Coneixes les aplicacions i les tècniques de preparació de la fibra de vidre?

Amb l'avenç continu de la tecnologia, les persones tenen requisits cada cop més alts per al rendiment dels materials.Fibra de vidre, com a reforç de material compost important, s'ha utilitzat àmpliament en camps de-fabricació d'equips de gamma alta com ara l'aeroespacial, l'automoció, la construcció i l'electrònica a causa de les seves excel·lents propietats, com ara el mòdul elevat, el pes lleuger i la resistència a la radiació. Entendre la tecnologia de preparació i les aplicacions de la fibra de vidre és de gran importància per promoure el desenvolupament d'indústries relacionades.

 

1. Matèries primeres de fibra de vidre

 

La fibra de vidre és un material inorgànic no metàl·lic-d'alt rendiment, compost principalment per SiO2, Al2O3, CaO i MgO, que representa aproximadament el 90% de la composició de la fibra. Es compon principalment de matèries primeres minerals naturals com ara pirofil·lita, caolí, sorra de quars, pedra calcària, dolomita, borocalcita i boromagnesita. Aquestes matèries primeres minerals es trituren en pols de mineral segons una fórmula específica, es barregen amb matèries primeres químiques com l'àcid bòric i la cendra de sosa, i després es fabriquen mitjançant processos com ara la fusió a alta -temperatura en un forn de tanc i el trefil de fibra.

 

Des del punt de vista de la composició dels costos de producció de fibra de vidre, la pirofil·lita, la sorra de quars, la pedra calcària i altres matèries primeres minerals representen aproximadament el 21,7% del cost, amb la pirofil·lita al voltant d'un-terç, i la sorra de quars i la pedra calcària juntes també representen una part determinada.

 

1.1 Pirofil·lita

La pirofil·lita és un mineral d'argila d'aluminosilicat en capes amb una estructura cristal·lina 2:1 i la fórmula química Al2[Si4O10](OH)2. L'objectiu principal de l'ús de pirofil·lita en fibra de vidre és introduir Al2O3 per substituir la pols d'alumini, reduint costos i millorant la resistència mecànica de la fibra de vidre. Es prefereix una pirofilita d'alumini mitjana- amb una fracció de massa d'Al2O3 del 16%-22%; les fraccions massiques d'Al2O3 excessivament altes o baixes afecten significativament el procés de producció.

 

1.2 Caolí

El caolí proporciona principalment SiO2 i Al2O3 en la producció de fibra de vidre. Les empreses de fibra de vidre d'Europa i Amèrica utilitzen principalment caolí seleccionat o d'-alta qualitat en lloc de pirofil·lita com a matèries primeres de fibra de vidre. Al meu país, el caolí es divideix principalment en caolí de la sèrie-carbó i caolí de la sèrie-no carbó-. El caolí dur, amb el seu contingut de SiO2 i Al2O3 que compleix els requisits de les matèries primeres de fibra de vidre, es pot utilitzar com a matèria primera estable i d'alta qualitat-per a la producció de fibra de vidre reduint el contingut de Fe2O3 i TiO2 mitjançant tecnologies de benefici com la separació magnètica i la flotació, i reduint el valor de DQO mitjançant la calcinació.

 

1.3 Sorra de quars

La sorra de quars, també coneguda com a sorra de sílice, es compon principalment de diòxid de silici i és una matèria primera important per a prop d'un centenar de productes industrials, inclosos vidre, electrònica i aparells elèctrics. el meu país té abundants recursos de quars, com ara cristall natural, pedra sorrenca de quars, quarsita, quars en pols, quars de veta, sorra de quars natural i quars pegmatita de granit.

 

La sorra de quars es distribueix a la majoria de províncies i regions, però els seus recursos estan dispersos i es produeixen principalment en àrees petites i mitjanes{0}}. Les principals àrees domèstiques de producció de sorra de quars inclouen: Donghai i Xinyi a la província de Jiangsu; Qichun a la província de Hubei; Fengyang i Bengbu a la província d'Anhui; Heyuan a la província de Guangdong; Zhundong a la província de Xinjiang; Yinan a la província de Shandong; i Lingshou a la província de Hebei.

