2007 școli de selecție Wikipedia. Subiecte conexe: Inginerie
Pachet din fibră de sticlă
Fibră de sticlă sau glassfibre este un material realizat din fibre extrem de fine de sticlă. Este folosit ca agent de ranforsare pentru multe produse polimerice; materialul compozit rezultat, cunoscut în mod corespunzător ca polimer armat cu fibre (FRP) sau plastic armat cu sticlă (GRP), se numește „fibră de sticlă” în uz popular.,producătorii de sticlă de-a lungul istoriei au experimentat cu fibre de sticlă, dar fabricarea în masă a fibrei de sticlă a fost posibilă numai odată cu apariția unei mașini-unelte mai fine. În 1893, Edward Drummond Libbey a expus o rochie la Expoziția columbiană mondială care încorporează fibre de sticlă cu diametrul și textura fibrelor de mătase. Ceea ce este cunoscut sub numele de „fibră de sticlă” astăzi, cu toate acestea, a fost inventat în 1938 de Russell Games Slayter de Owens-Corning ca material pentru a fi folosit ca izolație. Este comercializat sub denumirea comercială Fiberglas (Sic), care a devenit o marcă comercială generalizată.,fibra de sticlă se formează atunci când firele subțiri de sticlă pe bază de silice sau de altă formulare sunt extrudate în multe fibre cu diametre mici, potrivite pentru prelucrarea textilelor. Sticla este diferită de alți polimeri prin faptul că, chiar și ca fibră, are o structură cristalină mică (Vezi solidul amorf). Proprietățile structurii sticlei în stadiul său moale seamănă foarte mult cu proprietățile sale atunci când sunt filate în fibră., O definiție de sticlă este „o substanță anorganică într-o stare care se continuă cu, și analog la starea lichidă a substanței, dar care, ca urmare a unei reversibile schimbare în vâscozitatea în timpul răcirii, a atins un grad atât de mare de viscozitate, ca să fie pentru toate scopurile practice rigid. tehnica de încălzire și tragere a sticlei în fibre fine este cunoscută de mii de ani; cu toate acestea, conceptul de utilizare a acestor fibre pentru aplicații textile este mai recent. Prima producție comercială de fibră de sticlă a fost în 1936., În 1938, Owens-Illinois Glass Company și Corning Glass Works s-au alăturat pentru a forma Owens-Corning Fiberglas Corporation. Până în acest moment toate fibra de sticla au fost fabricate ca discontinue. Când cele două companii s-au unit pentru a produce și promova fibra de sticlă, au introdus fibre de sticlă cu filament continuu. Owens-Corning este în continuare principalul producător de fibră de sticlă de pe piață astăzi.
Chimie
baza fibrelor de sticlă de calitate textilă este silica, SiO2. În forma sa pură există ca polimer (SiO2)n. nu are un punct de topire adevărat, dar se înmoaie până la 2000°C, unde începe să se degradeze., La 1713°c, majoritatea moleculelor se pot mișca liber. Dacă sticla este apoi răcită rapid, acestea nu vor putea forma o structură ordonată. În polimer formează grupuri SiO4 care sunt configurate ca un tetraedru cu atomul de siliciu în centru și patru atomi de oxigen la colțuri. Acești atomi formează apoi o rețea legată la colțuri prin împărțirea atomilor de oxigen.stările vitroase și cristaline ale siliciului (sticlă și cuarț) au niveluri de energie similare pe bază moleculară, ceea ce implică, de asemenea, că forma sticloasă este extrem de stabilă., Pentru a induce cristalizarea, aceasta trebuie încălzită la temperaturi de peste 1200°C pentru perioade lungi de timp.
