Mis on klaaskiud ja millised on selle tootmispõhimõtted?

Lühidalt:klaaskiudvalmistatakse klaasi sulatamisel ja selle kiududeks tõmbamisel, mis on murdosa juuksekarva paksusest. See ühendab klaasi kõvaduse ja korrosioonikindluse looduslike kiudude paindlikkuse ja punutavusega, muutes selle tänapäeval kõige laialdasemalt kasutatavaks ja kuluefektiivsemaks{1}}kiudmaterjaliks.

 

Võimalik, et te pole seda otseselt näinud, kuid olete seda peaaegu kindlasti kasutanud-see on teie telefoniümbrises, vannis, tuuleturbiini labades ja isegi seinte isolatsioonikihis.

 

I. Mis täpselt on klaaskiud?

 

Klaaskiu keemiline olemus ei erine põhimõtteliselt meie igapäevaselt kasutatavatest klaaspudelitest ja akendest. Selle põhikomponent on ränidioksiid (SiO₂), mis on kombineeritud oksiididega, nagu alumiiniumoksiid, kaltsiumoksiid ja booroksiid. Erinevus seisneb selle vormis: tavaline klaas on plokiline ja rabe; samas kui klaaskiud tõmmatakse ülipeenteks kiududeks, mille läbimõõt on vaid 3-24 mikromeetrit, läbib selle kvalitatiivse muutuse-muutub see painutatavaks, punutavaks ja seda saab kombineerida vaiguga, säilitades samas klaasi eelised, nagu kõrge temperatuurikindlus, korrosioonikindlus ja elektriisolatsioon.

 

Üks klaaskiust monofilament on ligikaudu 1/20 kuni 1/5 juuksekarva läbimõõdust. Nende monokiudude sidumisel ja kudumisel saadakse erinevat tüüpi klaaskiudtooteid, nagu klaaskiudriie ja klaaskiudmatt.

 

II. Kuidas seda tehakse?

 

Peamine tootmismeetod on paakahju tõmbamise protsess, mis üldiselt järgmine:

 

. Sulamine: looduslikud mineraalsed toorained, nagu kvartsliiv, lubjakivi ja borosilikaat, lisatakse paakahju kindlas vahekorras ja sulatatakse sulaklaasiks kõrgel temperatuuril umbes 1400 kraadi.

 

. Joonistus: sulaklaas voolab läbi plaatinasulamist deflektori plaadi põhjas (sadu kuni tuhandete perforatsioonidega), voolab gravitatsiooni mõjul välja ning venitatakse ja jahutatakse suure kiirusega tõmbemasinaga, tahkudes koheselt pidevateks kiududeks.

 

. Impregneerimine: tõmmatud kiud kaetakse kohe immutusainega, mis kaitseb kiude, suurendab pehmust ja parandab kokkusobivust vaikudega.

 

. Järel-töötlemine: olenevalt rakendusest töödeldakse seda sellisteks toodeteks nagu keeramata heide, tükeldatud kiud, klaaskiudriie ja klaaskiudmatt.

 

Selle protsessi sära seisneb tõsiasjas, et klaas, materjal, mis "murdub vähimagi puudutusega", väheneb pärast mikroni{0}}suurusteks kiududeks muutmist oluliselt sisemiste defektide arvu. Järelikult ületab selle tõmbetugevus palju plokkklaasi -üksiku klaaskiudhõõgniidi tõmbetugevus ulatuda 2000–4000 MPa-ni, mis on 2–3 korda suurem kui tavalisel terasel.

 

III. Miks on klaaskiud nii populaarne?

 

Selle peamised eelised saab kokku võtta kuue sõnaga: kerge, tugev, vastupidav ja odav.

 

Kerge: klaaskiu tihedus on ligikaudu 2,5-2,6 g/cm³, alumiiniumist (2,7) kergem ja terase tihedusest (7,8) alla ühe kolmandiku.

Tugev: selle tõmbetugevus ületab palju terase oma. Kombineerituna vaiguga (st "klaaskiud/FRP") ületab selle eritugevus (tugevuse/tiheduse suhe) täielikult traditsiooniliste metallide oma.

 

Vastupidav: korrosioonikindel-, kõrge-temperatuurikindel (töötemperatuur kuni 250-280 kraadi) ja ilmastikukindel, ei roosteta ega mädane.

Hind: võrreldes süsinikkiuga (ligikaudu 100{2}}200 RMB/kg) maksab klaaskiud vaid 6–15 RMB/kg, pakkudes äärmiselt kõrget kuluefektiivsust.

Lisaks on sellel suurepärane elektriisolatsioon, soojusisolatsioon, madal veeimavus ja disainitavus (jõudlust saab kontrollida kiu suuna ja paigutusmeetodi reguleerimisega).

 

IV. Kus kasutatakse klaaskiudu?

 

Selle rakendused on väga laiad. Siin on mõned kõige levinumad:

 

3C tootekestad: mõnede sülearvutite ja tahvelarvutite korpused kasutavad klaaskiuga{1}}tugevdatud komposiitmaterjale, mis on tugevamad kui puhas plast ja kergemad kui metall.

 

Konstruktsioon: Klaaskiuga tugevdatud tsement (GRC), veekindlate membraanide alusmaterjal ja seina isolatsioonikihid (klaaskiudvill).

 

Transport: Klaaskiudu kasutatakse laialdaselt autode kaitseraudades, veoautode kattes ja laevakeredes.

 

Sport: algtaseme{0}}õngede, suuskade ja sulgpallireketite alusmaterjaliks on sageli klaaskiud.

 

Kokkuvõte

 

Klaaskiu olemus seisneb selles, et "kiu{0}}tõmbamise" protsess muudab klaasi "haprast" materjalist "painduvaks tugevdusmaterjaliks".