Glasfaser (auch buchstabierte Glasfaser) ist ein Material, das aus zahlreichen äußerst feinen Fasern des Glases besteht.

Glassmakers überall in der Geschichte haben mit Glasfasern experimentiert, aber die Massenfertigung der Glasfaser wurde nur möglich mit der Erfindung der feineren Maschinenbearbeitung gemacht. 1893 hat Edward Drummond Libbey ein Kleid auf der Kolumbianischen Ausstellung In der Welt ausgestellt, die Glasfasern mit dem Diameter und der Textur von Seidenfasern vereinigt. Das wurde zuerst von der populären Bühne-Schauspielerin der Zeit Georgia Cayvan getragen. Glasfasern können auch natürlich als das Haar von Pele vorkommen.

Glaswolle, die als "Glasfaser" heute jedoch allgemein bekannt ist, wurde 1938 von Russell Games Slayter von Owens-Pökeln als ein als Isolierung zu verwendendes Material erfunden. Es wird unter dem Handelsnamen Fiberglas auf den Markt gebracht, der eine genericized Handelsmarke geworden ist.

Glasfaser wird als ein Dämmstoff allgemein verwendet. Es wird auch als ein Verstärkungsagent für viele Polymer-Produkte verwendet; ein sehr starkes und leichtes Zusammensetzungsmaterial des faserverstärkten Polymers (FRP) zu bilden, hat glasverstärkten Plastik (GRP) genannt, der populär als "Glasfaser" bekannt ist. Glasfaser hat grob vergleichbare Eigenschaften zu anderen Fasern wie Polymer und Kohlenstoff-Faser. Obwohl nicht so stark oder starr wie Kohlenstoff-Faser, es viel preiswerter und bedeutsam weniger spröde ist.

Faser-Bildung

Glasfaser wird gebildet, wenn dünne Ufer des Kieselerde-basierten oder anderen Formulierungsglases in viele Fasern mit kleinen für die Textilverarbeitung passenden Diametern ausgestoßen werden. Die Technik der Heizung und Zeichnung des Glases in feine Fasern ist seit Millennien bekannt gewesen; jedoch ist der Gebrauch dieser Fasern für Textilanwendungen neuer. Bis zu dieser Zeit war die ganze Glasfaser als Heftklammer verfertigt worden (ein Begriff hat gepflegt, Trauben von kurzen Längen der Faser zu beschreiben). Die erste kommerzielle Produktion der Glasfaser war 1936. 1938 haben sich Owens-Illinois Glass Company und das Pökeln von Glasarbeiten angeschlossen, um Owens-Corning Fiberglas Corporation zu bilden. Als sich die zwei Gesellschaften angeschlossen haben, um Glasfaser zu erzeugen und zu fördern, haben sie dauernde Glühfaden-Glasfasern eingeführt. Das Owens-Pökeln ist noch der Hauptglasfaser-Erzeuger auf dem Markt heute.

Die Typen der meistens verwendeten Glasfaser sind hauptsächlich E-Glas (Alumino-Borosilikatglas mit weniger als 1 % w/w alkalische Oxyde, die hauptsächlich für glasverstärkten Plastik verwendet sind), sondern auch A-Glas (Glas der alkalischen Limone mit wenig oder keinem Bor-Oxyd), E-CR-glass (Alumino-Limone-Silikat mit weniger als 1 % w/w alkalische Oxyde, hat hohen sauren Widerstand), C-Glas (Glas der alkalischen Limone mit dem hohen Bor-Oxydinhalt, verwendet zum Beispiel für Glasstapelfasern), D-Glas (Borosilikatglas mit der hohen dielektrischen Konstante), R-Glas (alumino Silikat-Glas ohne MgO und CaO mit hohen mechanischen Voraussetzungen), und S-Glas (alumino Silikat-Glas ohne CaO, aber mit dem hohen Inhalt von MgO mit der hohen Zugbelastung).

