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Im weitesten Sinne war unser Verständnis von Glasfasern immer, dass es sich um anorganische, nichtmetallische Materialien handelt. Durch die zunehmende Forschung wissen wir jedoch, dass es tatsächlich viele Arten von Glasfasern gibt, die sich durch hervorragende Leistung und viele herausragende Vorteile auszeichnen. Beispielsweise ist ihre mechanische Festigkeit besonders hoch und ihre Hitze- und Korrosionsbeständigkeit besonders gut. Es stimmt, dass kein Material perfekt ist, und Glasfasern haben auch ihre nicht zu vernachlässigenden Nachteile, wie z. B. mangelnde Verschleißfestigkeit und Sprödigkeit. Daher müssen wir in der praktischen Anwendung unsere Stärken nutzen und unsere Schwächen vermeiden.

Glasfasern sind leicht zu gewinnen und bestehen hauptsächlich aus Altglas oder Glasprodukten. Sie sind sehr fein, und mehr als 20 Glasmonofilamente ergeben zusammen etwa die Dicke eines Haares. Sie werden üblicherweise als Verstärkungsmaterial in Verbundwerkstoffen verwendet. Aufgrund der intensivierten Forschung zu Glasfasern in den letzten Jahren spielen sie in unserer Produktion und unserem Leben eine immer wichtigere Rolle. Die folgenden Artikel beschreiben hauptsächlich den Herstellungsprozess und die Anwendung von Glasfasern. Sie stellen die Eigenschaften, Hauptbestandteile, Hauptmerkmale und die Materialklassifizierung von Glasfasern vor. In den folgenden Artikeln werden Herstellungsprozess, Sicherheitsvorkehrungen, Hauptanwendungen, Sicherheitsvorkehrungen, Branchenstatus und Entwicklungsperspektiven beschrieben.

IEinführung

1.1 Glasfasereigenschaften

Ein weiteres herausragendes Merkmal von Glasfasern ist ihre hohe Zugfestigkeit, die im Normalzustand 6,9 g/d und im Nasszustand 5,8 g/d erreichen kann. Aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaften werden Glasfasern häufig als Verstärkungsmaterial eingesetzt. Ihre Dichte beträgt ΔA 2,54. Glasfasern sind zudem sehr hitzebeständig und behalten ihre normalen Eigenschaften auch bei 300 °C. Dank ihrer elektrischen Isoliereigenschaften und ihrer geringen Korrosionsbeständigkeit werden Glasfasern auch häufig als Wärmedämm- und Abschirmmaterial eingesetzt.

1.2 Hauptbestandteile

Glasfasern haben eine relativ komplexe Zusammensetzung. Die allgemein bekannten Hauptbestandteile sind Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid usw. Der Durchmesser eines Glasfaser-Monofilaments beträgt etwa 10 Mikrometer, was einem Zehntel des Durchmessers eines Haares entspricht. Jedes Faserbündel besteht aus Tausenden von Monofilamenten. Der Ziehprozess unterscheidet sich geringfügig. Normalerweise beträgt der Siliciumdioxidgehalt einer Glasfaser 50 bis 65 Prozent. Glasfasern mit einem Aluminiumoxidgehalt von über 20 Prozent haben eine relativ hohe Zugfestigkeit, was normalerweise bei hochfesten Glasfasern der Fall ist. Alkalifreie Glasfasern haben dagegen in der Regel einen Aluminiumoxidgehalt von etwa 15 Prozent. Um einen höheren Elastizitätsmodul der Glasfasern zu erzielen, muss der Magnesiumoxidgehalt über 10 Prozent liegen. Da Glasfasern geringe Mengen Eisenoxid enthalten, ist ihre Korrosionsbeständigkeit unterschiedlich stark verbessert.

