Jeste li upoznati s primjenom i tehnikama pripreme stakloplastike?

Sa stalnim napretkom tehnologije, ljudi imaju sve veće zahtjeve za performanse materijala.Staklena vlakna, kao važno pojačanje od kompozitnog materijala, naširoko se koristi u-poljima proizvodnje vrhunske opreme kao što su zrakoplovstvo, automobilska industrija, građevinarstvo i elektronika zbog svojih izvrsnih svojstava kao što su visoki modul, mala težina i otpornost na zračenje. Razumijevanje tehnologije pripreme i primjene staklenih vlakana od velike je važnosti za promicanje razvoja povezanih industrija.

 

1. Sirovine od staklenih vlakana

 

Staklena vlakna su anorganski nemetalni-materijal visokih performansi, koji se uglavnom sastoji od SiO2, Al2O3, CaO i MgO, što čini približno 90% sastava vlakana. Primarno se sastoji od prirodnih mineralnih sirovina kao što su pirofilit, kaolin, kvarcni pijesak, vapnenac, dolomit, borokalcit i boromagnezit. Ove mineralne sirovine melju se u prah rude prema specifičnoj formuli, miješaju s kemijskim sirovinama kao što su borna kiselina i natrijev pepeo, a zatim se proizvode procesima kao što su visoko-temperaturno taljenje u peći u spremniku i izvlačenje vlakana.

 

Iz perspektive sastava troškova proizvodnje stakloplastike, pirofilit, kvarcni pijesak, vapnenac i druge mineralne sirovine čine približno 21,7% troškova, pri čemu pirofilit čini oko jednu-trećinu, a kvarcni pijesak i vapnenac zajedno također čine određeni udio.

 

1.1 Pirofilit

Pirofilit je slojeviti alumosilikatni glineni mineral kristalne strukture 2:1 i kemijske formule Al2[Si4O10](OH)2. Glavna svrha korištenja pirofilita u staklenim vlaknima je uvođenje Al2O3 za zamjenu aluminijskog praha, smanjenje troškova i poboljšanje mehaničke čvrstoće staklenih vlakana. Poželjan je srednji{9}}aluminijev pirofilit s masenim udjelom Al2O3 od 16%-22%; pretjerano visoki ili niski maseni udjeli Al2O3 značajno utječu na proces proizvodnje.

 

1.2 Kaolin

Kaolin uglavnom daje SiO2 i Al2O3 u proizvodnji stakloplastike. Tvrtke za stakloplastike u Europi i Americi uglavnom koriste odabrani ili visoko{4}}kvalitetni kaolin umjesto pirofilita kao sirovine za stakloplastike. U mojoj zemlji, kaolin se uglavnom dijeli na kaolin iz serije ugljen-i kaolin koji nije-ugljen-. Tvrdi kaolin, sa svojim 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 pomoću tehnologija obogaćivanja kao što su magnetska separacija i flotacija, te smanjenjem COD vrijednosti kroz kalcinaciju.

 

1.3 Kvarcni pijesak

Kvarcni pijesak, poznat i kao silikatni pijesak, uglavnom se sastoji od silicijeva 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, žilni kvarc, prirodni kvarcni pijesak i granitni pegmatit kvarc.

 

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

 

1.4 Kemijske sirovine

Glavne kemijske sirovine koje se koriste u proizvodnji staklenih vlakana uključuju bornu kiselinu i natrijevu sodu, koje se koriste za pripremu sredstava za klejenje. U proizvodnji staklenih vlakana, sredstva za klejenje učinkovito povezuju monofilamente vlakana u filamente i sprječavaju prianjanje između filamenata tijekom odmatanja. Oni također štite vlakna od trošenja tijekom različitih faza proizvodnje. Ovisno o različitim procesnim zahtjevima oblikovanih proizvoda, sredstva za klejenje daju određena posebna svojstva vlaknima, kao što su sposobnost vezivanja, sjeckanja i disperzibilnosti, te mogu poboljšati kompatibilnost i adheziju između vlakana i matrice smole.

 

2. Tehnologija pripreme staklenih vlakana

 

2.1 Metoda crtanja rezervoarske peći

Metoda izvlačenja spremnika peći trenutno je glavna metoda za proizvodnju staklenih vlakana. Ova metoda topi staklene sirovine u rastaljeno staklo u visoko{1}}temperaturnoj peći, a zatim izvlači rastaljeno staklo u tanke filamente kroz poroznu perforiranu ploču. Metoda izvlačenja peći u spremniku ima prednosti kao što su visoka proizvodna učinkovitost, stabilna kvaliteta proizvoda i niska cijena te je glavna tehnologija pripreme staklenih vlakana u mojoj zemlji.

2.1.1 Priprema sirovina

Glavne sirovine za staklena vlakna uključuju pirofilit, elemente rijetke zemlje, kvarcni pijesak, vapnenac, dolomit, borokalcit i boromagnezit. Ove sirovine zahtijevaju strogu provjeru i obradu kako bi se osigurala njihova čistoća i kvaliteta.

2.1.2 Proces taljenja

Sirovine se miješaju u određenom omjeru i zatim dodaju u peć za topljenje. Temperatura peći je općenito između 1500 stupnjeva i 1600 stupnjeva. Tijekom procesa topljenja potrebno je kontinuirano miješanje kako bi se osigurala ujednačenost rastaljenog stakla.

