2007 Schools Wikipedia Selection. Assuntos relacionados: Engenharia
Bundle de fibra de vidro
de Fibra de vidro ou glassfibre é material feito a partir extremamente finas fibras de vidro. É usado como um agente de reforço para muitos produtos de polímeros; o material composto resultante, bem conhecido como polímero reforçado com fibras (FRP) ou plástico reforçado com vidro (GRP), é chamado de “fibra de vidro” no uso popular.,
Glassmakers throughout history have experimented with glass fibers, but mass manufacture of fibreglass was only made possible with the advent of finer machine-tooling. Em 1893, Edward Drummond Libbey exibiu um vestido na exposição colombiana do mundo incorporando fibras de vidro com o diâmetro e textura de fibras de seda. O que é comumente conhecido como “fibra de vidro” hoje, no entanto, foi inventado em 1938 pela Russel Games Slayter of Owens-Corning como um material para ser usado como isolamento. É comercializado sob o nome comercial Fiberglas (sic), que se tornou uma marca genérica.,formação
formação
fibra de vidro é formada quando as fibras finas de vidro à base de sílica ou de outra formulação são extrudidas em muitas fibras com pequenos diâmetros adequados para processamento têxtil. O vidro é diferente de outros polímeros na medida em que, mesmo como uma fibra, tem pouca estrutura cristalina (ver sólido amorfo). As propriedades da estrutura do vidro em seu estágio amolecido são muito semelhantes às suas propriedades quando fiado em fibra., Uma definição de vidro é “uma substância inorgânica em uma condição que é contínuo, e análogo para o estado líquido do que substância, mas que, como resultado de uma alteração reversível na viscosidade durante o resfriamento, tenha atingido tal grau de viscosidade para ser para todos os fins práticos rígida.”
a técnica de aquecimento e desenho de vidro em fibras finas tem sido conhecida por existir por milhares de anos; no entanto, o conceito de usar essas fibras para aplicações têxteis é mais recente. A primeira produção comercial de fibra de vidro foi em 1936., Em 1938, Owens-Illinois Glass Company e Corning Glass Works se juntaram para formar a Owens-Corning Fiberglas Corporation. Até este momento toda a fibra de vidro tinha sido fabricada como grampo. Quando as duas empresas se uniram para produzir e promover fibra de vidro, elas introduziram fibras de vidro de filamento contínuo. A Owens-Corning continua a ser o maior produtor de fibra de vidro no mercado actual.
Química
a base das fibras de vidro de grau têxtil é sílica, SiO2. Na sua forma pura, existe como polímero (SiO2) n. não tem um verdadeiro ponto de fusão, mas amolece até 2000°C, onde começa a degradar-se. , A 1713 ° c, a maioria das moléculas pode mover-se livremente. Se o vidro é então arrefecido rapidamente, eles serão incapazes de formar uma estrutura ordenada. No polímero forma grupos SiO4 que são configurados como um tetraedro com o átomo de silício no centro, e quatro átomos de oxigênio nos cantos. Estes átomos formam então uma rede ligada nos cantos, compartilhando os átomos de oxigênio.os Estados vítreos e cristalinos da sílica (vidro e quartzo) têm níveis de energia semelhantes em base molecular, também implicando que a forma vítrea é extremamente estável., Para induzir cristalização, deve ser aquecido a temperaturas superiores a 1200 ° C durante longos períodos de tempo.
Apesar de sílica pura é perfeitamente viável de vidro e fibra de vidro, que deve ser trabalhado em temperaturas muito elevadas, o que é uma desvantagem, a menos que as suas propriedades químicas são necessárias. É habitual introduzir impurezas no vidro sob a forma de outros materiais, para baixar a sua temperatura de funcionamento., Estes materiais também conferem várias outras propriedades ao vidro que podem ser benéficas em diferentes aplicações. O primeiro tipo de vidro utilizado para fibra foi vidro soda-cal ou vidro. Não era muito resistente a álcalis. Um novo tipo, E-glass foi formado que é livre de álcalis (< 2%) e é um vidro alumino-borossilicato . Esta foi a primeira formulação de vidro usada para formação contínua de filamento. O E-glass ainda é a maior parte da produção de fibra de vidro do mundo. As suas componentes específicas podem diferir ligeiramente em percentagem, mas devem situar-se dentro de uma determinada gama., A letra E é usada porque foi originalmente para aplicações elétricas. S-glass é uma formulação de alta resistência para uso quando a resistência à tração é a propriedade mais importante. O C-glass foi desenvolvido para resistir a ataques de químicos, principalmente ácidos que destroem o E-glass. T-glass é uma variante norte-americana de C-glass. A-glass é um termo industrial para o vidro de casco, muitas vezes garrafas, feito em fibra. O AR-glass é um vidro resistente aos álcalis. A maioria das fibras de vidro têm solubilidade limitada na água, mas é muito dependente do pH. íon cloreto também vai atacar e dissolver superfícies e-vidro., Uma tendência recente na indústria é reduzir ou eliminar o conteúdo de boro nas fibras de vidro.o ponto de amolecimento é definido como”a temperatura à qual uma fibra de 0,55 – 0,77 mm de diâmetro tem 9,25 polegadas de comprimento, alongando sob o seu próprio peso a 1 mm/min quando suspenso verticalmente e aquecido à velocidade de 5°C por minuto”. O ponto de tensão é atingido quando o vidro tem uma viscosidade de 1014,5 poise., O ponto de recozimento, que é a temperatura em que as tensões internas são reduzidas a um limite comercial aceitável em 15 minutos, é marcado por uma viscosidade de 1013 poise.
