2007 skolor Wikipedia val. Relaterade ämnen: Engineering
bunt av glasfiber
glasfiber eller glasfiber är material tillverkat av extremt fina glasfibrer. Det används som ett förstärkande medel för många polymerprodukter; det resulterande kompositmaterialet, korrekt känt som fiberförstärkt polymer (FRP) eller glasförstärkt plast (GRP), kallas ”glasfiber” i populär användning.,
glasmakare genom historien har experimenterat med glasfibrer, men masstillverkning av glasfiber blev endast möjlig med tillkomsten av finare maskinverktyg. I 1893, Edward Drummond Libbey uppvisade en klänning på världens Columbian Exposition innehåller glasfibrer med diameter och konsistens av silke fibrer. Vad är allmänt känt som ”glasfiber” idag, men uppfanns 1938 av Russell Games Slayter of Owens-Corning som ett material som ska användas som isolering. Det marknadsförs under handelsnamnet Fiberglas (sic), som har blivit ett generiskt varumärke.,
bildning
glasfiber bildas när tunna strängar av kiseldioxidbaserade eller andra formuleringsglas extruderas till många fibrer med små diametrar som är lämpliga för textilbearbetning. Glas är till skillnad från andra polymerer genom att det, även som en fiber, har liten kristallin struktur (se amorf fast substans). Egenskaperna hos glasstrukturen i dess mjukade Stadium är mycket lik dess egenskaper när de spunnas till fiber., En definition av glas är ” ett oorganiskt ämne i ett tillstånd som är kontinuerligt med, och analogt med det flytande tillståndet av detta ämne, men som, som en följd av en reversibel förändring i viskositeten under kylning, har uppnått så hög grad av viskositet att vara för alla praktiska ändamål stel.”
tekniken för uppvärmning och ritning av glas i fina fibrer har varit känd för att existera i tusentals år; men begreppet att använda dessa fibrer för textilapplikationer är nyare. Den första kommersiella produktionen av glasfiber var 1936., År 1938 anslöt sig Owens-Illinois Glass Company och Corning Glass Works till Owens-Corning Fiberglas Corporation. Fram till denna tid alla glasfiber hade tillverkats som häftklammer. När de två företagen gick samman för att producera och främja glasfiber introducerade de kontinuerliga glasfiberfibrer. Owens-Corning är fortfarande den största glasfiberproducenten på marknaden idag.
Kemi
grunden för glasfibrer av textilkvalitet är kiseldioxid, SiO2. I sin rena form finns den som en polymer, (SiO2)n. den har ingen sann smältpunkt men mjukar upp till 2000 ° C, där den börjar försämras., Vid 1713 ° C kan de flesta molekylerna röra sig fritt. Om glaset sedan kyls snabbt, kommer de inte att kunna bilda en beställd struktur. I polymeren bildar den SiO4-grupper som är konfigurerade som en tetraeder med kiselatomen i mitten och fyra syreatomer i hörnen. Dessa atomer bildar sedan ett nätverk bundna i hörnen genom att dela syreatomerna.
de glasögoniska och kristallina tillstånden av kiseldioxid (glas och kvarts) har liknande energinivåer på molekylär basis, vilket också innebär att den glasartade formen är extremt stabil., För att inducera kristallisering måste den upphettas till temperaturer över 1200 ° C under långa tidsperioder.
även om ren kiseldioxid är ett helt livskraftigt glas och glasfiber, måste den bearbetas med vid mycket höga temperaturer vilket är en nackdel om inte dess specifika kemiska egenskaper behövs. Det är vanligt att införa föroreningar i glaset i form av andra material, för att sänka arbetstemperaturen., Dessa material ger också olika andra egenskaper till glaset som kan vara till nytta i olika tillämpningar. Den första typen av glas som används för Fiber var soda-lime glas eller ett glas. Det var inte särskilt motståndskraftigt mot alkali. En ny typ, E-glas bildades som är alkalifri (< 2%) och är ett alumino-borosilikatglas . Detta var den första glasberedningen som användes för kontinuerlig filamentbildning. E-glass utgör fortfarande det mesta av glasfiberproduktionen i världen. Dess särskilda komponenter kan skilja sig något i procent, men måste falla inom ett visst intervall., Bokstaven E används eftersom den ursprungligen var för elektriska applikationer. S-glas är en höghållfast formulering för användning när draghållfasthet är den viktigaste egenskapen. C-glas utvecklades för att motstå angrepp från kemikalier, mestadels syror som förstör E-glas. T-glass är en nordamerikansk variant av C-glas. A-glass är en industriterm för krossglas, ofta flaskor, gjorda i fiber. AR-glas är alkalibeständigt glas. De flesta glasfibrer har begränsad löslighet i vatten men det är mycket beroende av pH. kloridjon kommer också att attackera och lösa upp e-glasytor., En ny trend i branschen är att minska eller eliminera borhalten i glasfibrerna.
eftersom E-glas inte smälter riktigt men mjuknar definieras mjukningspunkten som ”den temperatur vid vilken en fiber med en diameter på 0,55-0,77 mm är 9,25 tum lång, förlänger sin egen vikt vid 1 mm / min när den suspenderas vertikalt och upphettas med en hastighet av 5°C per minut”. Spänningspunkten uppnås när glaset har en viskositet av 1014,5 poise., Glödgningspunkten, som är den temperatur där de inre spänningarna reduceras till en acceptabel kommersiell gräns om 15 minuter, är markerad med en viskositet av 1013 poise.
