стекловолокно

Стекловолокно (или стекловолокна), представляет собой тип пластика, армированного волокнами, где волокна арматуры специфически стекловолокна. Стекловолокно может быть случайным образом расположены, сжатая в лист (так называемый рубленого мат), или вплетены в ткань. Пластиковая матрица может быть термореактивной пластмассы – чаще эпоксидные, полиэфирные смолы – orvinylester или термопластик. Стеклянные волокна изготовлены из различных видов стекла в зависимости от использования стекловолокна. Такие очки содержат диоксид кремния или силикаты, с различными количествами оксидов кальция, магния, а иногда и бор. Для того, чтобы использовать в стекловолокна, стекловолокна должны быть изготовлены с очень низким уровнем дефектов. Стекловолокно сильный легкий материал, и используется для многих продуктов. Хотя это не столь прочными и жесткими, как композитов на основе углеродного волокна, это менее хрупким, и его сырье намного дешевле. Его основная сила и вес также лучше, чем у многих металлов, и он может быть более легко формуется в сложные формы. Применение стекловолокна включают в себя самолеты, лодки, автомобили, ванны и корпуса, бассейны, горячие ванны, отстойники, резервуары для воды, кровельные материалы, трубы, облицовки, литьё, серфингисты и внешних дверных обшивок. Другие общие названия для стекловолокна являются стеклопластик (GRP), армированный стекловолокном пластмассы (GFRP) или GFK (от немецкого: Glasfaserverstärkter Kunststoff). Поскольку сам по себе стекловолокно иногда называют “Fiberglass”, композит также называют “армированного стекловолокном пластика.” В этой статье будет принять соглашение, что “стекловолокно” относится к полной армированного стекловолокном композиционного материала, а не только на стекловолокно внутри него.

история

Стеклянные волокна были произведены в течение многих столетий, но массовое производство стеклянных нитей, была обнаружена в 1932 году, когда Игры Slayter, исследователь Owens-Illinois, случайно направил струю сжатого воздуха в потоке расплавленного стекла и производства волокон. Патент для этого способа производства стекловаты впервые был применен для в 1933 году Owens присоединился с компанией Corning в 1935 году, и метод был адаптирован Owens Corning для производства своих запатентованных “fibreglas” (один “s”) в 1936 году Первоначально, fibreglas был aglass шерсть с волокнами захватывая большое количество газа, что делает его полезным в качестве изоляционного материала, особенно при высоких температурах. Подходящая смола для объединения “стекловолокно” с пластиком для получения композиционного материала, был разработан в 1936 году Дюпон. Первый предок современных полиэфирных смол смолы Cyanamid в 1942 г. системы отверждения пероксидных использовались тогда. Благодаря комбинации стекловолокна и смолы содержание газа материала был заменен на пластик. Это привело к снижению изолирующие свойства, до значений, характерных для пластика, но теперь в первый раз композит показал большую силу и перспективны в качестве конструкционного и строительного материала. Смутно, многие композиционные материалы из стекловолокна продолжали называть “стеклопластик” (как общее название), и название было также использовано для низкой плотности стекловаты продукта, содержащего газ, а не из пластика. Ray Greene из Owens Corning приписывают производство первого составного лодку в 1937 году, но не идти дальше в то время из-за хрупкой природы пластика, используемого. В 1939 году Россия, как сообщается, построили пассажирское судно пластиковых материалов, и Соединенные Штаты фюзеляж и крылья самолета. Первый автомобиль, чтобы иметь тело стекловолокнистых был 1946 прототип Stout Scarab, но модель не в производство.

