Более пристальный взгляд на стеклянные волокна в армированном пластике

Как мы обсуждали в предыдущем посте, к пластиковым смолам добавляются армирующие волокна для увеличения прочности на растяжение. прочность и модуль упругости композита при изгибе, а также температура теплового прогиба пластика. В этом сообщении блога мы подробнее рассмотрим стекловолокно.

Стекловолокно используются в качестве армирующего агента для многих пластиковых композитов. Эти материалы, называемые стеклопластиками или стеклопластиками, состоят из множества тонких стекловолокон в сочетании с пластиковой матрицей. Эти волокна производятся с использованием пятиэтапного процесса:

1) Пакетная обработка

Материалы, используемые для изготовления стекловолокна, - это кремнезем, известняк и кальцинированная сода. Кремнезем является основным материалом, из которого формируется стекло, а кальцинированная сода и известняк используются для снижения температуры плавления. Другие материалы используются для улучшения различных свойств. Например, бура используется для повышения химической стойкости стекла. В зависимости от конкретного производимого стекла обработка может также включать кальцинированный оксид алюминия, полевой шпат, нефелиновый сиенит, магний, каолиновую глину и бор. Взвешивание сырья в точных количествах называется партией.

2) Таяние

Партию нагревают в печи, называемой копилкой, при температуре около 2500 ° F. Температуру необходимо тщательно контролировать, чтобы обеспечить производство стекловолокна хорошего качества.

3) Фиберизация

Сначала стекло экструдируется, а затем утончается. В процессе экструзии расплавленное стекло выходит из копилки и проходит через втулку с 200-8000 очень мелкими отверстиями. Он нагревается электронным способом и охлаждается водяными струями, когда нити выходят из проходного изолятора при температуре около 1204 ° C / 2200 ° F. Затухание - это процесс механического вытягивания экструдированных потоков расплавленного стекла в волокнистые элементы, называемые нитями, каждая из которых меньше человеческого волоса в диаметре.

4) Покрытие

На завершающей стадии обработки наносится химическое покрытие или проклейка.

5) Упаковка

Наконец, нити с покрытием собираются вместе в пучок от 51 до 1624 нитей, которые наматываются на барабан, образуя нечто похожее на катушку с нитками. Эти барабаны затем сушатся в печи, после чего они отправляются как есть или подвергаются дальнейшей обработке, например, в рубленое волокно, ровинг или пряжа.

Есть несколько видов стекловолокна. Наиболее распространенным является стекло E, называемое «E», потому что оно изначально использовалось для электрических применений. Это алюмоборосиликатное стекло с содержанием оксидов щелочных металлов менее 1% по весу. Сейчас он используется в основном для усиления пластмасс. Е-стекло было первым составом стекла, используемым для изготовления непрерывной нити, и представляет собой большую часть производства стекловолокна в мире. Е-стекло не содержит щелочей, и его производство представляет собой крупнейшее использование бора в мире. Он подвержен атаке хлорид-ионами, поэтому является плохим выбором для морских применений. Другие типы включают A-стекло или щелочно-известковое стекло с небольшим содержанием оксида бора или без него, E-CR-стекло, что означает электрическую / химическую стойкость к алюмо-известковому силикату и менее 1% по весу оксидов щелочных металлов. Стекловолокно E-CR демонстрирует высокую кислотостойкость. Другой тип - стекло C, где «C» означает «химическая стойкость». C-стекло состоит из щелочно-известкового стекла с высоким содержанием оксида бора, используемого для изготовления штапельных стекловолокон и изоляции. В T-Glass буква «T» означает «теплоизолятор» и является североамериканской версией C-Glass. Используется как выдувное стекло изоляционного качества. Кроме того, существует D-стекло или боросиликатное стекло с низкой диэлектрической проницаемостью, R-стекло («R» для усиления), которое представляет собой алюмосиликатное стекло без MgO и CaO с высокими механическими требованиями. Наконец, S-стекло или жесткое стекло содержит алюмосиликатное стекло без CaO, но с содержанием MgO и имеет высокую прочность на разрыв. Он используется для строительства зданий и в качестве эпоксидного композита для самолетов.

Стекловолокно в отличие от углеродного волокна не проводит ток. Хотя они не такие прочные и жесткие, как углеродное волокно, они намного дешевле и менее хрупкие. Стекловолокно увеличивает прочность на разрыв и модуль упругости композита.

Стекловолоконные композиты используются для изготовления ванн, лодок, резервуаров для воды и септиков, досок для серфинга, удочек, деталей автомобилей, лыж, досок для серфинга, клюшек для гольфа, бассейнов, самолетов, весел, мебели, кроватей для рентгеновских аппаратов и даже машины на аттракционах.

Вопросы? Сообщите нам об этом в комментариях ниже.

Ищете дополнительную информацию о FRP? Загрузите наше бесплатное руководство по высокоэффективным пластмассам.