egenskaper
glasfibrer är användbara på grund av deras höga förhållande mellan yta och vikt. Den ökade ytan gör dem dock mycket mer mottagliga för kemisk attack.
genom att fånga luft i dem, gör block av glasfiber bra värmeisolering, med en värmeledningsförmåga på 0,04 W/mK.,
glasstyrkor testas vanligtvis och rapporteras för ”virgin” fibrer som just har tillverkats. De färskaste, tunnaste fibrerna är de starkaste och detta tros bero på att det är lättare för tunnare fibrer att böja. Ju mer ytan är repad, desto mindre är den resulterande hållfastheten. Eftersom glas har en amorf struktur är dess egenskaper desamma längs fibern och över fibern. Fuktighet är en viktig faktor i draghållfastheten. Fukt adsorberas lätt och kan förvärra mikroskopiska sprickor och ytdefekter och minska hållbarheten.,
i motsats till kolfiber kan glas genomgå mer förlängning innan det bryts.
viskositeten hos det smälta glaset är mycket viktigt för tillverkningens framgång. Under ritning (dragning av glaset för att minska fiberomkretsen) bör viskositeten vara relativt låg. Om det är för högt kommer fibern att bryta under ritningen, men om det är för lågt kommer glaset att bilda droppar istället för att dra ut i fiber.
tillverkningsprocesser
det finns två huvudtyper av glasfibertillverkning och två huvudtyper av glasfiberprodukt., Först görs fiber antingen från en direkt smältprocess eller en marmor omsmältprocess. Båda börjar med råvarorna i fast form. Materialen blandas ihop och smälts i en ugn. Sedan, för marmorprocessen, skärs det smälta materialet och rullas in i kulor som kyls och förpackas. Kulorna tas till fibertillverkningsanläggningen där de sätts in i en burk och omsmältas. Det smälta glaset extruderas till den bussning som ska bildas till fiber. I den direkta smältprocessen går det smälta glaset i ugnen direkt till bussningen för bildning.,
bussningsplattan är den viktigaste delen av maskinen. Detta är en liten metallugn som innehåller munstycken för fiber som ska bildas genom. Den är nästan alltid gjord av platina legerad med rodium för hållbarhet. Platina används eftersom glassmältet har en naturlig affinitet för att väta den. När bussningar först användes var de 100% platina och glaset fuktade bussningen så lätt att den sprang under plattan efter att ha lämnat munstycket och ackumulerats på undersidan. På grund av dess kostnad och tendensen att bära, var platina legerad med rodium., I den direkta smältprocessen fungerar bussningen som en samlare för det smälta glaset. Det värms upp något för att hålla glaset vid rätt temperatur för fiberbildning. I marmorsmältprocessen fungerar bussningen mer som en ugn när den smälter mer av materialet.
bussningarna är det som gör kapitalinvesteringarna i fiberglasproduktion dyra. Munstycksdesignen är också kritisk. Antalet munstycken varierar från 200 till 4000 i multiplar av 200. Den viktiga delen av munstycket i kontinuerlig filamenttillverkning är tjockleken på dess väggar i utgångsområdet., Det konstaterades att sätta in en motvikt här minskad vätning. Idag är munstyckena utformade för att ha en minsta tjocklek vid utgången. Anledningen till detta är att när glas strömmar genom munstycket bildar det en droppe som suspenderas från slutet. När den faller, lämnar den en tråd fäst av menisken till munstycket så länge viskositeten är i rätt område för fiberbildning. Ju mindre munstyckets ring eller tunnare väggen vid utgången desto snabbare kommer droppen att bildas och falla bort och ju lägre dess tendens att blöta munstyckets vertikala del., Glasets ytspänning är det som påverkar bildandet av menisken. För E-glas bör det vara cirka 400 mN per m.
dämpningshastigheten (ritning) är viktig i munstyckets design. Även om en sänkning av denna hastighet kan göra grövre fibrer, är det oekonomiskt att köra i hastigheter för vilka munstyckena inte konstruerades.
i den kontinuerliga filamentprocessen, efter att fibern har ritats, appliceras en storlek. Denna storlek hjälper till att skydda fibern eftersom den är lindad på en spole. Den särskilda storlek som tillämpas avser slutanvändning., Medan vissa storlekar är processhjälpmedel, andra gör fibern har en affinitet för ett visst harts, om fibern ska användas i en komposit. Storlek läggs vanligtvis vid 0,5-2,0% i vikt. Lindning sker sedan på cirka 1000 m per min.
i stapelfiberproduktion finns det ett antal sätt att tillverka fibern. Glaset kan blåsas eller blästras med värme eller ånga efter att ha lämnat bildningsmaskinen. Vanligtvis är dessa fibrer gjorda i någon form av matta. Den vanligaste processen som används är rotationsprocessen., Här går glaset in i en Roterande spinner, och på grund av centrifugalkraften kastas ut horisontellt. Luftstrålarna trycker ner det vertikalt och bindemedlet appliceras. Sedan sugs mattan på en skärm och bindemedlet härdas i ugnen.
slutanvändning för vanligt fiberglas är mattor, isolering, förstärkning, värmebeständiga tyger, korrosionsbeständiga tyger och höghållfasta tyger.