 

1.4 Matèries primeres químiques

Les principals matèries primeres químiques utilitzades en la producció de fibra de vidre inclouen l'àcid bòric i la sosa, que s'utilitzen per preparar agents d'encolat. En la producció de fibra de vidre, els agents de col·locació uneixen eficaçment els monofilaments de fibra en filaments i eviten l'adhesió entre filaments durant el desenrotllament. També protegeixen les fibres del desgast durant les diferents etapes de fabricació. Depenent dels diferents requisits del procés dels productes formats, els agents de col·locació imparteixen certes propietats especials a les fibres, com ara la capacitat d'agrupament, la trituració i la dispersibilitat, i poden millorar la compatibilitat i l'adhesió entre les fibres i la matriu de resina.

 

2. Tecnologia de preparació de fibra de vidre

 

2.1 Mètode de dibuix del forn de tanc

El mètode de dibuix del forn de tanc és actualment el principal mètode per a la producció de fibra de vidre. Aquest mètode fon les matèries primeres de vidre en vidre fos en un forn d'-alta temperatura, i després dibuixa el vidre fos en filaments prims a través d'una placa perforada porosa. El mètode de dibuix del forn de tanc té avantatges com ara una alta eficiència de producció, una qualitat estable del producte i un baix cost, i és la principal tecnologia de preparació de fibra de vidre al meu país.

2.1.1 Preparació de la matèria primera

Les principals matèries primeres per a la fibra de vidre inclouen pirofil·lita, elements de terres rares, sorra de quars, pedra calcària, dolomita, borocalcita i boromagnèsia. Aquestes matèries primeres requereixen un estricte cribratge i processament per garantir la seva puresa i qualitat.

2.1.2 Procés de fusió

Les matèries primeres es barregen en una determinada proporció i després s'afegeixen a un forn per fondre. La temperatura del forn és generalment entre 1500 i 1600 graus. Es requereix una agitació contínua durant el procés de fusió per garantir la uniformitat del vidre fos.

2.1.3 Procés d'estirat de fibra

El procés de tret de fibra és un pas crucial en la producció de fibra de vidre, que afecta directament les propietats físiques, les propietats mecàniques i l'eficiència de producció de la fibra final. Després que el vidre fos flueixi fora del forn, es dibuixa en filaments fins a través d'una plantilla perforada. L'obertura i el nombre de forats de la plantilla es seleccionen d'acord amb el diàmetre requerit i la sortida de la fibra de vidre. La temperatura, la velocitat i altres paràmetres s'han de controlar acuradament durant el procés de tret de fibra per garantir la qualitat de la fibra de vidre. La velocitat de rotació durant el processament té el major impacte en la longitud de la fibra de vidre, seguida de la fracció de massa de purins i el temps de processament, amb la seva influència relativament propera.

2.1.4 Procés de torsió

El procés de torsió en la producció de fibra de vidre afecta directament les propietats mecàniques i l'estabilitat del procés del producte final de fibra. El filament en brut, després de ser processat pel torçador inicial, ha d'aconseguir una característica de torsió baixa-en un sol fil per facilitar els processos de teixit posteriors. Per tant, cal un control precís dels paràmetres inicials del retorçador, com ara la torsió, la tensió i la velocitat de bobinat, per assegurar-se que el fil acabat obtingut té les característiques de baixa-torsió requerides.

2.2 Mètode de dibuix del gresol

El mètode de dibuix del gresol és un mètode tradicional per preparar fibres de vidre. Aquest mètode consisteix a col·locar la matèria primera de vidre en un gresol, fondre-la en vidre fos a alta temperatura i després extreure el vidre fos en filaments fins manualment o mecànicament. El mètode de dibuix del gresol té avantatges, com ara un equip senzill i una inversió baixa, però la seva baixa eficiència de producció i la qualitat del producte inestable han fet que els fabricants de fibra de vidre a gran-eliminin gradualment.

