Jeste li upoznati s primjenom i tehnikama pripreme stakloplastike?

Uz kontinuirani napredak tehnologije, ljudi imaju sve veće zahtjeve za materijalnim performansama.Staklena vlakna, kao važan kompozitni materijal za ojačanje, naširoko se koristi u oblastima proizvodnje vrhunske{0}}opreme kao što su zrakoplovstvo, automobilska industrija, građevinarstvo i elektronika zbog svojih odličnih svojstava kao što su visoki modul, mala težina i otpornost na zračenje. Razumijevanje tehnologije pripreme i primjene staklenih vlakana od velikog je značaja za promicanje razvoja srodnih industrija.

 

1. Sirovine od staklenih vlakana

 

Staklena vlakna su neorganski nemetalni materijal visokih -performansi-, uglavnom se sastoji od SiO2, Al2O3, CaO i MgO, što čini približno 90% sastava vlakana. Sastoji se prvenstveno od prirodnih mineralnih sirovina kao što su pirofilit, kaolin, kvarcni pijesak, krečnjak, dolomit, borokalcit i boromagnezit. Ove mineralne sirovine se melju u prah rude prema specifičnoj formuli, pomiješaju se s hemijskim sirovinama kao što su borna kiselina i soda pepeo, a zatim se proizvode kroz procese kao što su -topljenje na visokim temperaturama u peći u rezervoaru i izvlačenje vlakana.

 

Sa stanovišta troškovnog sastava proizvodnje stakloplastike, pirofilit, kvarcni pijesak, krečnjak i druge mineralne sirovine čine oko 21,7% troškova, pri čemu pirofilit čini oko jednu-trećinu, a kvarcni pijesak i krečnjak zajedno također čine određeni udio.

 

1.1 Pirofilit

Pirofilit je slojeviti mineral aluminosilikatne gline sa kristalnom strukturom 2:1 i hemijskom formulom Al2[Si4O10](OH)2. Glavna svrha upotrebe pirofilita u staklenim vlaknima je uvođenje Al2O3 za zamjenu aluminijskog praha, smanjenje troškova i poboljšanje mehaničke čvrstoće stakloplastike. Poželjan je srednji{9}}aluminijum pirofilit sa Al2O3 masenim udjelom od 16%-22%; previsoke ili niske masene frakcije Al2O3 značajno utiču na proces proizvodnje.

 

1.2 Kaolin

Kaolin uglavnom obezbeđuje SiO2 i Al2O3 u proizvodnji fiberglasa. Kompanije od stakloplastike u Evropi i Americi uglavnom koriste odabrani ili visoko{4}}kvalitetni kaolin umjesto pirofilita kao sirovinu za fiberglas. U mojoj zemlji, kaolin se uglavnom dijeli na kaolin-serije uglja i kaolin bez{7}}uglja-serije. Tvrdi kaolin, sa sadržajem SiO2 i Al2O3 koji ispunjava zahtjeve za sirovine od staklenih vlakana, može se koristiti kao stabilna i visoko{13}}kvalitetna sirovina za proizvodnju staklenih vlakana smanjenjem sadržaja Fe2O3 i TiO2 kroz tehnologije obogaćivanja kao što su magnetna separacija i flotacija, te smanjenjem vrijednosti COD-a kroz kalcinaciju.

 

1.3 Kvarcni pijesak

Kvarcni pijesak, također poznat kao silicijum pijesak, uglavnom se sastoji od silicijum dioksida i važna je sirovina za gotovo stotinu industrijskih proizvoda, uključujući staklo, elektroniku i električne uređaje. moja zemlja ima bogate resurse kvarca, uključujući prirodni kristal, kvarcni pješčenjak, kvarcit, kvarc u prahu, venski kvarc, prirodni kvarcni pijesak i granitni pegmatit kvarc.

 

Kvarcni pijesak je rasprostranjen u većini provincija i regija, ali njegovi resursi su rasuti i uglavnom se proizvode u malim i srednjim{0}}područjima. Glavna područja za proizvodnju kvarcnog pijeska su: Donghai i Xinyi u provinciji Jiangsu; Qichun u provinciji Hubei; Fengyang i Bengbu u provinciji Anhui; Heyuan u provinciji Guangdong; Zhundong u provinciji Xinjiang; Yinan u provinciji Shandong; i Lingshou u provinciji Hebei.

