Ismeri az üvegszál alkalmazási és előkészítési technikáit?

A technológia folyamatos fejlődésével az emberek egyre magasabb követelményeket támasztanak az anyagok teljesítőképességével szemben.Üvegszál, mint fontos kompozit anyagerősítő, széles körben használták a csúcsminőségű{0}}berendezések gyártási területein, mint például a repülőgépgyártás, az autóipar, az építőipar és az elektronika, köszönhetően kiváló tulajdonságainak, például a nagy modulusnak, a könnyű súlynak és a sugárzásállóságnak. Az üvegszál előállítási technológiájának és alkalmazási területeinek ismerete nagy jelentőséggel bír a kapcsolódó iparágak fejlődésének elősegítése szempontjából.

 

1. Üvegszálas nyersanyagok

 

Az üvegszál egy nagy -teljesítményű szervetlen nem-fémes anyag, amely főként SiO2-ból, Al2O3-ból, CaO-ból és MgO-ból áll, és a szálösszetétel körülbelül 90%-át teszi ki. Elsősorban természetes ásványi nyersanyagokból áll, mint például pirofillit, kaolin, kvarchomok, mészkő, dolomit, borokalcit és boromagnezit. Ezeket az ásványi nyersanyagokat meghatározott képlet szerint ércporrá őrlik, vegyi alapanyagokkal, például bórsavval és szódabikarbónával összekeverik, majd olyan eljárásokkal állítják elő, mint például a magas hőmérsékletű tartálykemencében történő olvasztás és a szálhúzás.

 

Az üvegszál gyártási költségének összetétele szempontjából a pirofillit, kvarchomok, mészkő és egyéb ásványi nyersanyagok a költségek körülbelül 21,7%-át teszik ki, a pirofillit körülbelül egy-harmadát, valamint a kvarchomok és a mészkő együttesen is egy bizonyos részt.

 

1.1 Pirofillit

A pirofillit egy réteges alumínium-szilikát agyagásvány, amelynek kristályos szerkezete 2:1, kémiai képlete Al2[Si4O10](OH)2. A pirofillit üvegszálban való felhasználásának fő célja az Al2O3 bevezetése az alumíniumpor helyettesítésére, csökkentve a költségeket és javítva az üvegszál mechanikai szilárdságát. Előnyös egy közepes -alumínium-pirofillit, amelynek Al2O3 tömeghányada 16-22%; a túl magas vagy alacsony Al2O3 tömegfrakciók jelentősen befolyásolják a gyártási folyamatot.

 

1.2 Kaolin

A kaolin elsősorban SiO2-t és Al2O3-at biztosít az üvegszálgyártásban. Az üvegszálas gyártók Európában és Amerikában többnyire válogatott vagy jó minőségű kaolint használnak a pirofillit helyett üvegszál-alapanyagként. Hazámban a kaolint főként szén-sorozatú kaolinra és nem-szén-sorozatú kaolinra osztják. A kemény kaolin SiO2- és Al2O3-tartalmával megfelel az üvegszál-alapanyagokkal szemben támasztott követelményeknek, stabil és jó minőségű alapanyagként használható az üvegszálgyártáshoz, mivel a Fe2O3- és TiO2-tartalmat dúsítási technológiákkal, például mágneses elválasztással és flotációval csökkentik, valamint a KOI-értéket kalcinációval csökkentik.

 

1.3 Kvarchomok

A kvarchomok, más néven szilícium-dioxid főként szilícium-dioxidból áll, és közel száz ipari termék, köztük üveg, elektronikai és elektromos készülékek fontos alapanyaga. hazám bőséges kvarckészlettel rendelkezik, beleértve a természetes kristályt, kvarchomokkövet, kvarcit, porított kvarcot, vénás kvarcot, természetes kvarchomokot és gránit pegmatit kvarcot.

 

A kvarchomok a legtöbb tartományban és régióban elterjedt, de forrásai elszórtan találhatók, és főként kis és közepes méretű{0}}területeken termelik. A főbb hazai kvarchomok-termelő területek a következők: Donghai és Xinyi Jiangsu tartományban; Qichun Hubei tartományban; Fengyang és Bengbu Anhui tartományban; Heyuan Guangdong tartományban; Zhundong Xinjiang tartományban; Yinan Shandong tartományban; és Lingshou Hebei tartományban.

