Klaaskiutööstuse uurimisaruanne: komposiitmaterjali mudel, tsükkel ja kasv eksisteerivad koos

1 Klaaskiust komposiitmaterjali mudel, mida rakendatakse erinevates rahvamajanduse valdkondades

1.1 Klaaskiud – suure jõudlusega anorgaaniline mittemetallist materjal

Klaaskiust suure jõudlusega materjalid, lai valik rakendusi.Klaaskiud on sündinud 1930. aastatel, on pürofülliidi, kvartsliiva, lubjakivi, dolomiidi, boriidi, boromiit ja muud peamised mineraalsed toorained ning boorhappe, sooda ja muude keemiliste toorainete tootmine anorgaanilistest mittemetallilistest materjalidest.Kerge kaal, kõrge tugevus, kõrge ja madala temperatuuritaluvus, korrosioonikindlus, soojusisolatsioon, leegiaeglusti, heli neeldumine, elektriisolatsioon ja muud suurepärased omadused ning teatud funktsionaalse disainiga on see suurepärane funktsionaalne materjal ja konstruktsioonimaterjal.Viimastel aastatel on klaaskiust termoplastist tugevdatud materjalid kiiresti arenenud ning uued tooted, nagu klaaskiuga tugevdatud ehitusmaterjalid, lühikesed ja pikad kiudmaterjalid, on saanud klaaskiutööstuse arengu uuteks tipphetkedeks.Klaaskiu kasutusala on laienenud traditsioonilistest tööstusvaldkondadest, nagu ehitusmaterjalid, elektroonikaseadmed, raudteetransiit, naftakeemia, autotööstus, uutele valdkondadele nagu lennundus, tuuleenergia tootmine, filtreerimine ja tolmu eemaldamine, keskkonnatehnika ja ookeaniehitus.

Klassifitseerimispõhimõte on erinev ja klaaskiu tüübid on erinevad.Vastavalt erinevale tootevormile ja tootmisprotsessile saab ettevõtte klaaskiust tooted jagada nelja kategooriasse heidetud, kedratud lõngast, kedratud lõngast ja kedratud lõngast.Roving hõlmab otselõnga, kihtlõnga ja lühikeseks lõigatud lõnga;Peenlõnga saab jagada esialgse keerdlõngaks, kahekordse keerdlõngaks, puistelõngaks ja otselõngaks.Roving toodete hulka kuuluvad mitmeteljeline kangas, ruuduline riie, vilt;Peenlõngatoodete hulka kuuluvad elektrooniline riie ja tööstuslik riie.Erinevate sobitatud maatriksvaigumaterjalide järgi saab selle jagada kahte kategooriasse termoreaktiivseks klaaskiuks ja termoplastseks klaaskiuks.

Termoreaktiivsete vaikude klaaskiuga sobivad maatriksvaigud on fenoolvaik, uurea-formaldehüüdvaik, epoksüvaik, küllastumata vaik, polüuretaan jne.Termoreaktiivvaik on enne kõvenemist lineaarse või hargnenud ahelaga polümeer ning pärast kuumkõvastumist tekivad molekulaarahelate vahel keemilised sidemed, millest saab kolmemõõtmeline võrkstruktuur, mis tekib üks kord ja mida enam kuumutada ei saa.Seda kasutatakse peamiselt valdkondades, kus on vaja saavutada soojusisolatsioon, kulumiskindlus, isolatsioon, kõrgepinge ja muud efektid, näiteks tuulelabad ja trükkplaadid.

Termoplastilise vaigu klaaskiuga sobivad maatriksvaigud on peamiselt polüolefiin, polüamiid, polüester, polükarbonaat, polüformaldehüüd ja nii edasi.Termoplastne vaik on toatemperatuuril suure molekulmassiga tahke aine, on lineaarne või mõne hargnenud ahelaga polümeer, molekulide vahel puudub ristsidumine, ainult van der Waalsi jõu või vesiniksideme abil, et üksteist meelitada.Vormimisprotsessis termoplastne vaik pehmendatakse ja voolab peale survekuumutamist, ilma keemilise ristsidumiseta ning seda saab vormis vormida ning vajaliku kujuga tooteid saab valmistada jahutamise teel.Kasutatakse peamiselt sitkuse, korrosioonikindluse, väsimuskindluse ja muude valdkonna mõjude saavutamiseks, nagu autotootmine, kodumasinad, elektroonikaseadmed, ehitusmaterjalid.Pärast termoplastsest klaaskiust komposiitmaterjali kõvenemist ja jahutamist võib see veel kuumutamisel voolavuseni jõuda ja sellel on hea taaskasutatavus.

Klaaskiu tootmise paakahju on peamine, tiigeltraadi tõmbamine, mis on järk-järgult turult eemaldatud.Klaaskiu tootmisel on kaks peamist protsessi, mis jagunevad kaheks vormimiseks – tiigeltraadi tõmbamise meetod ja üheks vormimiseks – basseinahju traadi tõmbamise meetod.Tiigli traadi tõmbamise meetod: protsess on keeruline, klaasist tooraine sulatatakse kõrgel temperatuuril klaaskuuliks ja seejärel sulatatakse klaaskuul kaks korda ning kiire traadi tõmbamine tehakse klaaskiust lõngaks.Basseiniahju traadi tõmbamise meetod: klaasilahuse valmistamiseks sulatatakse ahjus sellised toorained nagu pürofüll, mullid eemaldatakse ja transporditakse kanali kaudu poorsele lekkeplaadile ning klaaskiud tõmmatakse suurel kiirusel.Ahi võib korraga ühendada sadu lekkivaid plaate mitme kanali kaudu.Võrreldes tiigli traadi tõmbamismeetodiga on basseini ahju traadi tõmbamise protsess lihtne, energiasäästlik ja -tarbimise vähenemine, stabiilne vormimine, kõrge efektiivsus ja kõrge saagis ning mugav suuremahuliseks täielikult automatiseeritud tootmiseks, millest on saanud rahvusvaheline tavatootmine. Selle protsessi käigus toodetud klaaskiudimensioon moodustab üle 90% ülemaailmsest toodangust.