1. Was ist Glasfaser?
GlasfasernAufgrund ihrer Kosteneffizienz und guten Eigenschaften werden sie vor allem in der Verbundwerkstoffindustrie häufig eingesetzt. Bereits im 18. Jahrhundert erkannten Europäer, dass sich Glas zu Fasern verspinnen und weben lässt. Der Sarg des französischen Kaisers Napoleon war bereits mit dekorativen Stoffen aus Glas verziert.FiberglasGlasfasern bestehen sowohl aus Filamenten als auch aus kurzen Fasern oder Flocken. Glasfasern werden häufig in Verbundwerkstoffen, Gummiprodukten, Förderbändern, Planen usw. eingesetzt. Kurze Fasern finden hauptsächlich Verwendung in Vliesstoffen, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen.
Die attraktiven physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Glasfaser, die einfache Verarbeitung und die geringen Kosten im Vergleich zuKohlenstofffaserDadurch ist es das bevorzugte Material für Hochleistungsverbundwerkstoffe. Glasfasern bestehen aus Siliciumdioxid. Sie weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf, wie z. B. geringe Sprödigkeit, hohe Festigkeit, niedrige Steifigkeit und geringes Gewicht.
Glasfaserverstärkte Polymere bestehen aus einer großen Klasse verschiedener Glasfaserformen, wie z. B. Längsfasern, Kurzfasern, Gewebematten undMatten aus gehackten FasernSie werden zur Verbesserung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften von Polymerverbundwerkstoffen eingesetzt. Glasfasern können hohe Anfangs-Aspektverhältnisse erreichen, jedoch kann ihre Sprödigkeit während der Verarbeitung zum Bruch der Fasern führen.
1. Die Eigenschaften von Glasfasern
Zu den wichtigsten Eigenschaften von Glasfasern gehören folgende Aspekte:
Wasser lässt sich nicht gut aufnehmen:Glasfaser ist wasserabweisend und daher für Kleidung ungeeignet, da Schweiß nicht absorbiert wird und sich der Träger nass anfühlt; da das Material wasserunempfindlich ist, läuft es nicht ein.
Unelastizität:Aufgrund mangelnder Elastizität besitzt der Stoff nur geringe Dehnbarkeit und Rücksprungkraft. Daher ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich, um Faltenbildung zu verhindern.
Hohe Festigkeit:Fiberglas ist extrem stark, fast so stark wie Kevlar. Wenn die Fasern jedoch aneinander reiben, brechen sie und das Gewebe bekommt ein struppiges Aussehen.
Isolierung:In Form kurzer Fasern ist Glasfaser ein hervorragender Isolator.
Drapierbarkeit:Die Fasern fallen schön, wodurch sie sich ideal für Vorhänge eignen.
Hitzebeständigkeit:Glasfasern sind hochhitzebeständig und halten Temperaturen bis zu 315°C stand. Sie werden weder durch Sonnenlicht, Bleichmittel, Bakterien, Schimmel, Insekten noch durch Laugen beeinträchtigt.
Anfällig:Glasfasern werden von Flusssäure und heißer Phosphorsäure angegriffen. Da es sich um ein Produkt auf Glasbasis handelt, sollten einige Rohglasfasern, wie beispielsweise Haushaltsdämmstoffe, mit Vorsicht behandelt werden, da die Faserenden brüchig sind und die Haut durchdringen können. Daher sollten beim Umgang mit Glasfasern Handschuhe getragen werden.
3. Herstellungsprozess von Glasfasern
GlasfaserGlasfaser ist eine nichtmetallische Faser, die heutzutage als Industriematerial weit verbreitet ist. Zu den Grundrohstoffen der Glasfaser gehören verschiedene natürliche Mineralien und synthetische Chemikalien; die Hauptbestandteile sind Quarzsand, Kalkstein und Soda.
Quarzsand dient als Glasbildner, während Soda und Kalkstein die Schmelztemperatur senken. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient in Verbindung mit der geringen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Asbest und organischen Fasern macht Glasfaser zu einem formstabilen Material mit schneller Wärmeableitung.
GlasfasernSie werden durch direktes Schmelzen hergestellt, ein Prozess, der unter anderem das Mischen, Schmelzen, Spinnen, Beschichten, Trocknen und Verpacken umfasst. Die Charge ist der Ausgangszustand der Glasherstellung. Hierbei werden die Materialmengen gründlich vermischt und die Mischung anschließend in einen Ofen zum Schmelzen bei einer hohen Temperatur von 1400 °C gegeben. Diese Temperatur reicht aus, um den Sand und die anderen Bestandteile zu verflüssigen. Das flüssige Glas fließt dann in den Refiner, wo die Temperatur auf 1370 °C sinkt.
Beim Verspinnen von Glasfasern fließt geschmolzenes Glas durch eine Hülse mit sehr feinen Löchern. Die Auskleidungsplatte wird elektronisch beheizt und ihre Temperatur so geregelt, dass eine konstante Viskosität gewährleistet ist. Ein Wasserstrahl kühlte den Faserfaden beim Austritt aus der Hülse mit einer Temperatur von ca. 1204 °C.
Der extrudierte Strom aus geschmolzenem Glas wird mechanisch zu Filamenten mit Durchmessern von 4 μm bis 34 μm verstreckt. Die Spannung wird mittels einer Hochgeschwindigkeitswickelmaschine erzeugt. Im letzten Schritt werden die Filamente mit chemischen Beschichtungen aus Schmierstoffen, Bindemitteln und Haftvermittlern versehen. Die Schmierung schützt die Filamente vor Abrieb beim Aufwickeln und Spulen. Nach der Schlichtung werden die Fasern im Ofen getrocknet und sind anschließend bereit für die Weiterverarbeitung zu Kurzfasern, Rovings oder Garnen.
4.die Anwendung von Glasfaser
Fiberglas Glasfasern sind ein anorganisches Material, das nicht brennt und bei 540 °C noch etwa 25 % seiner ursprünglichen Festigkeit aufweist. Die meisten Chemikalien haben nur geringe Auswirkungen auf Glasfasern. Anorganische Glasfasern schimmeln nicht und zersetzen sich nicht. Glasfasern werden jedoch durch Flusssäure, heiße Phosphorsäure und stark alkalische Substanzen angegriffen.
Es ist ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliermaterial.GlasfasergewebeSie besitzen Eigenschaften wie geringe Feuchtigkeitsaufnahme, hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und niedrige Dielektrizitätskonstante, wodurch sie sich ideal als Verstärkungsmaterialien für Leiterplatten und Isolierlacke eignen.
Das hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von Glasfaser macht sie 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 ein breites Anwendungsspektrum in der Automobilindustrie, im Hoch- und Tiefbau, bei Sportartikeln, in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der Elektronik, im Hausbau und in der Windenergie ermöglicht.
Sie werden auch zur Herstellung von Strukturverbundwerkstoffen, Leiterplatten und verschiedenen Spezialprodukten verwendet. Die weltweite jährliche Glasfaserproduktion beträgt etwa 4,5 Millionen Tonnen, wobei China (60 % Marktanteil), die USA und die Europäische Union die Hauptproduzenten sind.
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Veröffentlichungsdatum: 29. September 2022
