Är du bekant med applikationer och beredningstekniker för glasfiber?

Med den ständiga utvecklingen av teknik har människor allt högre krav på materialprestanda.Glasfiber, som en viktig förstärkning av kompositmaterial, har använts i stor utsträckning inom-avancerad utrustningstillverkning som flyg, bil, konstruktion och elektronik på grund av dess utmärkta egenskaper som hög modul, lättvikt och strålningsmotstånd. Att förstå beredningstekniken och tillämpningarna av glasfiber är av stor betydelse för att främja utvecklingen av relaterade industrier.

 

1. Glasfiberråvaror

 

Glasfiber är ett högpresterande oorganiskt icke-metalliskt material, huvudsakligen sammansatt av SiO2, Al2O3, CaO och MgO, som står för cirka 90 % av fibersammansättningen. Den består huvudsakligen av naturliga mineralråvaror som pyrofyllit, kaolin, kvartssand, kalksten, dolomit, borokalcit och boromagnesit. Dessa mineralråvaror mals till malmpulver enligt en specifik formel, blandas med kemiska råvaror som borsyra och soda och tillverkas sedan genom processer som hög-temperatursmältning i en tankugn och fiberdragning.

 

Ur glasfiberproduktionskostnadssammansättningen står pyrofyllit, kvartssand, kalksten och andra mineralråvaror för cirka 21,7 % av kostnaden, där pyrofyllit står för ungefär en-tredjedel och kvartssand och kalksten tillsammans också står för en viss andel.

 

1.1 Pyrofyllit

Pyrofyllit är ett skiktat aluminiumsilikatlermineral med en 2:1 kristallin struktur och den kemiska formeln Al2[Si4O10](OH)2. Huvudsyftet med att använda pyrofyllit i glasfiber är att introducera Al2O3 för att ersätta aluminiumpulver, vilket minskar kostnaderna och förbättrar den mekaniska styrkan hos glasfibern. En medium-aluminiumpyrofyllit med en Al2O3-massfraktion på 16%-22% föredras; alltför höga eller låga Al2O3-massfraktioner påverkar produktionsprocessen avsevärt.

 

1.2 Kaolin

Kaolin tillhandahåller huvudsakligen SiO2 och Al2O3 vid tillverkning av glasfiber. Glasfiberföretag i Europa och Amerika använder oftast utvald eller högkvalitativ-kaolin istället för pyrofyllit som råmaterial av glasfiber. I mitt land är kaolin huvudsakligen uppdelat i kol-kaolin och icke-kol-kaolin. Hård kaolin, med dess SiO2- och Al2O3-innehåll som uppfyller kraven för glasfiberråvaror, kan användas som en stabil och högkvalitativ-råvara för glasfiberproduktion genom att minska Fe2O3- och TiO2-innehållet genom förädlingstekniker som magnetisk separation och flotation, och genom att sänka COD-värdet genom kalcinering.

 

1,3 kvartssand

Kvartssand, även känd som kiseldioxidsand, består huvudsakligen av kiseldioxid och är en viktig råvara för nästan hundra industriprodukter, inklusive glas, elektronik och elektriska apparater. mitt land har rikliga kvartsresurser, inklusive naturliga kristaller, kvartssandsten, kvartsit, pulveriserad kvarts, venkvarts, naturlig kvartssand och granitpegmatitkvarts.

 

Kvartssand distribueras i de flesta provinser och regioner, men dess resurser är utspridda och produceras huvudsakligen i små och medelstora-områden. Viktiga inhemska kvartssandproducerande områden inkluderar: Donghai och Xinyi i Jiangsu-provinsen; Qichun i Hubeiprovinsen; Fengyang och Bengbu i Anhui-provinsen; Heyuan i provinsen Guangdong; Zhundong i Xinjiang-provinsen; Yinan i Shandongprovinsen; och Lingshou i Hebeiprovinsen.

 

1.4 Kemiska råvaror

De huvudsakliga kemiska råvarorna som används i glasfibertillverkningen inkluderar borsyra och soda, som används för att framställa limningsmedel. Vid tillverkning av glasfiber binder limningsmedel effektivt fibermonofilamenten till filament och förhindrar vidhäftning mellan-filament under avlindningen. De skyddar också fibrerna från slitage under olika tillverkningsstadier. Beroende på de olika processkraven för de formade produkterna ger limningsmedel vissa speciella egenskaper till fibrerna, såsom buntbarhet, hackbarhet och dispergerbarhet, och kan förbättra kompatibiliteten och vidhäftningen mellan fibrerna och hartsmatrisen.

 

2. Teknik för beredning av glasfiber

 

2.1 Tankugnsritningsmetod

Tankugnsdragningsmetoden är för närvarande huvudmetoden för glasfibertillverkning. Denna metod smälter glasråmaterial till smält glas i en hög-temperaturugn och drar sedan det smälta glaset till tunna filament genom en porös perforerad platta. Tankugnsdragningsmetoden har fördelar som hög produktionseffektivitet, stabil produktkvalitet och låg kostnad, och är den huvudsakliga glasfiberberedningstekniken i mitt land.

2.1.1 Råvaruberedning

De huvudsakliga råvarorna för glasfiber inkluderar pyrofyllit, sällsynta jordartsmetaller, kvartssand, kalksten, dolomit, borokalcit och boromagnesia. Dessa råvaror kräver strikt screening och bearbetning för att säkerställa deras renhet och kvalitet.

2.1.2 Smältprocess

Råvarorna blandas i en viss proportion och tillsätts sedan i en ugn för smältning. Ugnstemperaturen är vanligtvis mellan 1500 grader och 1600 grader. Kontinuerlig omrörning krävs under smältningsprocessen för att säkerställa enhetligheten hos det smälta glaset.