as propriedades
as fibras de vidro são úteis devido à sua elevada relação entre a área de superfície e o peso. No entanto, o aumento da superfície torna-os muito mais suscetíveis a ataques químicos.os blocos de fibra de vidro formam um bom isolamento térmico, com uma condutividade térmica de 0,04 W / mK.,
As concentrações de vidro são geralmente testadas e relatadas para fibras “virgens” que acabaram de ser fabricadas. As fibras mais frescas e finas são as mais fortes e isso é pensado para ser devido ao fato de que é mais fácil para as fibras mais finas para dobrar. Quanto mais a superfície é riscada, menor é a tenacidade resultante. Como o vidro tem uma estrutura amorfa, suas propriedades são as mesmas ao longo da fibra e através da fibra. A umidade é um fator importante na resistência à tração. A umidade é facilmente adsorvida, e pode piorar fissuras microscópicas e defeitos de superfície, e diminuir a tenacidade.,em contraste com a fibra de carbono, o vidro pode sofrer mais alongamento antes de quebrar. a viscosidade do vidro fundido é muito importante para o sucesso de fabricação. Durante o desenho (puxar o vidro para reduzir a circunferência da fibra) a viscosidade deve ser relativamente baixa. Se for muito alto, a fibra quebrará durante o desenho, no entanto, se for muito baixo, o vidro irá formar gotículas em vez de desenhar para fora em fibra.há dois tipos principais de fabricação de fibra de vidro e dois tipos principais de produto de fibra de vidro., Em primeiro lugar, a fibra é feita a partir de um processo de fusão direta ou um processo de remelt de mármore. Ambos começam com as matérias-primas em forma sólida. Os materiais são misturados e fundidos numa fornalha. Em seguida, para o processo de mármore, o material fundido é raspado e enrolado em berlindes que são refrigerados e embalados. Os mármores são levados para a fábrica de fibras, onde são inseridos numa lata e remelidos. O vidro fundido é extrudido até à bucha a formar em fibra. No processo de fusão direta, o vidro derretido no forno vai direto para o bushing para a formação., a placa de enchimento é a parte mais importante da máquina. Trata-se de um pequeno forno metálico que contém bicos para a fibra a formar. É quase sempre feito de platina ligado com ródio para durabilidade. A platina é usada porque o degelo de vidro tem uma afinidade natural para molhá-lo. Quando os matagais foram usados pela primeira vez eles eram 100% platina e o vidro molhou o bushing tão facilmente que correu sob a placa depois de sair do bocal e acumulado na parte inferior. Além disso, devido ao seu custo e à tendência para o desgaste, a platina foi ligada com ródio., No processo de fusão direta, o bushing serve como um coletor para o vidro fundido. É ligeiramente aquecido para manter o vidro à temperatura correcta para a formação de fibras. No processo de fusão de mármore, a bucha age mais como uma fornalha à medida que derrete mais do material. os revestimentos são o que faz com que o investimento de capital na produção de fibra de vidro seja caro. O projeto do bico também é crítico. O número de bicos varia de 200 a 4000 em múltiplos de 200. A parte importante da tubeira na fabricação de filamento contínuo é a espessura de suas paredes na região de saída., Descobriu-se que a inserção de um contra-Bosque aqui reduz a humidade. Hoje, os bicos são projetados para ter uma espessura mínima na saída. A razão para isso é que à medida que o vidro flui através da tubeira forma uma gota que é suspensa da extremidade. À medida que cai, deixa um fio ligado pelo menisco ao bico, desde que a viscosidade esteja na faixa correta para a formação de fibras. Quanto menor o anel anular do bico ou o diluente a parede à saída, mais rápido a queda se formará e cairá, e mais baixa a sua tendência para molhar a parte vertical do bocal., A tensão superficial do vidro é o que influencia a formação do menisco. Para o E-glass deve ser de cerca de 400 mN por M.
A velocidade de atenuação (desenho) é importante na concepção do bico. Embora desacelerar esta velocidade pode fazer Fibra mais grosseira, não é econômico correr a velocidades para as quais os bicos não foram projetados. no processo de filamento contínuo, após a fiação da fibra, aplica-se uma dimensão. Este Tamanho ajuda a proteger a fibra Como É ferida em uma bobina. A dimensão específica aplicada diz respeito à utilização final., Enquanto alguns tamanhos são auxiliares de processamento, outros fazem com que a fibra tenha uma afinidade por uma determinada resina, se a fibra é para ser usada em um composto. O tamanho é normalmente adicionado a 0,5-2,0% em peso. O enrolamento ocorre então a cerca de 1000 m por minuto.
na produção de fibras descontínuas, há uma série de maneiras de fabricar a fibra. O vidro pode ser soprado ou explodido com calor ou vapor após a saída da máquina de formação. Normalmente estas fibras são feitas em algum tipo de tapete. O processo mais comum utilizado é o processo rotativo., Aqui, o vidro entra em um girador rotativo, e devido à força centrífuga é jogado para fora horizontalmente. Os jatos de ar empurram-no para baixo verticalmente e binder é aplicado. Em seguida, o tapete é aspirado a uma tela e o aglutinante é curado no forno. as utilizações finais do vidro de fibra regular são tapetes, isolamentos, armaduras, tecidos resistentes ao calor, tecidos resistentes à corrosão e tecidos de alta resistência.