Chemie

Die Basis von Textilrang-Glasfasern ist Kieselerde, SiO. In seiner reinen Form besteht es als ein Polymer, (SiO). Es hat keinen wahren Schmelzpunkt, aber erweicht sich bis zu 1200°C, wo es anfängt sich abzubauen. An 1713°C können sich die meisten Moleküle frei bewegen. Wenn das Glas ausgestoßen und schnell bei dieser Temperatur abgekühlt wird, wird es unfähig sein, eine bestellte Struktur zu bilden. Im Polymer bildet es Gruppen von SiO, die als ein Tetraeder mit dem Silikonatom am Zentrum und den vier Sauerstoff-Atomen an den Ecken konfiguriert werden. Diese Atome bilden dann ein an den Ecken verpfändetes Netz durch das Teilen der Sauerstoff-Atome.

Die gläsernen und kristallenen Staaten der Kieselerde (Glas und Quarz) haben ähnliche Energieniveaus auf einer molekularen Basis, auch andeutend, dass die glasige Form äußerst stabil ist. Um Kristallisierung zu veranlassen, muss sie zu Temperaturen oben 1200°C seit langen Zeitspannen geheizt werden.

Obwohl reine Kieselerde eine vollkommen lebensfähige Glas- und Glasfaser ist, muss sie mit bei sehr hohen Temperaturen gearbeitet werden, der ein Nachteil ist, wenn seine spezifischen chemischen Eigenschaften nicht erforderlich sind. Es ist üblich, Unreinheiten ins Glas in der Form anderer Materialien einzuführen, um seine Arbeitstemperatur zu senken. Diese Materialien geben auch verschiedene andere Eigenschaften dem Glas, das in verschiedenen Anwendungen vorteilhaft sein kann. Der erste Typ des für die Faser verwendeten Glases war Soda-Limone-Glas oder Ein Glas. Es ist gegen Alkali nicht sehr widerstandsfähig. Ein neuer Typ, E-Glas, wurde gebildet; das ist ein Alumino-Borosilikatglas, das Alkali frei ist (Das war die erste für die dauernde Bildung verwendete Glasformulierung. E-Glas setzt noch den grössten Teil aus der Glasfaser-Produktion in der Welt zusammen. Seine besonderen Bestandteile können sich ein bisschen im Prozentsatz unterscheiden, aber müssen innerhalb einer spezifischen Reihe fallen. Der Brief E wird verwendet, weil es ursprünglich für elektrische Anwendungen war. S-Glas ist eine Formulierung der hohen Kraft für den Gebrauch, wenn Zugbelastung das wichtigste Eigentum ist. C-Glas wurde entwickelt, um Angriff von Chemikalien, größtenteils Säuren zu widerstehen, die E-Glas zerstören. T-Glas ist eine nordamerikanische Variante des C-Glases. A-Glas ist ein Industriebegriff für das cullet Glas, häufig Flaschen, die in die Faser gemacht sind. AR-Glas ist gegen das Alkali widerstandsfähiges Glas. Die meisten Glasfasern haben Löslichkeit in Wasser beschränkt, aber sind vom pH sehr abhängig. Chlorid-Ionen werden auch angreifen und E-Glasoberflächen auflösen.

E-Glas schmilzt nicht wirklich, aber macht statt dessen den sich erweichenden Punkt weich, der "die Temperatur ist, bei der sich eine 235 Mm lange 0.55-0.77-Mm-Diameter-Faser, unter seinem eigenen Gewicht an 1 Mm/Minute, wenn aufgehoben, vertikal und geheizt im Verhältnis von 5°C pro Minute verlängert". Der Beanspruchungspunkt wird erreicht, wenn das Glas eine Viskosität von 10 Gleichgewicht hat. Der Ausglühen-Punkt, der die Temperatur ist, wo die inneren Betonungen auf eine annehmbare kommerzielle Grenze in 15 Minuten reduziert werden, wird durch eine Viskosität von 10 Gleichgewicht gekennzeichnet.