1.3 Hauptfunktionen

1.3.1 Rohstoffe und Anwendungen

Im Vergleich zu anorganischen Fasern weisen Glasfasern bessere Eigenschaften auf. Sie sind schwerer entzündbar, hitzebeständig, wärmeisolierend, stabiler und zugfester. Allerdings sind sie spröde und weisen eine geringe Verschleißfestigkeit auf. Glasfasern werden zur Herstellung von verstärkten Kunststoffen oder zur Verstärkung von Gummi verwendet und weisen als Verstärkungsmaterial folgende Eigenschaften auf:

(1) Seine Zugfestigkeit ist besser als bei anderen Materialien, aber die Dehnung ist sehr gering.

(2) Der Elastizitätskoeffizient ist besser geeignet.

(3) Innerhalb der Elastizitätsgrenze ist die Glasfaser sehr dehnbar und sehr zugfest, so dass sie bei einem Aufprall eine große Energiemenge absorbieren kann.

(4) Da Glasfasern anorganische Fasern sind, weisen anorganische Fasern viele Vorteile auf: Sie brennen nicht so leicht und ihre chemischen Eigenschaften sind relativ stabil.

(5) Es ist nicht leicht, Wasser aufzunehmen.

(6) Hitzebeständig und von Natur aus stabil, reagiert nicht leicht.

(7) Die Verarbeitbarkeit ist sehr gut und es können hervorragende Produkte in verschiedenen Formen wie Strängen, Filzen, Bündeln und Geweben daraus hergestellt werden.

(8) Kann Licht übertragen.

(9) Da die Materialien leicht zu beschaffen sind, ist der Preis nicht hoch.

(10) Bei hohen Temperaturen schmilzt es zu flüssigen Perlen, anstatt zu verbrennen.

1.4 Klassifizierung

Glasfasern lassen sich nach verschiedenen Klassifizierungsstandards in viele Arten unterteilen. Je nach Form und Länge unterscheidet man drei Typen: Endlosfasern, Faserbaumwolle und Fasern mit fester Länge. Je nach Zusammensetzung, beispielsweise dem Alkaligehalt, unterscheidet man drei Typen: alkalifreie Glasfasern, mittelalkalische Glasfasern und hochalkalische Glasfasern.

1.5 Produktionsrohstoffe

In der tatsächlichen industriellen Produktion benötigen wir zur Herstellung von Glasfasern Aluminiumoxid, Quarzsand, Kalkstein, Pyrophyllit, Dolomit, Soda, Mirabilit, Borsäure, Fluorit, gemahlene Glasfasern usw.

1.6 Herstellungsverfahren

Industrielle Produktionsverfahren lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: Bei der einen werden Glasfasern zunächst geschmolzen und anschließend kugel- oder stabförmige Glasprodukte mit kleinerem Durchmesser hergestellt. Anschließend werden die Fasern erhitzt und auf verschiedene Weise wieder eingeschmolzen, um feine Fasern mit einem Durchmesser von 3–80 μm herzustellen. Bei der anderen Methode wird das Glas ebenfalls zuerst geschmolzen, es entstehen jedoch keine Glasfasern, sondern Stäbe oder Kugeln. Die Probe wird anschließend mittels eines mechanischen Ziehverfahrens durch eine Platinlegierungsplatte gezogen. Die so entstandenen Produkte heißen Endlosfasern. Werden die Fasern durch eine Walzenanordnung gezogen, spricht man von diskontinuierlichen Fasern, auch als zugeschnittene Glasfasern oder Stapelfasern bezeichnet.

1.7 Benotung

Glasfasern werden je nach Zusammensetzung, Verwendung und Eigenschaften in verschiedene Güteklassen eingeteilt. Die international vermarkteten Glasfasern sind:

1.7.1 E-Glas

Es handelt sich um Boratglas, das im Alltag auch als alkalifreies Glas bezeichnet wird. Aufgrund seiner vielen Vorteile wird es am häufigsten verwendet. Es ist derzeit das am weitesten verbreitete Glas, obwohl es weit verbreitet ist, aber auch unvermeidliche Nachteile hat. Es reagiert leicht mit anorganischen Salzen und ist daher in einer sauren Umgebung schwer zu lagern.

