1. Was ist Glasfaser?
Glasfasernwerden aufgrund ihrer Kosteneffizienz und guten Eigenschaften häufig eingesetzt, vor allem in der Verbundwerkstoffindustrie. Bereits im 18. Jahrhundert erkannten die Europäer, dass Glas zu Fasern gesponnen werden kann, die sich zum Weben eignen. Der Sarg des französischen Kaisers Napoleon hatte bereits dekorative Stoffe ausFiberglasGlasfasern bestehen sowohl aus Filamenten als auch aus Kurzfasern oder Flocken. Glasfilamente werden häufig in Verbundwerkstoffen, Gummiprodukten, Förderbändern, Planen usw. verwendet. Kurzfasern werden hauptsächlich in Vliesfilzen, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen verwendet.
Die attraktiven physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Glasfasern, die einfache Herstellung und die niedrigen Kosten im Vergleich zuKohlefasermachen es zum Material der Wahl für Hochleistungsverbundwerkstoffe. Glasfasern bestehen aus Siliziumoxiden. Glasfasern haben hervorragende mechanische Eigenschaften wie geringere Sprödigkeit, hohe Festigkeit, geringe Steifigkeit und geringes Gewicht.
Glasfaserverstärkte Kunststoffe bestehen aus einer großen Klasse unterschiedlicher Formen von Glasfasern, wie Längsfasern, geschnittenen Fasern, gewebten Matten undKurzfasermattenund werden verwendet, um die mechanischen und tribologischen Eigenschaften von Polymerverbundwerkstoffen zu verbessern. Glasfasern können hohe anfängliche Aspektverhältnisse erreichen, aber aufgrund ihrer Sprödigkeit können die Fasern während der Verarbeitung brechen.
1.die Eigenschaften von Glasfaser
Zu den Haupteigenschaften von Glasfasern zählen folgende Aspekte:
Nimmt nicht leicht Wasser auf:Glasfaser ist wasserabweisend und eignet sich nicht für Kleidung, da Schweiß nicht absorbiert wird und der Träger sich nass fühlt; da das Material nicht durch Wasser beeinträchtigt wird, läuft es nicht ein
Inelastizität:Aufgrund der fehlenden Elastizität verfügt der Stoff nur über eine geringe Dehnbarkeit und Rückstellkraft. Daher ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich, um Faltenbildung vorzubeugen.
Hohe Festigkeit:Fiberglas ist extrem stark, fast so stark wie Kevlar. Wenn die Fasern jedoch aneinander reiben, brechen sie und der Stoff sieht zottelig aus.
Isolierung:In Kurzfaserform ist Fiberglas ein hervorragender Isolator.
Drapierbarkeit:Die Fasern fallen gut und eignen sich daher ideal für Vorhänge.
Hitzebeständigkeit:Glasfasern haben eine hohe Hitzebeständigkeit, können Temperaturen bis zu 315 °C standhalten und werden durch Sonnenlicht, Bleichmittel, Bakterien, Schimmel, Insekten oder Laugen nicht beeinträchtigt.
Anfällig:Glasfasern werden durch Flusssäure und heiße Phosphorsäure angegriffen. Da es sich bei der Faser um ein Produkt auf Glasbasis handelt, sollten einige Rohglasfasern, wie beispielsweise Haushaltsdämmstoffe, mit Vorsicht behandelt werden, da die Faserenden zerbrechlich sind und die Haut durchstechen können. Daher sollten beim Umgang mit Glasfasern Handschuhe getragen werden.
3. Herstellungsprozess von Glasfaser
Glasfaserist eine nichtmetallische Faser, die derzeit weit verbreitet als Industriematerial verwendet wird. Die Grundrohstoffe von Glasfasern umfassen im Allgemeinen verschiedene natürliche Mineralien und künstliche Chemikalien. Die Hauptbestandteile sind Quarzsand, Kalkstein und Soda.
Quarzsand wirkt als Glasbildner, während Soda und Kalkstein die Schmelztemperatur senken. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient in Kombination mit der im Vergleich zu Asbest und organischen Fasern geringen Wärmeleitfähigkeit macht Fiberglas zu einem formstabilen Material, das Wärme schnell ableitet.
Glasfasernwerden durch Direktschmelzen hergestellt, das Prozesse wie Mischen, Schmelzen, Schleudern, Beschichten, Trocknen und Verpacken umfasst. Das Gemenge ist der Ausgangszustand der Glasherstellung, in dem die Materialmengen gründlich vermischt und anschließend in einen Ofen zum Schmelzen bei hohen Temperaturen von 1400 °C geschickt werden. Diese Temperatur reicht aus, um Sand und andere Zutaten in einen geschmolzenen Zustand zu überführen; das geschmolzene Glas fließt anschließend in den Raffinerieofen, wo die Temperatur auf 1370 °C sinkt.
Beim Spinnen von Glasfasern fließt geschmolzenes Glas durch eine Hülse mit feinen Löchern. Die Linerplatte wird elektronisch beheizt und ihre Temperatur geregelt, um eine konstante Viskosität zu gewährleisten. Ein Wasserstrahl kühlte das Filament beim Austritt aus der Hülse mit einer Temperatur von ca. 1204 °C.
Der extrudierte Strom geschmolzenen Glases wird mechanisch zu Filamenten mit Durchmessern von 4 μm bis 34 μm gezogen. Die Spannung wird durch einen Hochgeschwindigkeitswickler erzeugt, und das geschmolzene Glas wird zu Filamenten gezogen. Im letzten Schritt werden die Filamente mit chemischen Beschichtungen aus Schmiermitteln, Bindemitteln und Haftvermittlern versehen. Die Schmierung schützt die Filamente vor Abrieb beim Sammeln und Aufwickeln. Nach der Schlichte werden die Fasern in einem Ofen getrocknet; die Filamente sind dann bereit für die Weiterverarbeitung zu Schnittfasern, Rovings oder Garnen.
4.die Anwendung von Glasfaser
Fiberglas ist ein anorganisches Material, das nicht brennt und bei 540 °C etwa 25 % seiner ursprünglichen Festigkeit behält. Die meisten Chemikalien haben kaum Auswirkungen auf Glasfasern. Anorganisches Fiberglas schimmelt und zersetzt sich nicht. Glasfasern werden durch Flusssäure, heiße Phosphorsäure und starke alkalische Substanzen angegriffen.
Es ist ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliermaterial.Glasfasergewebeverfügen über Eigenschaften wie geringe Feuchtigkeitsaufnahme, hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und niedrige Dielektrizitätskonstante, was sie zu idealen Verstärkungen für Leiterplatten und Isolierlacke macht.
Das hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von Glasfaser macht es zu einem hervorragenden Material für Anwendungen, die hohe Festigkeit bei minimalem Gewicht erfordern. In textiler Form kann diese Festigkeit unidirektional oder bidirektional sein, was Flexibilität in Design und Kosten für eine breite Palette von Anwendungen in der Automobilindustrie, im Hoch- und Tiefbau, in der Sportartikelbranche, in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der Elektronik, im Hausbau und in der Windenergie ermöglicht.
Sie werden auch bei der Herstellung von Strukturverbundwerkstoffen, Leiterplatten und verschiedenen Spezialprodukten verwendet. Die weltweite jährliche Glasfaserproduktion beträgt etwa 4,5 Millionen Tonnen. Die Hauptproduzenten sind China (60 % Marktanteil), die Vereinigten Staaten und die Europäische Union.
Chongqing Dujiang Composites Co., Ltd.
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Veröffentlichungszeit: 29.09.2022