Eigenschaften

Thermisch

Glasfasern sind nützliche Thermalisolatoren wegen ihres hohen Verhältnisses der Fläche zum Gewicht. Jedoch macht die vergrößerte Fläche sie viel empfindlicher gegen den chemischen Angriff. Durch das Abfangen von Luft innerhalb ihrer machen Blöcke der Glasfaser gute Thermalisolierung, mit einem Thermalleitvermögen der Ordnung von 0.05 W / (M · K).

Dehnbar

Die Kraft des Glases wird gewöhnlich geprüft und wegen "reiner" oder ursprünglicher Fasern — diejenigen berichtet, die gerade verfertigt worden sind. Die frischsten, dünnsten Fasern sind weil am stärksten, je dünnere Fasern hämmerbarer sind. Mehr wird die Oberfläche, desto weniger das resultierende gekratzt. Weil Glas eine amorphe Struktur hat, sind seine Eigenschaften dasselbe entlang der Faser und über die Faser. Feuchtigkeit ist ein wichtiger Faktor in der Zugbelastung. Feuchtigkeit wird leicht adsorbiert, und kann mikroskopische Spalten und Oberflächendefekte schlechter machen, und Zähigkeit vermindern.

Im Gegensatz zur Kohlenstoff-Faser kann Glas mehr Verlängerung erleben, bevor es bricht. Es gibt eine Korrelation zwischen dem sich biegenden Diameter des Glühfadens und dem Glühfaden-Diameter. Die Viskosität des geschmolzenen Glases ist für den Produktionserfolg sehr wichtig. Während der Zeichnung (das Ziehen des Glases, um Faser-Kreisumfang zu reduzieren), muss die Viskosität relativ niedrig sein. Wenn es zu hoch ist, wird die Faser während der Zeichnung brechen. Jedoch, wenn es zu niedrig ist, wird das Glas Tröpfchen bilden, anstatt in die Faser herauszuziehen.

Fertigungsverfahren

Das Schmelzen

Es gibt zwei Haupttypen der Glasfaser-Fertigung und zwei Haupttypen des Glasfaser-Produktes. Erstens wird Faser entweder von einem direkten gemacht schmelzen Prozess oder ein Marmor schmelzen Prozess wieder. Beider Anfang mit den Rohstoffen in der festen Form. Die Materialien werden zusammen gemischt und in einem Brennofen geschmolzen. Dann, für den Marmorprozess, wird das geschmolzene Material geschert und in Marmore gerollt, die abgekühlt und paketiert werden. Die Marmore werden in die Faser Produktionsmöglichkeit gebracht, wo sie in eine Dose eingefügt und wiedergeschmolzen werden. Das geschmolzene Glas wird dazu ausgestoßen, buschig zu sein, in die Faser zu bildend. Im direkten schmelzen Prozess, das geschmolzene Glas im Brennofen geht Recht darauf, für die Bildung buschig zu sein.

Bildung

Der buschig seiende Teller ist der wichtigste Teil der Maschinerie, für die Faser zu machen. Das ist ein kleiner Metallbrennofen, der Schnauzen für die durch zu bildende Faser enthält. Es wird fast immer aus Platin gemacht, das mit dem Rhodium für die Beständigkeit beeinträchtigt ist. Platin wird verwendet, weil das Glas schmilzt, hat eine natürliche Sympathie für die Befeuchtung es. Als bushings zuerst verwendet wurden, waren sie 100-%-Platin, und das Glas hat benetzt so leicht buschig zu sein, es ist unter dem Teller nach dem Herausnehmen über die Schnauze gelaufen und hat auf der Unterseite angewachsen. Außerdem wegen seiner Kosten und der Tendenz, zu halten, wurde das Platin mit dem Rhodium beeinträchtigt. Im direkten schmelzen Prozess, die buschig seienden Aufschläge als ein Sammler für das geschmolzene Glas. Es wird ein bisschen geheizt, um das Glas bei der richtigen Temperatur für die Faser-Bildung zu behalten. Im Marmor schmelzen Prozess, die buschig seienden Taten mehr wie ein Brennofen, wie es mehr vom Material schmilzt.

