1 Applicazione principale
Il roving non ritorto con cui le persone entrano in contatto nella vita quotidiana ha una struttura semplice ed è composto da monofilamenti paralleli raccolti in fasci. Il roving non ritorto può essere suddiviso in due tipologie: senza alcali e mediamente alcali, che si distinguono principalmente in base alla diversa composizione del vetro. Per produrre roving di vetro di qualità, il diametro delle fibre di vetro utilizzate deve essere compreso tra 12 e 23 μm. Grazie alle sue caratteristiche, può essere utilizzato direttamente nella formatura di alcuni materiali compositi, come i processi di avvolgimento e pultrusione. Può anche essere tessuto in tessuti roving, principalmente grazie alla sua tensione molto uniforme. Inoltre, il campo di applicazione del roving tagliato è molto ampio.
1.1.1Roving senza torsione per getto
Nel processo di stampaggio a iniezione FRP, il roving senza torsione deve avere le seguenti proprietà:
(1) Poiché nella produzione è richiesto un taglio continuo, è necessario garantire che venga generata meno elettricità statica durante il taglio, il che richiede buone prestazioni di taglio.
(2) Dopo il taglio, si garantisce la produzione della massima quantità possibile di seta grezza, garantendo così un'elevata efficienza nella formazione della seta. L'efficienza nella dispersione dello stoppino in fili dopo il taglio è maggiore.
(3) Dopo il taglio, per garantire che il filato grezzo possa essere completamente ricoperto dallo stampo, il filato grezzo deve avere un buon rivestimento della pellicola.
(4) Poiché è necessario che sia facile da stendere per far uscire le bolle d'aria, è necessario che la resina si infiltri molto rapidamente.
(5)A causa dei diversi modelli di varie pistole a spruzzo, per adattarsi a diverse pistole a spruzzo, assicurarsi che lo spessore del filo grezzo sia moderato.
1.1.2Roving senza torsione per SMC
L'SMC, noto anche come composto per stampaggio in fogli, è presente in molti settori, come i noti componenti per auto, le vasche da bagno e vari sedili che utilizzano il roving in SMC. In produzione, i requisiti per il roving per l'SMC sono molteplici. È necessario garantire una buona ruvidità, buone proprietà antistatiche e una quantità inferiore di lana per garantire che il foglio di SMC prodotto sia idoneo. Per l'SMC colorato, i requisiti per il roving sono diversi e deve essere facile da penetrare nella resina con il contenuto di pigmento. Di solito, il roving in SMC in fibra di vetro più comune ha una densità di 2400 tex, ma in alcuni casi può arrivare anche a 4800 tex.
1.1.3Roving non ritorto per avvolgimento
Per realizzare tubi in FRP di diversi spessori, è stato introdotto il metodo dell'avvolgimento a serbatoio. Il roving per l'avvolgimento deve avere le seguenti caratteristiche.
(1) Deve essere facile da fissare con il nastro adesivo, solitamente sotto forma di nastro piatto.
(2) Poiché il filato generalmente non ritorto tende a cadere dal cappio quando viene estratto dalla bobina, è necessario assicurarsi che la sua degradabilità sia relativamente buona e che la seta risultante non possa essere disordinata come un nido d'uccello.
(3) La tensione non può essere improvvisamente grande o piccola e non può verificarsi il fenomeno della sporgenza.
(4) Il requisito di densità lineare per il roving non ritorto deve essere uniforme e inferiore al valore specificato.
(5) Per garantire che sia facile bagnarlo durante il passaggio attraverso il serbatoio di resina, è necessario che la permeabilità del roving sia buona.
Il processo di pultrusione è ampiamente utilizzato nella produzione di vari profili con sezioni trasversali uniformi. Il roving per pultrusione deve garantire un elevato contenuto di fibre di vetro e una resistenza unidirezionale elevata. Il roving per pultrusione utilizzato in produzione è una combinazione di più fili di seta grezza, e alcuni possono anche essere roving diretti, entrambe possibili. Gli altri requisiti prestazionali sono simili a quelli dei roving per avvolgimento.