Deși pur de siliciu este un perfect viabile de sticlă și fibră de sticlă, trebuie să fi lucrat la temperaturi foarte ridicate, care este un dezavantaj, cu excepția cazului în proprietăți chimice specifice sunt necesare. Este obișnuit să se introducă impurități în sticlă sub formă de alte materiale, pentru a scădea temperatura de lucru., Aceste materiale conferă, de asemenea, diverse alte proprietăți sticlei, care pot fi benefice în diferite aplicații. Primul tip de sticlă utilizat pentru fibră a fost sticla de sodă-var sau un pahar. Nu era foarte rezistent la alcalii. Un nou tip, E-glass a fost format, care este alcalin gratuit (< 2%) și este un alumino-sticlă borosilicată . Aceasta a fost prima formulă de sticlă utilizată pentru formarea continuă a filamentului. Sticla electronică reprezintă încă cea mai mare parte a producției de fibră de sticlă din lume. Componentele sale particulare pot diferi ușor în procente, dar trebuie să se încadreze într-un anumit interval., Litera E este utilizată deoarece a fost inițial pentru aplicații electrice. S-glass este o formulă de înaltă rezistență pentru utilizare atunci când rezistența la tracțiune este cea mai importantă proprietate. C-glass a fost dezvoltat pentru a rezista atacului de substanțe chimice, mai ales acizi care distrug E-glass. T-glass este o variantă nord-americană a sticlei C. A-glass este un termen industrial pentru sticla de cioburi, adesea sticle, făcute în fibră. Sticla AR Este sticlă rezistentă la alcalii. Majoritatea fibrelor de sticlă au solubilitate limitată în apă, dar este foarte dependentă de pH. ionul de clorură va ataca și dizolva suprafețele de sticlă Electronică., O tendință recentă în industrie este reducerea sau eliminarea conținutului de bor din fibrele de sticlă.deoarece sticla electronică nu se topește, ci se înmoaie, punctul de înmuiere este definit ca „temperatura la care o fibră cu diametrul de 0,55 – 0,77 mm lungime de 9,25 inci se alungește sub propria greutate la 1 mm/min atunci când este suspendată vertical și încălzită la o viteză de 5°C pe minut”. Punctul de tensionare este atins atunci când sticla are o vâscozitate de 1014.5 echilibru., Punctul de recoacere, care este temperatura în care tensiunile interne sunt reduse la o limită comercială acceptabilă în 15 minute, este marcat de o vâscozitate de 1013 echilibru.
proprietăți
fibrele de sticlă sunt utile datorită raportului lor ridicat de suprafață și greutate. Cu toate acestea, suprafața crescută le face mult mai sensibile la atac chimic.prin captarea aerului în interiorul lor, blocurile de fibră de sticlă asigură o bună izolare termică, cu o conductivitate termică de 0,04 W/mK.,
punctele forte ale sticlei sunt de obicei testate și raportate pentru fibrele „Virgine” care tocmai au fost fabricate. Cele mai proaspete și mai subțiri fibre sunt cele mai puternice și se crede că acest lucru se datorează faptului că este mai ușor să se îndoaie fibrele mai subțiri. Cu cât suprafața este mai zgâriată, cu atât este mai mică tenacitatea rezultată. Deoarece sticla are o structură amorfă, proprietățile sale sunt aceleași de-a lungul fibrei și de-a lungul fibrei. Umiditatea este un factor important în rezistența la tracțiune. Umiditatea este ușor de adsorbit și poate agrava fisurile microscopice și defectele de suprafață și poate reduce tenacitatea.,spre deosebire de fibra de carbon, sticla poate suferi o alungire mai mare înainte de a se rupe. vâscozitatea sticlei topite este foarte importantă pentru succesul producției. În timpul desenării (tragerea sticlei pentru a reduce circumferința fibrei) vâscozitatea trebuie să fie relativ scăzută. Dacă este prea mare, fibra Se va rupe în timpul desenului, însă dacă este prea mică, sticla va forma mai degrabă picături decât să se desprindă în fibră.există două tipuri principale de fabricare a fibrelor de sticlă și două tipuri principale de produse din fibră de sticlă., În primul rând, fibra este făcută fie dintr-un