Tudta, hogy az üvegszál a kulcsfontosságú összetevője a műszaki műanyagok acélvázának elkészítésének?

A műszaki műanyagok ipari alkalmazásokban használt, nagy szilárdságú{0}} műanyagok, amelyeket nagy szilárdság, nagy merevség, méretstabilitás és kúszásállóság jellemez. A műszaki műanyagok ezen tulajdonságai nem csak a műanyag gyanta tulajdonságaiból fakadnak, hanem – ami talán még fontosabb – aüveggyapota műanyagba beépített alkatrész. Az üvegszál a mérnöki műanyagok "acélja és vázaként" működik, hasonlóan a beton erősítőacéljához. Jellemzően lúg-mentes üvegszálat használnak a műanyaggyártáshoz, amely hosszú, rövid és lapos formában kapható. Az üvegszál ezen különböző formái eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

 

A módosított műanyagiparban általánosan előforduló üvegszál összetétele és formája szerint osztályozható:

 

Kémiai összetétel szerint osztályozva

Alkáli{0}}mentes üvegszál (E üvegszál): lúgtartalom<1%, balanced insulation, strength, and water resistance, highest production volume; used in wind turbine blades, PCBs, and plastic modification.

 

Közepes-alkáli üvegszál (C üvegszál): Lúgtartalom 6%-12%, jó savállóság, gyengébb szigetelés, alacsony költség; kémiai korrózióvédelemben és aszfalt vízszigetelésben használják.

 

Osztályozás morfológia szerint

Folyamatos, sodratlan hosszú üvegszál: Kötegbe húzott és tekercsbe tekercselt üvegszálak textilfeldolgozáshoz és szerkezeti megerősítéshez;

Aprított üvegszál: Üvegszálas tekercs, amelyet felületkezelés után aprítanak; a műanyagok módosítására és megerősítésére használt fő száltípus;

Síküvegszál: Különleges típusú üvegszál, amelynek elliptikus keresztmetszete{0}}a húzási folyamat során szabályozott; hosszú és vágott formában is kapható. Az alkalmazásokban egyedülálló teljesítményjellemzőket mutat.

 

Hogyan hozza létre az üvegszál a műanyag "acél és vas vázát"?

 

A fő oka annak, hogy az üvegszál a műszaki műanyagok tökéletes partnere, abban rejlik, hogy képes kompenzálni a tiszta műanyag gyanták teljesítménybeli hiányosságait a szinergikus „szál{0}}gyanta” hatás és a kohéziós erőátvitel révén.

 

Mechanikai erősítés: A műanyagokhoz "acélrudak" hozzáadásához hasonlóan a szakítószilárdság 20%-ról 100%-ra növelhető, és az ütésállóság akár a fémek szintjét is megközelítheti;

 

Deformációval szembeni ellenállás: Megakadályozza a gyanta zsugorodását, így a termékek kevésbé hajlamosak a magas hőmérsékleten és feszültség alatti deformálódásra, a zsugorodási sebességet minimum 0,15%-ra szabályozzák;

 

Költségkiegyenlítés: A tisztán műszaki műanyagokhoz képest a szálerősítésű{0}} anyagok alacsonyabb költségek mellett magas teljesítménykövetelményeket tudnak elérni. Például a fém hosszú üvegszálas PA-val való helyettesítése az autóalkatrészekben 50%-kal csökkenti a tömeget, miközben 30%-kal csökkenti a költségeket.

 

Melyek a különböző típusú üvegszálak egyedi tulajdonságai a műanyagokban?

 

Az üvegszál különböző formái azonban jelentősen eltérő hatást fejtenek ki a műanyagokra. A megfelelő típus kiválasztása megkétszerezheti a termék teljesítményét; a rossz típus kiválasztása olyan problémákat okozhat, mint például a szabaddá váló üvegszálak és a könnyű törés. Az általánosan használt üvegszálak főként hosszú üvegszálakat, rövid üvegszálakat és síküvegszálakat tartalmaznak, amelyek morfológiájukban, teljesítményükben, feldolgozási módszereikben és alkalmazási forgatókönyveiben jelentősen eltérnek egymástól.