1.1.5 Roving senza torsione per tessitura
Nella vita quotidiana, vediamo tessuti a quadretti con spessori diversi o tessuti a roving nella stessa direzione, che rappresentano un altro importante utilizzo dello roving, ovvero la tessitura. Lo roving utilizzato è anche chiamato roving per tessitura. La maggior parte di questi tessuti è evidenziata nello stampaggio FRP con laminazione manuale. Per la tessitura degli roving, devono essere soddisfatti i seguenti requisiti:
(1) È relativamente resistente all'usura.
(2) Facile da fissare con nastro adesivo.
(3) Poiché viene utilizzato principalmente per la tessitura, è necessario effettuare una fase di asciugatura prima della tessitura.
(4) In termini di tensione, si garantisce principalmente che non possa essere improvvisamente grande o piccola e che sia mantenuta uniforme. E devono essere soddisfatte determinate condizioni in termini di sporgenza.
(5) La degradabilità è migliore.
(6) È facile che la resina si infiltra durante il passaggio attraverso il serbatoio della resina, quindi la permeabilità deve essere buona.
1.1.6 Roving senza torsione per preforme
Il cosiddetto processo di preformatura, in generale, è una preformatura e il prodotto viene ottenuto dopo opportune fasi. In produzione, prima tagliamo il roving e lo spruzziamo sulla rete, che deve avere una forma predeterminata. Successivamente, spruzziamo la resina per dargli la forma desiderata. Infine, il prodotto così formato viene inserito nello stampo, dove la resina viene iniettata e poi pressata a caldo per ottenere il prodotto. I requisiti prestazionali per i roving preformati sono simili a quelli dei roving a getto.
1.2 Tessuto in fibra di vetro
Esistono molti tessuti a roving, e il gingham è uno di questi. Nel processo di laminazione manuale FRP, il gingham è ampiamente utilizzato come substrato principale. Per aumentare la resistenza del gingham, è necessario modificare la direzione di trama e ordito del tessuto, che può essere trasformato in un gingham unidirezionale. Per garantire la qualità del tessuto a quadretti, è necessario garantire le seguenti caratteristiche.
(1) Per quanto riguarda il tessuto, è necessario che sia piatto nel suo complesso, senza rigonfiamenti, i bordi e gli angoli devono essere dritti e non devono esserci segni di sporco.
(2) La lunghezza, la larghezza, la qualità, il peso e la densità del tessuto devono soddisfare determinati standard.
(3) I filamenti di fibra di vetro devono essere arrotolati ordinatamente.
(4) Poter essere rapidamente infiltrato dalla resina.
(5) La secchezza e l'umidità dei tessuti intrecciati nei vari prodotti devono soddisfare determinati requisiti.
1.3 Stuoia in fibra di vetro
Per prima cosa, si tritano i fili di vetro e li si cosparge sul nastro di rete preparato. Quindi si cosparge il legante, lo si riscalda fino a fonderlo e lo si raffredda fino a solidificarlo, formando così il materassino di fili tagliati. I materassini di fibre di fili tagliati vengono utilizzati nel processo di laminazione manuale e nella tessitura di membrane SMC. Per ottenere il massimo effetto dal materassino di fili tagliati, in fase di produzione, i requisiti per il materassino di fili tagliati sono i seguenti.
(1) L'intero tappeto di fili tagliati è piatto e uniforme.
(2) I fori del tappetino di filamenti tagliati sono piccoli e di dimensioni uniformi
(4) Rispettare determinati standard.
(5) Può essere rapidamente saturato di resina.
1.3.2 Stuoia a filamento continuo
I fili di vetro vengono disposti orizzontalmente sul nastro a maglie secondo determinati requisiti. Generalmente, si prescrive che debbano essere disposti orizzontalmente a forma di 8. Quindi si cosparge la superficie con adesivo in polvere e si riscalda per far indurire. I materassini a fili continui sono di gran lunga superiori ai materassini a fili tagliati nel rinforzo del materiale composito, principalmente perché le fibre di vetro nei materassini a fili continui sono continue. Grazie al loro migliore effetto di rinforzo, sono stati utilizzati in vari processi.