2.1.3 Proces izvlačenja vlakana

Proces izvlačenja vlakana ključni je korak u proizvodnji staklenih vlakana, koji izravno utječe na fizikalna svojstva, mehanička svojstva i učinkovitost proizvodnje konačnog vlakna. Nakon što rastaljeno staklo iscuri iz peći, izvlači se u fine filamente kroz perforiranu šablonu. Otvor blende i broj rupa u šabloni odabiru se prema potrebnom promjeru i izlazu staklenih vlakana. Temperatura, brzina i drugi parametri moraju se pažljivo kontrolirati tijekom procesa izvlačenja vlakana kako bi se osigurala kvaliteta staklenih vlakana. Najveći utjecaj na duljinu staklenih vlakana ima brzina rotacije tijekom obrade, zatim maseni udio kaše i vrijeme obrade, čiji je utjecaj relativno blizak.

2.1.4 Proces uvijanja

Proces upredanja u proizvodnji staklenih vlakana izravno utječe na mehanička svojstva i stabilnost procesa konačnog proizvoda od vlakana. Sirovi filament, nakon što ga obradi početni upredač, mora postići nisko-karakteristiku upredanja u jednoj niti kako bi se olakšali kasniji procesi tkanja. Stoga je potrebna precizna kontrola početnih parametara upredača, uključujući uvijanje, napetost i brzinu namotavanja, kako bi se osiguralo da dobivena gotova pređa ima potrebne karakteristike niskog{3}}uvijanja.

2.2 Metoda izvlačenja lonca

Metoda izvlačenja u lončiću tradicionalna je metoda za pripremu staklenih vlakana. Ova metoda uključuje stavljanje staklene sirovine u lončić, topljenje u rastaljeno staklo na visokoj temperaturi, a zatim ručno ili mehanički izvlačenje rastaljenog stakla u fine filamente. Metoda izvlačenja u lončiću ima prednosti kao što su jednostavna oprema i niska ulaganja, ali njena niska proizvodna učinkovitost i nestabilna kvaliteta proizvoda doveli su do toga da su je veliki -proizvođači staklenih vlakana uglavnom postupno ukinuli.

2.2.1 Priprema sirovina

Slično metodi izvlačenja u peći u spremniku, sirovine za metodu izvlačenja u lončiću također zahtijevaju strogi pregled i obradu. Pirofilit, kvarcni pijesak, vapnenac, borosilikat, soda pepeo i druge mineralne sirovine potrebno je pomiješati u određenom omjeru za pripremu šarže.

2.2.2 Proces taljenja

Gore navedene sirovine stavljaju se u lončić i tope u visoko{0}}temperaturnoj peći. Tijekom topljenja potrebno je kontinuirano miješanje kako bi se spriječilo odvajanje rastaljenog stakla.

2.2.3 Proces crtanja

Proces crtanja može se obaviti ručno ili strojno. Mehanički izvučeno rastaljeno staklo izvlači se iz donjeg perforatora, stvarajući kapljice. Te se kapljice usmjeravaju prema dolje, ostavljaju da se skruću, a zatim se skupljaju u snopove i namotaju na jednoliko rotirajući bubanj za namatanje kako bi se dobila snop vlakana. Brzina rotacije bubnja za namatanje određuje promjer staklenih vlakana; ako se koristi perforator s jednom-rupom, mogu se dobiti monofilamentna vlakna. Temperatura, brzina i drugi parametri moraju se pažljivo kontrolirati tijekom procesa izvlačenja kako bi se osigurala kvaliteta staklenih vlakana.

3. Karakteristike staklenih vlakana

3.1 Visoka čvrstoća

Staklena vlakna imaju čvrstoću daleko veću od običnog stakla, s vlačnom čvrstoćom koja doseže preko 1000 MPa. To je izvrstan strukturni materijal koji nadmašuje mnoge metale. To omogućuje staklenim vlaknima da izdrže veća opterećenja u ojačanim kompozitnim materijalima, poboljšavajući 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 izvrsnu otpornost na koroziju, što omogućuje dugotrajnu-upotrebu u teškim okruženjima kao što su kiseline, lužine i soli. To mu omogućuje održavanje stabilnih performansi čak i u teškim uvjetima, produžujući životni vijek proizvoda. U kemijskom i ekološkom području proizvodi od staklenih vlakana, kao što su cijevi i spremnici za skladištenje, mogu izdržati različite korozivne medije, osiguravajući sigurnost i stabilnost proizvodnih procesa.

3.3 Dobra izolacija

Staklena vlakna su izvrstan izolacijski materijal s visokim otporom i dielektričnom čvrstoćom. Zbog toga se naširoko koristi u električnim i elektroničkim poljima, kao što je proizvodnja izolacijskih slojeva za žice i kabele i kao materijal za kapsuliranje elektroničkih 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 doseći 200-300 stupnjeva, a njegova kratkoročna radna temperatura može biti čak i viša.

U okruženjima s visokom-temperaturom, kao što su zrakoplovni-motori i industrijske peći, kompoziti ojačani staklenim vlaknima mogu zamijeniti neke metalne materijale, ispunjavajući zahtjeve radnih uvjeta-na visokim temperaturama.

3.5 Lagan

Staklena vlakna imaju nisku gustoću, otprilike 2,5-2,7 g/cm³, mnogo su lakša od čelika. Zbog toga su staklena vlakna lakša za isti volumen, što pomaže smanjiti težinu proizvoda i poboljšava prenosivost i učinkovitost transporta.

Na primjer, u području zrakoplovstva, korištenje kompozita ojačanih staklenim vlaknima može značajno smanjiti težinu zrakoplova, poboljšati učinkovitost goriva i poboljšati performanse leta.