 

1.4 Hemijske sirovine

Glavne hemijske sirovine koje se koriste u proizvodnji staklenih vlakana su borna kiselina i soda pepeo, koji se koriste za pripremu agensa za dimenzionisanje. U proizvodnji staklenih vlakana, sredstva za dimenzioniranje efikasno spajaju monofilamente vlakana u filamente i sprečavaju adheziju između filamenata tokom odmotavanja. Oni također štite vlakna od habanja tokom različitih faza proizvodnje. Ovisno o različitim zahtjevima procesa formiranih proizvoda, sredstva za dimenzioniranje daju vlaknima određena posebna svojstva, kao što su snopljivost, sposobnost usitnjavanja i disperzibilnost, i mogu poboljšati kompatibilnost i prianjanje između vlakana i smolne matrice.

 

2. Tehnologija pripreme staklenih vlakana

 

2.1 Metoda crtanja peći u rezervoaru

Metoda izvlačenja u tank peći trenutno je glavna metoda za proizvodnju staklenih vlakana. Ova metoda topi staklene sirovine u rastopljeno staklo u peći na visokoj-temperaturi, a zatim uvlači rastopljeno staklo u tanke filamente kroz poroznu perforiranu ploču. Metoda izvlačenja u peći u rezervoaru ima prednosti kao što su visoka efikasnost proizvodnje, stabilan kvalitet proizvoda i niska cena i glavna je tehnologija pripreme staklenih vlakana u mojoj zemlji.

2.1.1 Priprema sirovina

Glavne sirovine za staklena vlakna uključuju pirofilit, rijetke zemlje, kvarcni pijesak, krečnjak, dolomit, boralcit i boromagneziju. Ove sirovine zahtijevaju strogi pregled i obradu kako bi se osigurala njihova čistoća i kvalitet.

2.1.2 Proces topljenja

Sirovine se miješaju u određenom omjeru i zatim dodaju u peć za topljenje. Temperatura peći je uglavnom između 1500 stepeni i 1600 stepeni. Potrebno je neprekidno mešanje tokom procesa topljenja kako bi se osigurala ujednačenost rastaljenog stakla.

2.1.3 Proces crtanja vlakana

Proces izvlačenja vlakana je ključni korak u proizvodnji staklenih vlakana, koji direktno utiče na fizička svojstva, mehanička svojstva i efikasnost proizvodnje finalnog vlakna. Nakon što istopljeno staklo iscuri iz peći, uvlači se u fine filamente kroz perforiranu šablonu. Otvor i broj rupa u šabloni odabiru se prema potrebnom promjeru i izlaznoj snazi ​​staklenog vlakna. Temperatura, brzina i drugi parametri moraju se pažljivo kontrolisati tokom procesa izvlačenja vlakana kako bi se osigurao kvalitet staklenih vlakana. Brzina rotacije pri preradi ima najveći uticaj na dužinu staklenih vlakana, a zatim na maseni udio suspenzije i vrijeme obrade, pri čemu je njihov utjecaj relativno blizak.

2.1.4 Proces uvijanja

Proces uvrtanja u proizvodnji staklenih vlakana direktno utiče na mehanička svojstva i procesnu stabilnost finalnog proizvoda od vlakana. Sirovi filament, nakon što je obrađen početnim uvijačem, treba postići nisku karakteristiku-uvijanja u jednoj niti kako bi se olakšao naknadni proces tkanja. Stoga je potrebna precizna kontrola početnih parametara uvijanja, uključujući uvijanje, napetost i brzinu namotavanja, kako bi se osiguralo da dobijeno gotovo pređe ima potrebne karakteristike niske-uvijanja.

2.2 Metoda crtanja lončića

Metoda izvlačenja iz lončića je tradicionalna metoda za pripremu staklenih vlakana. Ova metoda uključuje stavljanje staklene sirovine u lončić, njeno topljenje u rastopljeno staklo na visokoj temperaturi, a zatim ručno ili mehanički uvlačenje rastaljenog stakla u fine filamente. Metoda izvlačenja iz lončića ima prednosti kao što su jednostavna oprema i niska ulaganja, ali njena niska efikasnost proizvodnje i nestabilan kvalitet proizvoda doveli su do toga da su ga u velikoj mjeri-proizvođači staklenih vlakana ukinuli.