2.2.1 Preparació de la matèria primera

De manera similar al mètode de dibuix del forn de tancs, les matèries primeres per al mètode de dibuix del gresol també requereixen un estricte cribratge i processament. La pirofil·lita, la sorra de quars, la pedra calcària, el borosilicat, la sosa i altres matèries primeres minerals s'han de barrejar en una determinada proporció per preparar un lot.

2.2.2 Procés de fusió

Les matèries primeres anteriors es col·loquen en un gresol i es fonen en un -forn d'alta temperatura. Es requereix una agitació contínua durant la fusió per evitar que el vidre fos es separi.

2.2.3 Procés de dibuix

El procés de dibuix es pot fer manualment o mecànicament. El vidre fos extret mecànicament s'extreu d'un perforador inferior, formant gotes. Aquestes gotes es guien cap avall, es deixen solidificar, i després s'agrupen i s'enrotllen sobre un tambor de bobina que gira uniformement per obtenir fibres agrupades. La velocitat de rotació del tambor de bobinatge determina el diàmetre de la fibra de vidre; si s'utilitza un-perforador d'un sol forat, es poden obtenir fibres monofilaments. La temperatura, la velocitat i altres paràmetres s'han de controlar acuradament durant el procés de dibuix per garantir la qualitat de les fibres de vidre.

3. Característiques de la fibra de vidre

3.1 Alta resistència

La fibra de vidre té una resistència molt superior a la del vidre normal, amb una resistència a la tracció que arriba als 1000 MPa. És un excel·lent material estructural, superant molts metalls. Això permet que la fibra de vidre suporti una major tensió en materials compostos reforçats, millorant tant la resistència com la rigidesa. Per exemple, en la fabricació d'automòbils, els plàstics reforçats amb fibra de vidre poden substituir algunes peces metàl·liques, reduint el pes del vehicle alhora que mantenen la resistència estructural.

3.2 Resistència a la corrosió

La fibra de vidre té una excel·lent resistència a la corrosió, la qual cosa permet un ús-a llarg termini en entorns durs com ara àcids, àlcalis i sals. Això li permet mantenir un rendiment estable fins i tot en condicions dures, allargant la vida útil del producte. En els camps químics i ambientals, els productes de fibra de vidre, com ara canonades i dipòsits d'emmagatzematge, poden suportar diversos mitjans corrosius, garantint la seguretat i l'estabilitat dels processos de producció.

3.3 Bon aïllament

La fibra de vidre és un excel·lent material aïllant amb alta resistivitat i força dielèctrica. Això fa que sigui àmpliament utilitzat en els camps elèctric i electrònic, com ara en la fabricació de capes d'aïllament per a cables i cables, i com a materials d'encapsulació per a components electrònics. 3.4 Resistència a la calor: la fibra de vidre té una alta resistència a la calor, mantenint un rendiment estable dins d'un determinat rang de temperatura. En general, la seva temperatura de funcionament-a llarg termini pot arribar als 200-300 graus i la seva temperatura de funcionament a curt termini fins i tot pot ser més alta.

En entorns d'alta-temperatura, com ara motors-aeronàutics i forns industrials, els compostos reforçats amb fibra de vidre poden substituir alguns materials metàl·lics, complint els requisits de les condicions de treball d'alta-temperatura.

3.5 Pes lleuger

La fibra de vidre té una baixa densitat, aproximadament 2,5-2,7 g/cm³, molt més lleugera que l'acer. Això fa que la fibra de vidre sigui més lleugera per al mateix volum, cosa que ajuda a reduir el pes del producte i millora la portabilitat i l'eficiència del transport.

Per exemple, en el camp aeroespacial, l'ús de compostos reforçats amb fibra de vidre pot reduir significativament el pes de l'avió, millorar l'eficiència del combustible i millorar el rendiment del vol.