 

A hosszú üvegszálak "tömör acélrudakként" működnek, folyamatos hálózatot alkotva a gyantán belül, hatékonyan átadva a feszültséget. Emiatt ütőszilárdságuk 50-100%-kal nagyobb, mint a rövid üvegszálaké.

 

A rövid üvegszálak "zúzott kőként" viselkednek, egyenletesen eloszlanak, de korlátozott hosszúságúak, és alkalmasak nagy izotrópiát igénylő alkalmazásokhoz.

 

A síküvegszálak ezzel szemben „vékony acéllemezként” működnek, vastagságuk 3–10 μm, szélessége 50–200 μm. Ez 3-5-ször nagyobb érintkezési felületet tesz lehetővé a gyantával, mint a kerek üvegszálaké, közvetlenül egy szinttel javítva a felület simaságát.

 

Megjelenési jellemzők

① Lapos üvegszálas PC

Lapos, szalagszerű szerkezetének köszönhetően a PC-gyantával való érintkezési felület 3-5-ször nagyobb, mint az azonos tömegű kerek üvegszálé, ami simább átmenetet eredményez a szál és a gyanta felülete között. A speciális húzási eljárással elért alacsony felületi érdesség mellett a késztermék felületi fényessége (60 fokos szögben mérve) magas.

 

② Rövid üvegszálas PC

A rövid és egyenletesen eloszló szálak gyengédebb fényszórást eredményeznek. A kerek keresztmetszetű szál és a gyanta határfelületén azonban még mindig vannak enyhe visszaverődések, ami valamivel alacsonyabb fényességhez vezet, mint a síküvegszálé, jellemzően 70 és 80 között. A lebegő szálhatás magasabb követelményeket támaszt az öntési folyamattal szemben.

 

③ Hosszú üvegszálas PC

A hosszú szálak (6-12 mm) hajlamosak a helyi aggregációra a feldolgozás során, és a szál-gyanta felületen apró rések vannak a "csontváz-effektus" miatt. A fény ezeken a területeken diffúz visszaverődésen megy keresztül, ami mindössze 50-60 fényességet eredményez, enyhén matt felülettel. Ez jobban megfelel a funkcionális termékekhez, például a gépészeti gépházakhoz.

Mechanikai tulajdonságok

 

Minél hosszabb az üvegszál a műanyagban, annál több kötési pont van az üvegszál és a gyanta között, ami jobb szilárdságot eredményez.

 

A hosszú üvegszálas műanyagok vitathatatlanul az "erő bajnokainak" tekinthetők. Az adatok azt mutatják, hogy ugyanazon tartalom mellett a hosszú üvegszállal erősített PA szakítószilárdsága 20-30%-kal nagyobb, mint a rövid üvegszálaké, és a hornyolt ütőszilárdsága 50-60%-kal nagyobb, így különösen alkalmas a hosszú távú igénybevételnek kitett alkatrészekhez, például autóipari lökhárítókhoz és motorventilátor lapátokhoz.

 

A rövid üvegszál az "egyensúlyban" jeleskedik. Bár a szilárdsága valamivel kisebb, de jó izotrópiával rendelkezik, minimális teljesítménykülönbséggel minden irányban, így alkalmas precíziós alkatrészekhez, mint például fogaskerekek és csatlakozók.

 

A lapos üvegszál viszont kissé javítja az "oldalsó szívósságot". A lapos üvegszál erősítésű szilikon kopolimer PC mobiltelefon burkolatban történő használata 40%-kal javítja a leejtési ellenállást, és elkerüli a "kitett üvegszál" hibáit.

Méretstabilitás

A hosszú üvegszálak erős "csontváz-hatást" mutatnak, amely hatékonyan tartja a gyantát a helyén, ami 0,15%-os zsugorodást eredményez az áramlás irányában. A függőleges irányú zsugorodásban azonban jelentős különbségek mutatkoznak, így a nagy-felületű lapos panelek hajlamosak a vetemedésre.

 

A rövid üvegszálak egyenletesebben zsugorodnak, így alkalmasak kis és közepes méretű{0}}alkatrészekhez.

 

A síküvegszálak lapos szerkezetükkel kiegyensúlyozottabban szabályozzák a{0}}síkbeli zsugorodást, így ideális választás az autók belső paneljeihez.