 

1.4 Vegyi nyersanyagok

Az üvegszálgyártás fő vegyi alapanyagai a bórsav és a szódabikarbóna, amelyeket enyvezőszerek előállítására használnak. Az üvegszál gyártása során az enyvezőszerek hatékonyan kötik szálakká a szálak monofiljait, és megakadályozzák a szálak közötti tapadást a letekercselés során. Ezenkívül megvédik a szálakat a kopástól a gyártás különböző szakaszaiban. Az enyvezőszerek a formázott termékek eltérő eljárási követelményeitől függően bizonyos speciális tulajdonságokat kölcsönöznek a szálaknak, mint például kötegelőképesség, apríthatóság és diszpergálhatóság, valamint javíthatják a szálak és a gyantamátrix közötti kompatibilitást és adhéziót.

 

2. Üvegszál-előkészítési technológia

 

2.1 Tartályos kemence rajzolási módszere

A tartálykemencés húzási módszer jelenleg az üvegszálgyártás fő módszere. Ez a módszer az üvegnyersanyagokat magas hőmérsékletű kemencében olvadt üveggé olvasztja, majd az olvadt üveget egy porózus perforált lemezen keresztül vékony szálakká húzza fel. A tartályos kemence húzási módszerének olyan előnyei vannak, mint a magas termelési hatékonyság, a stabil termékminőség és az alacsony költség, és ez a fő üvegszál-előkészítési technológia országomban.

2.1.1 Nyersanyag-előkészítés

Az üvegszál fő nyersanyagai a pirofillit, a ritkaföldfémek, a kvarchomok, a mészkő, a dolomit, a borokalcit és a boromagnézia. Ezek a nyersanyagok szigorú szűrést és feldolgozást igényelnek tisztaságuk és minőségük biztosítása érdekében.

2.1.2 Olvadási folyamat

A nyersanyagokat meghatározott arányban összekeverik, majd olvasztásra kemencébe adják. A kemence hőmérséklete általában 1500 és 1600 fok között van. Az olvasztási folyamat során folyamatos keverés szükséges az olvadt üveg egyenletességének biztosításához.

2.1.3 Szálhúzási folyamat

A szálhúzási folyamat az üvegszálgyártás döntő lépése, amely közvetlenül befolyásolja a végső szál fizikai tulajdonságait, mechanikai tulajdonságait és gyártási hatékonyságát. Miután az olvadt üveg kifolyik a kemencéből, egy perforált sablonon keresztül finom szálakká húzzák. A stencilen lévő nyílást és a lyukak számát az üvegszál kívánt átmérőjének és teljesítményének megfelelően választják ki. A hőmérsékletet, a sebességet és az egyéb paramétereket gondosan ellenőrizni kell a szálhúzási folyamat során, hogy biztosítsák az üvegszál minőségét. A feldolgozás során a forgási sebesség a legnagyobb hatással az üvegszál hosszára, ezt követi a hígtrágya tömegfrakciója és a feldolgozási idő, ezek befolyása viszonylag szoros.

2.1.4 Csavarási folyamat

Az üvegszál-gyártás során a csavarási folyamat közvetlenül befolyásolja a szálvégtermék mechanikai tulajdonságait és folyamatstabilitását. A nyers szálnak, miután a kezdeti sodróval feldolgozták, alacsony -csavarási jellemzőt kell elérnie egyetlen szálban, hogy megkönnyítse a további szövési folyamatokat. Ezért a kezdeti csavarási paraméterek pontos szabályozására van szükség, beleértve a sodrást, a feszességet és a tekercselési sebességet, hogy a kapott kész fonal rendelkezzen a szükséges alacsony -csavarási jellemzőkkel.

2.2 Tégelyrajzolási módszer

A tégelyhúzási módszer az üvegszálak előállításának hagyományos módszere. Ez a módszer abból áll, hogy az üvegnyersanyagot tégelybe helyezik, magas hőmérsékleten olvadt üveggé olvasztják, majd az olvadt üveget kézzel vagy mechanikusan finom szálakká húzzák. A tégelyhúzási módszernek olyan előnyei vannak, mint az egyszerű berendezés és az alacsony befektetés, de alacsony gyártási hatékonysága és instabil termékminősége oda vezetett, hogy a nagy-üvegszálgyártók nagyrészt megszüntették.