Bushings sind der Hauptaufwand in der Glasfaser-Produktion. Das Schnauze-Design ist auch kritisch. Die Zahl von Schnauzen erstreckt sich von 200 bis 4000 in Vielfachen 200. Der wichtige Teil der Schnauze in der dauernden Glühfaden-Fertigung ist die Dicke seiner Wände im Ausgangsgebiet. Es wurde gefunden, dass das Einfügen einer gegenlangweiligen Angelegenheit hier Befeuchtung reduziert hat. Heute werden die Schnauzen entworfen, um eine minimale Dicke am Ausgang zu haben. Da Glas durch die Schnauze fließt, bildet es einen Fall, der vom Ende aufgehoben wird. Als es fällt, verlässt es einen Faden beigefügt durch den Meniskus der Schnauze, so lange die Viskosität in der richtigen Reihe für die Faser-Bildung ist. Das kleinere der Ringring der Schnauze oder je dünner die Wand am Ausgang, desto schneller sich der Fall formen und, und tiefer seine Tendenz zum nassen der vertikale Teil der Schnauze sinken wird. Die Oberflächenspannung des Glases ist, was die Bildung des Meniskus beeinflusst. Für das E-Glas sollten es ungefähr 400 mN pro M sein.

Die Verdünnung (Zeichnung) Geschwindigkeit ist im Schnauze-Design wichtig. Obwohl, diese Geschwindigkeit verlangsamend, rauere Faser machen kann, ist es unwirtschaftlich, um mit Geschwindigkeiten zu laufen, für die die Schnauzen nicht entworfen wurden.

Dauernder Glühfaden-Prozess

Im dauernden Glühfaden-Prozess nachdem wird die Faser gezogen, eine Größe wird angewandt. Diese Größe hilft, die Faser zu schützen, weil es Wunde auf eine Spule ist. Die besondere angewandte Größe bezieht sich auf den Endgebrauch. Während einige Größen Hilfe bearbeiten, lassen andere die Faser eine Sympathie für ein bestimmtes Harz haben, wenn die Faser in einer Zusammensetzung verwendet werden soll. Größe wird gewöhnlich an 0.5-2.0 % durch das Gewicht hinzugefügt. Das Winden findet dann um 1000 M pro Minute statt.

Stapelfaser-Prozess

Für die Stapelfaser-Produktion gibt es mehrere Weisen, die Faser zu verfertigen. Das Glas kann geblasen oder mit der Hitze oder dem Dampf nach dem Herausnehmen über die Bildungsmaschine gesprengt werden. Gewöhnlich werden diese Fasern in eine Art Matte gemacht. Der allgemeinste verwendete Prozess ist der Drehprozess. Hier geht das Glas in einen rotierenden Spinner ein, und wegen der Zentrifugalkraft wird horizontal ausgeworfen. Die Luftstrahlen stoßen es unten vertikal, und Binder wird angewandt. Dann ist die Matte vacuumed zu einem Schirm, und der Binder wird im Ofen geheilt.

Sicherheit

Glasfaser hat in der Beliebtheit seit der Entdeckung zugenommen, dass Asbest Krebs und seine nachfolgende Eliminierung von den meisten Produkten verursacht. Jedoch wird die Sicherheit der Glasfaser auch in Zweifel gezogen, weil Forschung zeigt, dass die Zusammensetzung dieses Materials (sind Asbest und Glasfaser beide Silikat-Fasern), ähnliche Giftigkeit als Asbest verursachen kann.

Studien der 1970er Jahre auf Ratten haben gefunden, dass das faserige Glas von weniger als 3 Mikrometern im Durchmesser und größer als 20 Mikrometer in der Länge ein "starkes Karzinogen" ist. Ebenfalls hat die Internationale Agentur für die Forschung über Krebs gefunden, dass, wie man vernünftig voraussehen kann, es "ein Karzinogen" 1990 ist. Die amerikanische Konferenz von Regierungsindustriehygienikern sagt andererseits, dass es ungenügende Beweise gibt, und dass Glasfaser in der Gruppe A4 ist: "Nicht klassifizierbar als ein menschliches Karzinogen".

