1013 likevekt.
Egenskaper
Glass fiber er nyttig på grunn av deres høy andel av arealet til vekt. Men den større overflaten gjør dem mye mer mottakelige for kjemiske angrep.
Ved å fange luft i dem, blokker av glass fiber gjøre god termisk isolasjon, med en varmeledningsevne på 0,04 W/mK.,
Glass styrker er vanligvis testet og rapportert for «jomfru» fibre som har nettopp blitt produsert. De ferskeste, tynneste fibrene er den sterkeste, og dette antas å være på grunn av det faktum at det er lettere for tynnere fibre til å bøye. Jo mer overflate er ripete, jo mindre som følge fasthet er. Fordi glass har en amorf struktur, dens egenskaper er den samme langs fiber og over fiber. Fuktighet er en viktig faktor i strekkfasthet. Fuktighet er lett adsorbert, og kan forverre mikroskopiske sprekker og overflate defekter, og minske fasthet.,
I motsetning til karbon, glass kan gjennomgå mer strekning før det bryter.
viskositet av smeltet glass er svært viktig for industrien suksess. Under tegning (trekking av glasset for å redusere fiber omkrets) viskositet bør være relativt lave. Hvis det er for høyt fiber vil bryte løpet tegning, men hvis det er for lavt glass vil danne dråper snarere enn å tegne ut i fiber.
produksjonsprosesser
Det er to hovedtyper av glass fiber produksjon og to hovedtyper av glass fiber produktet., Første, fiber er laget enten fra direkte smelte prosess eller en marmor remelt prosessen. Begge starter med råvarer i fast form. Materialet blandes og smeltes i en ovn. Så, for marmor prosessen, smeltet materiale er skåret og rullet til kuler som er kjølt ned og pakket. Kulene er tatt til fiber fabrikk hvor de er satt inn i en boks og remelted. Smeltet glass er ekstrudert til hylse til å bli formet til fiber. I direkte smelte prosessen, smeltet glass i ovnen går rett til hylse for dannelse.,
hylse plate er den viktigste delen av maskiner. Dette er en liten metall ovn inneholder dyser for fiber til å være dannet gjennom. Det er nesten alltid laget av platina legert med rhodium for holdbarhet. Platinum er brukt fordi den smelte glass har en naturlig tilhørighet til wetting det. Når foringer ble først brukt de var 100% platinum og glass fuktet den hylse så lett det gikk under tallerkenen etter at du går ut dysen, og akkumulert på undersiden. Også, på grunn av sin kostnad, og tendensen til å bære, platinum ble blandet med rhodium., I direkte smelte prosessen, hylse fungerer som en collector for smeltet glass. Det er oppvarmet litt for å holde glasset på riktig temperatur for fiber-formasjonen. I marmor smelte prosessen, hylse virker mer som en ovn som det smelter mer av materialet.
foringer er det som gjør den kapital investering i glassfiber produksjon dyrt. Dysen design er også kritisk. Antall dyser varierer fra 200 til 4000 i multipler av 200. Den viktige delen av dysen i kontinuerlig filament produksjon er tykkelsen på veggene i ut-regionen., Det ble funnet ut at å sette inn en counterbore her redusert tisse. I dag, dyser er designet for å ha en minimum tykkelse på exit. Grunnen til dette er at som glass flyter gjennom dysen den danner en dråpe som er suspendert fra slutten. Som det faller, er det etterlater en tråd som er festet av menisken til dysen så lenge viskositet er i riktig område for fiber-formasjonen. De mindre det ringformede ring av dysen eller tynnere vegg ved avslutt, jo raskere vil slippe form og falle bort, og den nedre dens tendens til våt den vertikale delen av dysen., Overflatespenningen av glass er hva som påvirker dannelsen av menisken. For E-glass bør det være rundt 400 mN per m.
Den demping (tegning) hastighet er viktig i dysen design. Selv om bremse denne hastigheten ned kan gjøre grovere fiber, det er uøkonomisk å kjøre i hastigheter som dysene ikke var utformet.
I kontinuerlig filament prosessen, etter at fiber er trukket, en størrelse som er brukt. Denne størrelsen bidrar til å beskytte fiber som det er avviklet på en spolen. Det bestemt størrelse anvendt knytter seg til slutt-bruk., Mens noen størrelser er behandling av aids, andre tar fiber har en affinitet for en viss harpiks, hvis fiber er å bli brukt i en sammensatt. Størrelsen er vanligvis lagt på 0.5–2.0% av vekten. Svingete deretter finner sted på rundt 1000 m per min.
I stift fiber produksjon, det finnes en rekke måter å produsere fiber. Glasset kan bli blåst eller sprengt med varme eller damp etter spennende dannelsen maskinen. Vanligvis er disse fibrene er laget i en slags matte. Den vanligste fremgangsmåten er rotary prosessen., Her glass går inn i en roterende hjulet, og på grunn av sentrifugalkraften er kastet ut horisontalt. Den luftdyser presser det ned på høykant og bindemiddel er brukt. Deretter matten er støvsugd for en skjerm og bindemiddel er herdet i ovn.
Avslutt bruker til vanlig i glassfiber er matter, isolasjon, armering, varmebestandig tekstiler, korrosjonsbestandig og tekstiler av høy styrke stoffer.