2.2.1 Nyersanyag-előkészítés

A tartálykemencés húzómódszerhez hasonlóan a tégelyhúzó módszer nyersanyagai is szigorú szűrést és feldolgozást igényelnek. A pirofillitet, kvarchomokot, mészkövet, boroszilikátot, szódabikarbónát és egyéb ásványi nyersanyagokat bizonyos arányban össze kell keverni egy tétel elkészítéséhez.

2.2.2 Olvadási folyamat

A fenti nyersanyagokat tégelybe helyezik, és magas hőmérsékletű kemencében{0}}olvasztják. Az olvasztás során folyamatos keverés szükséges, hogy megakadályozzuk az olvadt üveg szétválását.

2.2.3 Rajzolási folyamat

A rajzolási folyamat történhet manuálisan vagy mechanikusan. A mechanikusan húzott olvadt üveget egy alsó perforátorból szívják ki, cseppeket képezve. Ezeket a cseppeket lefelé vezetik, hagyják megszilárdulni, majd összekötözik, és egy egyenletesen forgó tekercsdobra tekerik, hogy kötegelt szálakat kapjanak. A tekercsdob forgási sebessége határozza meg az üvegszál átmérőjét; ha egy-lyukú perforátort használunk, monofil szálak nyerhetők. A hőmérsékletet, a sebességet és az egyéb paramétereket gondosan ellenőrizni kell a húzási folyamat során, hogy biztosítsák az üvegszálak minőségét.

3. Üvegszál jellemzői

3.1 Nagy szilárdság

Az üvegszál szilárdsága messze meghaladja a közönséges üvegét, szakítószilárdsága pedig meghaladja az 1000 MPa-t. Kiváló szerkezeti anyag, sok fémet felülmúl. Ez lehetővé teszi, hogy az üvegszál nagyobb igénybevételnek ellenálljon a megerősített kompozit anyagokban, javítva a szilárdságot és a merevséget. Például az autógyártásban az üvegszál erősítésű műanyagok helyettesíthetnek egyes fémalkatrészeket, csökkentve a jármű tömegét, miközben megtartják a szerkezeti szilárdságot.

3.2 Korrózióállóság

Az üvegszál kiváló korrózióállósággal rendelkezik, ami lehetővé teszi a hosszú távú{0}}használatot zord környezetben, például savakban, lúgokban és sókban. Ez lehetővé teszi a stabil teljesítmény fenntartását még zord körülmények között is, meghosszabbítva a termék élettartamát. Kémiai és környezetvédelmi területen az üvegszálas termékek, például a csövek és a tárolótartályok ellenállnak a különböző korrozív közegeknek, így biztosítva a gyártási folyamatok biztonságát és stabilitását.

3.3 Jó szigetelés

Az üvegszál kiváló szigetelőanyag, nagy ellenállással és dielektromos szilárdsággal. Emiatt széles körben használják az elektromos és elektronikai területeken, például vezetékek és kábelek szigetelőrétegeinek gyártásában, valamint elektronikus alkatrészek kapszulázóanyagaként. 3.4 Hőállóság: Az üvegszál nagy hőállósággal rendelkezik, így bizonyos hőmérsékleti tartományon belül stabil teljesítményt tart fenn. Általában a hosszú távú-üzemi hőmérséklete elérheti a 200-300 fokot, rövid távú üzemi hőmérséklete pedig még magasabb is lehet.

Magas-hőmérsékletű környezetben, például repülőgép--motorokban és ipari kemencékben az üvegszállal megerősített kompozitok helyettesíthetnek bizonyos fémanyagokat, megfelelve a magas hőmérsékletű munkakörülmények -követelményeinek.

3.5 Könnyű

Az üvegszál alacsony sűrűségű, körülbelül 2,5-2,7 g/cm³, sokkal könnyebb, mint az acél. Ez az üvegszálat könnyebbé teszi azonos térfogat mellett, ami segít csökkenteni a termék súlyát, valamint javítja a hordozhatóságot és a szállítási hatékonyságot.

Például a repülőgépiparban az üvegszál erősítésű kompozitok használata jelentősen csökkentheti a repülőgépek tömegét, javíthatja az üzemanyag-hatékonyságot és javíthatja a repülési teljesítményt.