2.1.3 Fiberdragningsprocess

Fiberdragningsprocessen är ett avgörande steg i glasfiberproduktionen, som direkt påverkar den slutliga fiberns fysikaliska egenskaper, mekaniska egenskaper och produktionseffektivitet. Efter att det smälta glaset rinner ut ur ugnen dras det till fina filament genom en perforerad stencil. Öppningen och antalet hål i stencilen väljs i enlighet med den önskade diametern och utmatningen av glasfibern. Temperatur, hastighet och andra parametrar måste kontrolleras noggrant under fiberdragningsprocessen för att säkerställa kvaliteten på glasfibern. Rotationshastigheten under bearbetningen har störst inverkan på glasfiberlängden, följt av slurrymassfraktionen och bearbetningstiden, med deras inverkan relativt nära.

2.1.4 Vridningsprocess

Vridningsprocessen vid glasfibertillverkning påverkar direkt de mekaniska egenskaperna och processstabiliteten hos den slutliga fiberprodukten. Det råa filamentet, efter att ha bearbetats av den initiala twistern, måste uppnå en låg-tvinningsegenskap i en enda sträng för att underlätta efterföljande vävprocesser. Därför krävs exakt kontroll av de initiala twisterparametrarna, inklusive snodd, spänning och lindningshastighet, för att säkerställa att det erhållna färdiga garnet har de låga-tvinnaegenskaper som krävs.

2.2 Degelritningsmetod

Degeldragningsmetoden är en traditionell metod för framställning av glasfibrer. Denna metod går ut på att placera glasråvaran i en degel, smälta den till smält glas vid hög temperatur och sedan dra det smälta glaset till fina filament manuellt eller mekaniskt. Degeldragningsmetoden har fördelar som enkel utrustning och låg investering, men dess låga produktionseffektivitet och instabila produktkvalitet har lett till att den i stort sett fasas ut av storskaliga glasfibertillverkare.

2.2.1 Råvaruberedning

I likhet med tankugnsdragningsmetoden kräver också råmaterialen för degeldragningsmetoden strikt screening och bearbetning. Pyrofyllit, kvartssand, kalksten, borosilikat, soda och andra mineralråvaror måste blandas i en viss proportion för att förbereda en sats.

2.2.2 Smältprocess

Ovanstående råvaror placeras i en degel och smälts i en hög-temperaturugn. Kontinuerlig omrörning krävs under smältning för att förhindra att det smälta glaset separerar.

2.2.3 Ritningsprocess

Ritningsprocessen kan göras manuellt eller mekaniskt. Mekaniskt draget smält glas dras från en nedre perforator och bildar droppar. Dessa droppar styrs ned, tillåts stelna och buntas sedan ihop och lindas på en likformigt roterande lindningstrumma för att erhålla buntade fibrer. Rotationshastigheten för lindningstrumman bestämmer glasfiberns diameter; om en enkel-perforator används kan monofilamentfibrer erhållas. Temperatur, hastighet och andra parametrar måste kontrolleras noggrant under ritningsprocessen för att säkerställa kvaliteten på glasfibrerna.

3. Egenskaper hos glasfiber

3.1 Hög styrka

Glasfiber har en styrka som vida överstiger vanligt glas, med en draghållfasthet som når över 1000 MPa. Det är ett utmärkt strukturmaterial som överträffar många metaller. Detta tillåter glasfiber att motstå större påfrestningar i förstärkta kompositmaterial, vilket förbättrar både styrka och styvhet. Till exempel, inom biltillverkning kan glasfiberarmerad plast ersätta vissa metalldelar, vilket minskar fordonets vikt samtidigt som strukturell styrka bibehålls.

3.2 Korrosionsbeständighet

Glasfiber har utmärkt korrosionsbeständighet, vilket möjliggör lång-användning i tuffa miljöer som syror, alkalier och salter. Detta gör att den kan bibehålla stabil prestanda även under svåra förhållanden, vilket förlänger produktens livslängd. Inom kemiska och miljömässiga områden kan glasfiberprodukter, såsom rör och lagringstankar, motstå olika korrosiva medier, vilket säkerställer säkerhet och stabilitet i produktionsprocesser.

3.3 Bra isolering

Glasfiber är ett utmärkt isoleringsmaterial med hög resistivitet och dielektrisk hållfasthet. Detta gör att den används i stor utsträckning inom de elektriska och elektroniska områdena, till exempel vid tillverkning av isoleringsskikt för ledningar och kablar, och som inkapslingsmaterial för elektroniska komponenter. 3.4 Värmebeständighet: Glasfiber har hög värmebeständighet och bibehåller stabil prestanda inom ett visst temperaturintervall. Generellt kan dess-driftstemperatur på lång sikt nå 200-300 grader, och dess korttidsdriftstemperatur kan till och med vara högre.

I miljöer med hög-temperatur, som flygmotorer och industriugnar, kan glasfiberförstärkta kompositer ersätta vissa metallmaterial och uppfylla kraven för arbetsförhållanden med hög-temperatur.

3.5 Lättvikt

Glasfiber har en låg densitet, cirka 2,5-2,7 g/cm³, mycket lättare än stål. Detta gör glasfiber lättare i vikt för samma volym, vilket hjälper till att minska produktens vikt och förbättrar portabiliteten och transporteffektiviteten.

Till exempel inom flyg- och rymdområdet kan användningen av glasfiberförstärkta kompositer avsevärt minska flygplanens vikt, förbättra bränsleeffektiviteten och förbättra flygprestanda.