L'applicazione di stuoie superficiali è comune anche nella vita quotidiana, come lo strato di resina dei prodotti in FRP, che è costituito da uno strato di vetro alcalino medio. Prendiamo ad esempio il FRP: poiché il suo strato superficiale è costituito da vetro alcalino medio, questo lo rende chimicamente stabile. Allo stesso tempo, essendo lo strato superficiale molto leggero e sottile, può assorbire una maggiore quantità di resina, che non solo svolge una funzione protettiva, ma conferisce anche un aspetto estetico.
1.3.4Tappetino ad aghi
I tappetini ad aghi si dividono principalmente in due categorie: la prima è quella dell'agugliatura a fibre tagliate. Il processo di produzione è relativamente semplice: prima si taglia la fibra di vetro, di circa 5 cm, la si distribuisce in modo casuale sul materiale di base, quindi si posiziona il substrato sul nastro trasportatore e si fora il substrato con un uncinetto. Grazie all'effetto dell'uncinetto, le fibre vengono forate nel substrato e quindi stimolate a formare una struttura tridimensionale. Anche il substrato selezionato deve soddisfare determinati requisiti e deve essere soffice al tatto. I prodotti agugliati sono ampiamente utilizzati nei materiali per l'isolamento acustico e termico grazie alle loro proprietà. Naturalmente, possono essere utilizzati anche in FRP, ma non sono stati molto popolari perché il prodotto ottenuto ha una bassa resistenza ed è soggetto a rotture. L'altro tipo è chiamato tappetino ad agugliatura a filamento continuo e il processo di produzione è anch'esso piuttosto semplice. Innanzitutto, il filamento viene lanciato in modo casuale sul nastro a maglie preparato in precedenza con un dispositivo di lancio del filo. Analogamente, un uncinetto viene utilizzato per l'agopuntura per formare una struttura tridimensionale delle fibre. Nei materiali termoplastici rinforzati con fibra di vetro, vengono ampiamente utilizzati i materassini di aghi a filo continuo.
Le fibre di vetro tagliate possono essere trasformate in due forme diverse entro un certo intervallo di lunghezza attraverso l'azione di cucitura della macchina cucitrice. La prima è quella di diventare un materassino a filamenti tagliati, che sostituisce efficacemente un materassino a filamenti tagliati legato con legante. La seconda è il materassino a fibre lunghe, che sostituisce il materassino a filamenti continui. Queste due diverse forme hanno un vantaggio comune: non utilizzano adesivi nel processo produttivo, evitando inquinamento e sprechi e soddisfacendo l'esigenza di risparmio delle risorse e tutela dell'ambiente.
1.4 Fibre macinate
Il processo di produzione delle fibre macinate è molto semplice. Si prende un mulino a martelli o a sfere e si introducono le fibre triturate. Anche la macinazione e la sminuzzamento delle fibre trovano numerose applicazioni in produzione. Nel processo di iniezione a reazione, la fibra macinata funge da materiale di rinforzo e le sue prestazioni sono significativamente migliori rispetto ad altre fibre. Per evitare crepe e migliorare il ritiro nella produzione di prodotti fusi e stampati, le fibre macinate possono essere utilizzate come riempitivi.
1.5 Tessuto in fibra di vetro
1.5.1Tessuto di vetro
Appartiene a una tipologia di tessuto in fibra di vetro. Il tessuto in fibra di vetro prodotto in diverse località ha standard diversi. Nel settore del tessuto in fibra di vetro nel mio Paese, si divide principalmente in due tipologie: tessuto in fibra di vetro privo di alcali e tessuto in fibra di vetro a media alcalinità. L'applicazione del tessuto in fibra di vetro può essere considerata molto ampia e, come si può vedere nella figura del tessuto in fibra di vetro privo di alcali, la carrozzeria del veicolo, lo scafo, il serbatoio di stoccaggio comune, ecc. Il tessuto in fibra di vetro a media alcalinità offre una migliore resistenza alla corrosione, motivo per cui è ampiamente utilizzato nella produzione di imballaggi e prodotti resistenti alla corrosione. Per valutare le caratteristiche dei tessuti in fibra di vetro, è necessario partire principalmente da quattro aspetti: le proprietà della fibra stessa, la struttura del filato di fibra di vetro, la direzione di ordito e trama e il disegno del tessuto. Nella direzione di ordito e trama, la densità dipende dalla diversa struttura del filato e dal disegno del tessuto. Le proprietà fisiche del tessuto dipendono dalla densità di ordito e trama e dalla struttura del filato di fibra di vetro.