2.2.1 Priprema sirovina

Slično metodi izvlačenja u tank peći, sirovine za metodu izvlačenja iz lončića takođe zahtevaju strogu selekciju i obradu. Pirofilit, kvarcni pijesak, krečnjak, borosilikat, soda i druge mineralne sirovine moraju se pomiješati u određenom omjeru za pripremu šarže.

2.2.2 Proces topljenja

Gore navedene sirovine se stavljaju u lončić i tope u peći na visokoj{0}}temperaturi. Potrebno je stalno mešanje tokom topljenja kako bi se sprečilo odvajanje rastopljenog stakla.

2.2.3 Proces crtanja

Proces crtanja se može obaviti ručno ili mehanički. Mehanički izvučeno rastopljeno staklo se izvlači iz donjeg perforatora, formirajući kapljice. Ove kapljice se vode prema dolje, ostavljaju da se stvrdnu, a zatim spajaju zajedno i namotaju na ravnomjerno rotirajući bubanj za namotavanje kako bi se dobila vlakna u snopu. Brzina rotacije bubnja za namotavanje određuje prečnik staklenog vlakna; ako se koristi perforator sa jednom-otvorom, mogu se dobiti monofilamentna vlakna. Temperatura, brzina i drugi parametri moraju se pažljivo kontrolisati tokom procesa izvlačenja kako bi se osigurao kvalitet staklenih vlakana.

3. Karakteristike staklenih vlakana

3.1 Visoka čvrstoća

Staklena vlakna imaju čvrstoću koja je daleko veća od običnog stakla, a zatezna čvrstoća dostiže preko 1000 MPa. Odličan je konstrukcijski materijal, koji nadmašuje mnoge metale. Ovo omogućava staklenim vlaknima da izdrže veće naprezanje u ojačanim kompozitnim materijalima, poboljšavajući i čvrstoću i krutost. Na primjer, u proizvodnji automobila, plastika ojačana staklenim vlaknima može zamijeniti neke metalne dijelove, smanjujući težinu vozila uz zadržavanje čvrstoće strukture.

3.2 Otpornost na koroziju

Staklena vlakna posjeduju odličnu otpornost na koroziju, što omogućava dugotrajnu-upotrebu u teškim okruženjima kao što su kiseline, baze i soli. To mu omogućava da održi stabilne performanse čak iu teškim uvjetima, produžavajući vijek trajanja proizvoda. U hemijskim i ekološkim poljima, proizvodi od staklenih vlakana, kao što su cijevi i rezervoari za skladištenje, mogu izdržati različite korozivne medije, osiguravajući sigurnost i stabilnost proizvodnih procesa.

3.3 Dobra izolacija

Staklena vlakna su odličan izolacijski materijal visoke otpornosti i dielektrične čvrstoće. To ga čini široko korištenim u električnim i elektronskim poljima, kao što je proizvodnja izolacijskih slojeva za žice i kablove, te kao materijali za kapsuliranje elektronskih komponenti. 3.4 Otpornost na toplinu: Staklena vlakna posjeduju visoku otpornost na toplinu, održavajući stabilne performanse unutar određenog temperaturnog raspona. Općenito, njegova dugotrajna radna temperatura-može dostići 200-300 stepeni, a kratkoročna radna temperatura može biti čak i viša.

U okruženjima s visokim{0}}temperaturama, kao što su aero-motori i industrijske peći, kompoziti ojačani staklenim vlaknima mogu zamijeniti neke metalne materijale, ispunjavajući zahtjeve radnih uvjeta na visokim{2}}ima.

3.5 Lagana

Staklena vlakna imaju malu gustinu, otprilike 2,5-2,7 g/cm³, mnogo lakše od čelika. Ovo čini staklena vlakna lakšima za istu zapreminu, što pomaže u smanjenju težine proizvoda i poboljšava prenosivost i efikasnost transporta.

Na primjer, u vazduhoplovstvu, upotreba kompozita ojačanih staklenim vlaknima može značajno smanjiti težinu aviona, poboljšati efikasnost goriva i poboljšati performanse leta.