волокно

Стеклянные подкреплений, используемые для стекловолокна поставляются в различных физических формах, микросферы, нарезанных или тканых. В отличие от стекловолокна, используемые для изоляции, для окончательной структуры должен быть сильным, поверхности Волокно должно быть практически полностью свободна от дефектов, так как это позволяет волокна достичь gigapascal прочности при растяжении. Если объемный кусок стекла были без дефектов, было бы столь же сильным, как стекловолокно; Тем не менее, это, как правило, нецелесообразно производить и поддерживать сыпучего материала в состоянии без дефектов вне лабораторных условий. производство Процесс изготовления стекловолокна называется пултрузии. Процесс производства стеклянных волокон, пригодных для армирования используются большие печи постепенно таять кварцевый песок, известняк, каолин глина, плавиковый шпат, колеманит, доломит и другие полезные ископаемые в жидкой форме. Затем выдавливается через втулки, которые пучки очень маленькие отверстия (обычно 5-25 микрометров в диаметре для Е-стекла, 9 микрометров для S-стекла). Эти нити сортируются по размеру (с покрытием) с химическим раствором. Отдельные элементарные волокна в настоящее время в комплекте в больших количествах, чтобы обеспечить ровницы. Диаметр нитей, и число нитей в ровницы, определить его вес, как правило, выражается в одной из двух измерительных систем: выход, или ярдов за фунт (количество ярдов волокна в один фунт материала, поэтому меньшее число означает более тяжелый ровинг). Примерами стандартных выходов являются 225yield, 450yield, 675yield. текс, или грамм на квадратный километр (сколько граммов в 1 км от странствующих взвешивает, перевернутых с выходом, поэтому меньшее число означает более легкий ровинг). Примерами стандартных текс являются 750tex, 1100tex, 2200tex. Эти ровницы затем либо использован непосредственно в составном приложении, такие как пултрузии, намотки нити (труба), пушка ровинга (где автоматизированный пистолет отбивные стекла на короткие отрезки, и отбрасывает его в струю смолы, проецируется на поверхность пресс-формы ), или в промежуточный этап, в изготовлении ткани, такие как маты (CSM) (сделанный из хаотически ориентированных малых длинах срезанных волокон всех соединенных друг с другом), ткани, трикотажные ткани или однонаправленным тканей.

Мата из рубленого волокна

Мата из рубленого волокна или CSM является формой армирования используется стекловолокно. Он состоит из стеклянных волокон, установленных методом случайного отбора друг друга и скрепленных связующим веществом. Это, как правило, обрабатываются с помощью техники выкладка стороны, когда листы материала помещают в пресс-форму и смазывают смолой. Так как связующее вещество растворяется в смоле, материал легко соответствует различной формы при смачиваются. После того, как лечений смолы, затвердевший продукт может быть взят из формы и закончили. Используя слой рубленного мата дает стекловолокна с изотропными свойствами материала в плоскости.

Определение размеров

Покрытие или грунтовку наносят на перемещающийся к: Помогите защитить стеклянные нити для обработки и манипуляции. Обеспечить надлежащее сцепление с полимерной матрицей, что позволяет для передачи сдвигающих нагрузок из стекловолокна в термореактивной пластмассы. Без этой связи, волокна могут «проскальзывания» в матрице, в результате чего локализованному разрушению. свойства Индивидуум структурное стекловолокно является одновременно жесткой и сильной на растяжение и сжатие, то есть, вдоль его оси. Несмотря на то, что можно было бы предположить, что волокно является слабым при сжатии, он на самом деле только длинный соотношение сторон волокна, что делает его, кажется, так; т.е., так как типичный слой длинная и узкая, она пряжками легко. С другой стороны, стекловолокно является слабым при сдвиге, то есть по всей своей оси. Таким образом, если совокупность волокон могут быть расположены на постоянной основе в предпочтительном направлении в материале, и если они могут быть предотвращены от потери устойчивости при сжатии, материал будет предпочтительно сильной в этом направлении. Кроме того, путем укладки нескольких слоев волокон друг на друга, при этом каждый слой ориентирован в различных предпочтительных направлениях, общая жесткость материала и прочности можно эффективно управлять. В стеклопластика, это пластиковая матрица, которая постоянно сдерживает структурные стекловолокон направления, выбранные дизайнером. С мата из рубленого волокна, это Направленность, по существу, вся двухмерную плоскость; с сотканные ткани или однонаправленных слоев, Направленность жесткости и прочности можно более точно регулировать в пределах плоскости. Компонент из стекловолокна, как правило, из тонкой “оболочки” конструкции, иногда заполненного на внутренней части со структурной пеной, как и в случае с доски для серфинга. Компонент может быть почти любой формы, ограниченной только сложностью и допусков пресс-формы, используемой для изготовления оболочки. Механическая функциональность материалов полагались на комбинированных спектаклях как смолы (AKA) матрицы и волокон. Например, в тяжелом состоянии температуры (свыше 180 ° С), компонент смолы из композиционного материала может потерять свою функциональность частично из-за износа связи смолы и волокна. Тем не менее, GFRPs может показать еще значительную остаточную прочность после испытывать высокую температуру (200 ° C).