North American Insulation Manufacturers Association (NAIMA) behauptet, dass Glasfaser von Asbest im Wesentlichen verschieden ist, da es statt des natürlich vorkommenden künstlich ist. Sie behaupten, dass sich Glasfaser "in den Lungen auflöst", während Asbest im Körper für das Leben bleibt. Obwohl sowohl Glasfaser als auch Asbest von Kieselerde-Glühfäden gemacht werden, behauptet NAIMA, dass Asbest wegen seiner kristallenen Struktur gefährlicher ist, die es veranlasst, in kleinere, gefährlichere Stücke zu kleben, die amerikanische Abteilung von Gesundheitsdiensten zitierend:

Eine 1998 Studie mit Ratten hat gefunden, dass der biopersistence von synthetischen Fasern nach einem Jahr 0.04-10 %, aber 27 % für amosite Asbest war. Wie man fand, waren Fasern, die länger angedauert haben, karzinogener.

Glasverstärkter Plastik

Glasverstärkter Plastik (GRP) ist ein zerlegbarer materieller oder faserverstärkter Plastik, der aus einem durch feine Glasfasern verstärkten Plastik gemacht ist. Wie Grafit-verstärkter Plastik wird das zerlegbare Material allgemein glasfaserverstärkt genannt. Das Glas kann in der Form einer gehackten Ufer-Matte (CSM) oder eines gewebten Stoffs sein.

Als mit vielen anderen zerlegbaren Materialien (wie Stahlbeton) handeln die zwei Materialien zusammen, jeder, die Defizite vom anderen überwindend. Wohingegen die Plastikharze im Druckladen stark und in der Zugbelastung relativ schwach sind, sind die Glasfasern in der Spannung sehr stark, aber neigen dazu, Kompression nicht zu widerstehen. Durch das Kombinieren der zwei Materialien wird GRP ein Material, das sowohl zusammenpressenden als auch dehnbaren Kräften gut widersteht. Die zwei Materialien können gleichförmig verwendet werden, oder das Glas kann in jene Teile der Struktur spezifisch gelegt werden, die dehnbare Lasten erfahren wird.

Gebrauch

Der Gebrauch für die regelmäßige Glasfaser schließt Matten, Thermalisolierung, elektrische Isolierung, Lärmschutz, Verstärkung von verschiedenen Materialien, Zeltstangen, Schallabsorption, Hitze - und gegen die Korrosion widerstandsfähige Stoffe, Stoffe der hohen Kraft, Stabhochspringen-Pole, Pfeile, Bögen und Armbrüste, lichtdurchlässige Deckungstafeln, Kraftfahrzeugkörper, Hockeyschläger, Surfbretter, Bootsrümpfe und Papierhonigwabe ein. Es ist zu medizinischen Zwecken in Würfen verwendet worden. Glasfaser wird umfassend verwendet, um FRP Zisternen und Behälter zu machen.

Rolle der Wiederverwertung in der Glasfaser-Herstellung

Hersteller der Glasfaser-Isolierung können wiederverwandtes Glas verwenden. Owens Glasfaser des Pökelns hat 40 % wiederverwandtes Glas. Ein Wiederverwertungsprogramm begonnen 2009 im Kansas City, Kansas, wird zerquetschtes wiederverwandtes Glas, genannt cullet zum Pökeln-Werk von Owens verladen, das es als Rohstoff für das Glasfaser-Bilden verwenden wird.

Siehe auch

• Basalt-Faser
• Kohlenstoff-Faser
• BS4994
• Zerlegbare Materialien
• Glasfaser, die formt
• Glühfaden-Band
• Gelcoat
• Glasfaser-Stahlbeton (GFRC oder GRC)
• Glasmikrobereich
• Glaswolle
• Glasfaserleiter
• Das Haar von Pele, natürlich vorkommende Glasfaser.

Zeichen und Verweisungen

Links

• Glasfaser und Gesundheit
• Internationale Geosynthetics Gesellschaft, Information über geotextiles und geosynthetics im Allgemeinen.