1.7.2 C-Glas

In der tatsächlichen Produktion wird es auch als mittelalkalisches Glas bezeichnet, da es relativ stabile chemische Eigenschaften und eine gute Säurebeständigkeit aufweist. Seine Nachteile bestehen in der geringen mechanischen Festigkeit und der schlechten elektrischen Leistung. Es gelten unterschiedliche Standards. In der inländischen Glasfaserindustrie ist mittelalkalisches Glas nicht borhaltig. In der ausländischen Glasfaserindustrie wird jedoch mittelalkalisches Glas mit Bor hergestellt. Nicht nur der Gehalt ist unterschiedlich, sondern auch die Rolle, die mittelalkalisches Glas im In- und Ausland spielt, ist unterschiedlich. Die im Ausland produzierten Glasfaser-Oberflächenmatten und Glasfaserstäbe werden aus mittelalkalischem Glas hergestellt. Mittelalkalisches Glas wird auch in der Asphaltproduktion verwendet. In meinem Land ist der objektive Grund dafür, dass es aufgrund seines sehr niedrigen Preises weit verbreitet ist und überall in der Verpackungsgewebe- und Filtergewebeindustrie verwendet wird.

Fiberglasstab

1.7.3 Glasfaser Ein Glas

In der Produktion wird es auch als Hochalkaliglas bezeichnet, welches zu den Natriumsilikatgläsern gehört, aufgrund seiner Wasserbeständigkeit jedoch in der Regel nicht als Glasfaser hergestellt wird.

1.7.4 Fiberglas D-Glas

Es wird auch dielektrisches Glas genannt und ist im Allgemeinen der Hauptrohstoff für dielektrische Glasfasern.

1.7.5 Glasfaser hochfestes Glas

Seine Festigkeit ist 1/4 höher als die von E-Glasfasern und sein Elastizitätsmodul ist höher als der von E-Glasfasern. Aufgrund seiner verschiedenen Vorteile sollte es weit verbreitet sein, aber aufgrund seiner hohen Kosten wird es derzeit auch nur in einigen wichtigen Bereichen verwendet, wie beispielsweise in der Militärindustrie, der Luft- und Raumfahrt usw.

1.7.5 Glasfaser AR-Glas

Es wird auch als alkalibeständige Glasfaser bezeichnet, eine rein anorganische Faser, die als Verstärkungsmaterial in glasfaserverstärktem Beton verwendet wird. Unter bestimmten Bedingungen kann es sogar Stahl und Asbest ersetzen.

1.7.6 Glasfaser E-CR-Glas

Es handelt sich um ein verbessertes bor- und alkalifreies Glas. Da es fast zehnmal wasserbeständiger ist als alkalifreie Glasfasern, wird es häufig zur Herstellung wasserfester Produkte verwendet. Darüber hinaus ist es sehr säurebeständig und nimmt eine führende Rolle bei der Herstellung und Anwendung von unterirdischen Rohrleitungen ein. Zusätzlich zu den oben genannten, gängigeren Glasfasern haben Wissenschaftler nun einen neuen Glasfasertyp entwickelt. Da es borfrei ist, kommt es dem Umweltschutzstreben der Menschen entgegen. In den letzten Jahren hat sich eine weitere Glasfaserart zunehmender Beliebtheit erfreut: die Glasfaser mit Doppelglasstruktur. In den aktuellen Glaswolleprodukten ist sie erkennbar.

1.8 Identifizierung von Glasfasern

Die Methode zur Unterscheidung von Glasfasern ist besonders einfach: Geben Sie die Glasfasern in Wasser, erhitzen Sie das Wasser bis zum Kochen und lassen Sie es 6–7 Stunden stehen. Wenn Sie feststellen, dass die Kett- und Schussrichtung der Glasfasern weniger kompakt sind, handelt es sich um hochalkalische Glasfasern. Es gibt viele Klassifizierungsmethoden für Glasfasern, die nach verschiedenen Standards klassifiziert werden. Die Unterteilung erfolgt im Allgemeinen nach Länge, Durchmesser, Zusammensetzung und Leistung.

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