Типы стекловолокна используется

Основная статья: Стекловолокно Состав. Наиболее распространенные типы стекловолокна, используемого в стекловолокна Е-стекла, которое алюмо-боросиликатного стекла с менее чем 1% вес / вес оксидов щелочных металлов, в основном используется для стеклопластиков. Другие виды стекла, которое используется в A-стекла (щелочно-известкового стекла с небольшим количеством или нет оксида бора), E-CR-стекла (электрический / химическая стойкость; алюмо-силикатное с менее 1% вес / вес оксидов щелочных металлов, с высокими кислотостойкость), C-стекла (щелочно-известкового стекла с высоким содержанием оксида бора, используемого для стеклянного штапельного волокна и изоляции), D-стекло (боросиликатного стекла, названный по имени его низкой диэлектрической постоянной), R-стекло (алюмосиликат стекла без MgO и CaO с высокими механическими требованиями asReinforcement), и S-стекло (алюмосиликат стекла без СаО, но с высоким содержанием MgO с высокой прочностью на растяжение). Нейминг и использование. Чистый кремнезем (диоксид кремния), при охлаждении в виде плавленого кварца в стакане без истинной температурой плавления, может быть использован в качестве стекловолокна для стекловолокна, но имеет недостаток, заключающийся в том, что он должен был быть осуществлен при очень высоких температурах. Для снижения необходимой температуры работы, другие материалы вводятся как “флюсы” (то есть компоненты, чтобы понизить температуру плавления). Обыкновенное А-стекло ( “А” на “щелочно-лайм”) или известково-натриевого стекла, измельчают и готовый к переплавляемого, в качестве так называемого стеклобоя стекла, был первый тип стекла, которое используется для стекловолокна. E-стекло ( “Е” из-за первоначального применения электрооборудования), является щелочи, и был первым рецептура стекла, которое используется для формирования непрерывной нити. В настоящее время она составляет большую часть производства стекловолокна в мире, а также является крупнейшим потребителем бора минералов во всем мире. Он подвержен воздействию ионов хлорида атаки и является плохим выбором для морских применений. S-стекло ( “S” для “жесткой”) используется, когда предел прочности при растяжении (высокий модуль упругости) имеет важное значение, и таким образом, является важным строительным и самолетов эпоксидной композитный (это называется R-стекла, “R” для “усиления” в Европа). C-стекла ( “C” для “химической стойкостью”) и Т-стекла ( “T” для “теплоизолятора” -a Североамериканский вариант C-стекла) устойчивы к химическому воздействию; как часто встречаются в изоляции сортов с раздувом стекловолокна.

Приложения

Типичный вид материала из стекловолокна криостат Стекловолокно является чрезвычайно универсальным материалом благодаря своему легкому весу, присущее прочности, атмосферостойким отделкой и разнообразие текстур поверхности. Развитие армированного стекловолокном пластика для коммерческого использования широко исследован в 1930-е годы. Это был особый интерес для авиационной промышленности. Средство массового производства стеклянных нитей, была случайно обнаружена в 1932 году, когда исследователь Owens-Illinoisdirected струю сжатого воздуха в потоке расплавленного стекла и производства волокон. После того, как Оуэнс слилась с компанией Corning в 1935 году, Owens Corning адаптировали метод производства своих запатентованных “FIBERGLAS” (один “S”). Подходящая смола для объединения “FIBERGLAS” с пластмассовым был разработан в 1936 году Дюпон. Первый предок современных полиэфирных смол Cyanamid-х 1942. систем отверждения пероксидных использовались тогда. Во время Второй мировой войны, стекловолокна был разработан в качестве замены для формованной фанеры, используемой в авиационных обтекатели (стекловолокна является transparentto микроволновые печи). Его первая главная гражданская заявка была для строительства лодок и спортивных автомобильных кузовов, где он получил признание в 1950-х годах. Его использование расширяется в секторах автомобильных и спортивных оборудования. В некоторых производства авиационной техники, стекловолокна теперь уступает углеродного волокна, который весит меньше и сильнее по объему и весу. Передовые технологии производства, такие как предварительно pregs и волоконной ровницы расширить приложения из стекловолокна, а в качестве возможных предел прочности при растяжении с армированных волокном пластмасс. Стекловолокно также используется в телекоммуникационной отрасли для окутывая антенн, благодаря своей РФ проницаемостью и низкой attenuationproperties сигнала. Он также может быть использован для сокрытия другого оборудования, где не требуется никакой проницаемости сигнала, например, шкафы оборудования и конструкций стальных опор, из-за легкости, с которой он может быть формованной и окрашены, чтобы смешать с существующими структурами и поверхностями. Другие области применения включают листовой электрические изоляторы и структурные компоненты обычно встречаются в мощности промышленности. Из-за легкого веса и прочности из стекловолокна, он часто используется в защитном оборудовании, такие как шлемы. Многие спортивные использование стекловолокна защитное снаряжение, такие как вратарям “и ловцы” масок.