Fibra de sticla

Fibră de sticlă (fibră de sticlă)  - fibră sau complex[ clarifica ] fir format din sticlă . În această formă, sticla prezintă proprietăți neobișnuite: nu se rupe sau nu se sparge, ci se îndoaie ușor fără a se rupe. Acest lucru îi permite să fie țesut în fibră de sticlă .

Fibrele din fibră de sticlă de origine naturală se găsesc în locurile unde au avut loc erupții vulcanice și sunt numite părul lui Pele [1] . Au compoziția chimică a rocilor bazaltice , conțin incluziuni de cristale și nu sunt analoge fibrei de sticlă din punct de vedere al proprietăților fizice și mecanice [2] .

Tipuri de fibră de sticlă (fibră de sticlă)

Fibra de sticlă este extrudată dintr-o topitură de sticlă cu o compoziție chimică specială. Extrudarea, ca și în alte cazuri, se realizează prin forțarea topiturii prin matrițe de filare . Produsul inițial, ca și în alte domenii ale producției de fibre chimice , se obține sub formă de fibre elementare nesfârșite ( filamente ), din care în continuare în procesul de prelucrare se formează fie fire complexe (diametrul filamentului 3-100 microni ( densitate liniară ). până la 0,1 Tex )) și lungime într-un pachet de 20 km sau mai mult ( fibră de sticlă continuă ), densitate liniară de până la 100 Tex sau în rovings de sticlă (produse cu o densitate liniară mai mare de 100 Tex). În acest caz, de regulă, produsul este prelucrat în fire răsucite (rovings) pe mașini de răsucire și derulare. Aceste semifabricate pot fi apoi supuse oricărei forme de prelucrare textilă în produse răsucite (fire de răsucire complexă, snururi , sfoară , funii ), țesături textile ( țesături , materiale nețesute ), plase (țesute, structură specială).

Fibra de sticlă poate fi produsă și într-o formă discretă ( capsă ). De asemenea, stratul de sticlă original poate fi prelucrat prin tăierea, tocarea sau ruperea în fibre discrete (capse) cu o lungime a capsei de 0,1 (microfibră) - 50 cm, titrul fibrei în acest caz, de regulă, este mai mic decât cel al fire de filament și corespunde diametrului 0,1–20 µm. Cea mai mare parte a fibrei de sticlă discontinue este prelucrată în materiale nețesute ( cardate , perforate cu ace, cusute cu fir, fibră de sticlă ) folosind diverse tehnologii (cardare, cardare, batere, perforare cu ace, cusute cu ață, „așezat la umed”), sticlă lână, fire de bază. În aparență, fibra de sticlă continuă seamănă cu fire de mătase naturală sau din raion , în timp ce fibra discontinuă seamănă cu fibre scurte de bumbac sau lână .

Domeniul principal de aplicare al materialelor textile din fibra de sticla si sticla este utilizarea fibrei de sticla si a altor compozite ca elemente de armare . De asemenea, țesăturile de sticlă pot fi utilizate independent ca materiale structurale și de finisare. În acest caz, ele sunt adesea supuse unei anumite forme de finisare, în principal impregnarea cu un liant ( latex , poliuretan , amidon , rășini , alți polimeri ).

Producție

Fibra de sticlă continuă se formează prin tragerea din masa de sticlă topită prin filare (numărul de găuri este de 200-4000) folosind dispozitive mecanice, înfășurând fibra pe o bobină. Diametrul fibrei depinde de viteza de tragere și de diametrul filierei. Procesul tehnologic poate fi realizat în una sau două etape. În primul caz, fibra de sticlă este extrasă din masa de sticlă topită (direct din cuptoarele de topire a sticlei), în al doilea caz se folosesc bile, baghete sau erklez de sticlă pre-obținute (bucăți de sticlă topită), care se topesc în cuptoarele de topire a sticlei. sau în aparate de topire a sticlei (vase).

Fibra de sticlă discontinuă se formează prin suflarea unui jet de sticlă topită cu abur, aer sau gaze fierbinți și alte metode.

Proprietăți fizice și mecanice

Proprietățile mecanice ale fibrelor: [3]

Fibră Densitate, 10 3 kg/m 3 Modulul de tracțiune, GPa Rezistența maximă la tracțiune, GPa
E-sticlă 2.5 73 2.5
S-sticlă 2.5 86 4.6
Silice 2.5 74 5.9

Proprietățile fibrelor cu modul înalt și ale materialelor compozite epoxidice unidirecționale: [4]

Tipul fibrei Grad de fibre Proprietățile fibrelor de 10 mm lungime Proprietățile materialelor compozite
σ în E σ în E σ în / (pg), km
GPa GPa GPa GPa
sticlă VM-1 3,82 102.9 2.01 69.1 98
>> VMP 4,61 93.3 2.35 64,7 114
>> M-11 4,61 107,9 2.15 72,6 98
Boric BN (gradul 2) 2,75 392,2 1,37 225,5 75
>> BN (gradul 1) 3.14 382,4 1,72 274,6 87
>> Borophil (SUA) 2,75 382,4 1,57 225,5 80
organic SVM 2,75 117,7 1.47 58,5 111
>> Kevlar-49 (SUA) 2,75 130,4 1,37 80,4 100

Fracția de volum a umpluturii este de 60%.

Proprietățile mecanice ale fibrelor: [5]

Marca sticla Densitatea
ρ, 10 −3 kg/m 3 		Modulul
de elasticitate
E, GPa
Rezistență medie pe bază
10 mm, GPa 		Tensiune finală
ε
, %
Foarte modular 2,58 95 4.20 4.8
VM-1 2,58 93 4.20 4.8
VMP 2.46 85 4.20 4.8
UP-68 2.40 83 4.20 4.8
UP-73 2,56 74 2.00 3.6
Rezistent la acid 7-A

Notă

Proprietățile fizice și mecanice ale sticlei

Rezistența la tracțiune a sticlei este afectată de defecte microscopice și zgârieturi de suprafață. În scopuri structurale, se utilizează în principal sticlă cu o rezistență la tracțiune de 50 MPa. Ochelarii au un modul Young de aproximativ 70 GPa. [3]

Vezi și

Note

  1. ↑ Părul lui Pele // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  2. ↑ Ablesimov N. E., Zemtsov A. N. Relaxation effects in non-equilibrium condensate systems. Bazalt: de la erupție la fibre. — Secțiunea 6.1.1. Terminologie. - M.: ITiG FEB RAN, 2010.
  3. ↑ 1 2 Bolton W. Materiale structurale, metale, aliaje, polimeri, ceramică, compozite. Ghid de buzunar / Per. din engleza. — M. : Dodeka-XXI, 2004. — 320 p. — (Carte de referință de buzunar). — ISBN 5-94120-046-3 .
  4. ↑ B. N. Arzomasov. Materiale de construcție. - Mashinostroenie, 1990. - 688 p. — ISBN 5-217-01112-2 .
  5. ↑ Medvedev V.V., Chervyakov A.N. Raționament pentru alegerea materialului compozit pentru izolatoarele de vibrații ale navelor . Arhivat din original pe 23 decembrie 2010.