proces de topire directă, fie dintr-un proces de topire a marmurei. Ambele încep cu materiile prime în formă solidă. Materialele sunt amestecate și topite într-un cuptor. Apoi, pentru procesul de marmură, materialul topit este forfecat și laminat în marmură care sunt răcite și ambalate. Bilele sunt duse la unitatea de fabricare a fibrelor, unde sunt introduse într-o cutie și retopite. Sticla topită este extrudată pe bucșă pentru a fi formată în fibră. În procesul de topire directă, sticla topită din cuptor merge direct la bucșă pentru formare., placa bucșei este cea mai importantă parte a utilajului. Acesta este un mic cuptor metalic care conține duze pentru fibra care urmează să fie formată. Este aproape întotdeauna fabricat din platină aliat cu rodiu pentru durabilitate. Platina este utilizată deoarece topitura de sticlă are o afinitate naturală pentru umezirea acesteia. Când bucșe au fost folosite pentru prima dată au fost 100% platină și sticla umezit bucșă atât de ușor a fugit sub placa după ieșirea duza și acumulate pe partea inferioară. De asemenea, datorită costului și tendinței de uzură, Platina a fost aliată cu rodiu., În procesul de topire directă, bucșa servește ca colector pentru sticla topită. Se încălzește ușor pentru a menține sticla la temperatura corectă pentru formarea fibrelor. În procesul de topire a marmurei, bucșa acționează mai mult ca un cuptor, deoarece topește mai mult material. bucșele sunt cele care fac ca investiția de capital în producția de fibră de sticlă să fie costisitoare. Designul duzei este, de asemenea, critic. Numărul de duze variază de la 200 la 4000 în multipli de 200. Partea importantă a duzei în fabricarea filamentului continuu este grosimea pereților săi în regiunea de ieșire., Sa constatat că introducerea unui counterbore aici redus de umectare. Astăzi, duzele sunt proiectate să aibă o grosime minimă la ieșire. Motivul pentru aceasta este că, pe măsură ce sticla curge prin duză, formează o picătură care este suspendată de la capăt. Pe măsură ce cade, lasă un fir atașat de menisc la duză atâta timp cât vâscozitatea este în intervalul corect pentru formarea fibrelor. Cu cât inelul inelar al duzei este mai mic sau cu cât este mai subțire peretele la ieșire, cu atât mai repede se va forma și va cădea și cu atât este mai mică tendința de a uda partea verticală a duzei., Tensiunea superficială a sticlei este ceea ce influențează formarea meniscului. Pentru sticla electronică ar trebui să fie în jur de 400 mN pe m.
viteza de atenuare (desen) este importantă în proiectarea duzei. Deși încetinirea acestei viteze poate face fibre mai grosiere, este neeconomic să funcționeze la viteze pentru care duzele nu au fost proiectate.
în procesul de filament continuu, după extragerea fibrei, se aplică o dimensiune. Această dimensiune ajută la protejarea fibrei, deoarece este înfășurată pe o bobină. Dimensiunea specială aplicată se referă la utilizarea finală., În timp ce unele dimensiuni sunt ajutoare de procesare, altele fac ca fibra să aibă o afinitate pentru o anumită rășină, dacă fibra urmează să fie utilizată într-un compozit. Dimensiunea este de obicei adăugată la 0,5–2,0% în greutate. Înfășurarea are loc apoi la aproximativ 1000 m pe minut.
în producția de fibre discontinue, există o serie de moduri de fabricare a fibrei. Sticla poate fi suflată sau sablată cu căldură sau abur după ieșirea din mașina de formare. De obicei, aceste fibre sunt făcute într-un fel de covor. Cel mai frecvent proces utilizat este procesul rotativ., Aici, sticla intră într-un filator rotativ și, datorită forței centrifuge, este aruncată orizontal. Jeturile de aer îl împing în jos vertical și liantul este aplicat. Apoi covorașul este aspirat pe un ecran și liantul este întărit în cuptor. utilizările finale pentru fibra de sticlă obișnuită sunt covorașele, izolația, armarea, țesăturile rezistente la căldură, țesăturile rezistente la coroziune și țesăturile de înaltă rezistență.