1.5.2 Nastro di vetro
I nastri di vetro si dividono principalmente in due categorie: il primo tipo è la cimosa, il secondo tipo è la cimosa non tessuta, tessuta secondo lo schema della tela. I nastri di vetro possono essere utilizzati per componenti elettrici che richiedono elevate proprietà dielettriche. Componenti di apparecchiature elettriche ad alta resistenza.
1.5.3 Tessuto unidirezionale
I tessuti unidirezionali usati quotidianamente sono tessuti con due filati di diverso spessore e i tessuti risultanti presentano un'elevata resistenza nella direzione principale.
1.5.4 Tessuto tridimensionale
Il tessuto tridimensionale differisce dalla struttura del tessuto piano, essendo tridimensionale, quindi il suo effetto è migliore rispetto alla fibra piana generica. Il materiale composito tridimensionale rinforzato con fibre presenta vantaggi che altri materiali compositi rinforzati con fibre non presentano. Poiché la fibra è tridimensionale, l'effetto complessivo è migliore e la resistenza ai danni aumenta. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, la crescente domanda nel settore aerospaziale, automobilistico e navale ha reso questa tecnologia sempre più matura, e ora occupa anche un posto nel campo delle attrezzature sportive e mediche. I tipi di tessuto tridimensionale sono principalmente suddivisi in cinque categorie e ne esistono numerose forme. Si può osservare che lo spazio di sviluppo dei tessuti tridimensionali è enorme.
1.5.5 Tessuto sagomato
I tessuti sagomati vengono utilizzati per rinforzare materiali compositi e la loro forma dipende principalmente da quella dell'oggetto da rinforzare e, per garantirne la conformità, devono essere tessuti su una macchina dedicata. In produzione, possiamo realizzare forme simmetriche o asimmetriche con poche limitazioni e buone prospettive.
1.5.6 Tessuto con anima scanalata
Anche la fabbricazione del tessuto con anima scanalata è relativamente semplice. Due strati di tessuto vengono disposti parallelamente e poi collegati da barre verticali, garantendo che le loro sezioni trasversali siano triangoli o rettangoli regolari.
1.5.7 Tessuto cucito in fibra di vetro
È un tessuto molto speciale, chiamato anche stuoia lavorata a maglia o stuoia intrecciata, ma non è il tessuto o la stuoia come li conosciamo nel senso comune. Vale la pena menzionare che si tratta di un tessuto cucito, che non è tessuto insieme da ordito e trama, ma è sovrapposto alternativamente da ordito e trama.
1.5.8 Guaina isolante in fibra di vetro
Il processo produttivo è relativamente semplice. Innanzitutto, vengono selezionati alcuni filati di fibra di vetro, che vengono poi intrecciati in una forma tubolare. Quindi, in base ai diversi requisiti di isolamento, i prodotti desiderati vengono rivestiti con resina.
1.6 Combinazione di fibra di vetro
Con il rapido sviluppo delle esposizioni scientifiche e tecnologiche, anche la tecnologia della fibra di vetro ha compiuto progressi significativi e, dal 1970 a oggi, sono comparsi vari prodotti in fibra di vetro. In generale, si distinguono i seguenti:
(1) Stuoia di fili tagliati + roving non ritorto + stuoia di fili tagliati
(2) Tessuto non ritorto + stuoia di fili tagliati
(3) Stuoia di filamenti tagliati + stuoia di filamenti continui + stuoia di filamenti tagliati
(4) Tappetino con rapporto originale tagliato + vagante casuale
(5) Fibra di carbonio unidirezionale + stuoia o tessuto a fili tagliati
(6) Superficie stuoia + fili tagliati
(7) Tessuto di vetro + bacchetta sottile di vetro o roving unidirezionale + tessuto di vetro
1.7 Tessuto non tessuto in fibra di vetro
Questa tecnologia non è stata scoperta per la prima volta nel mio Paese. La prima tecnologia fu sviluppata in Europa. Successivamente, a causa della migrazione umana, questa tecnologia fu introdotta negli Stati Uniti, in Corea del Sud e in altri Paesi. Per promuovere lo sviluppo dell'industria della fibra di vetro, il mio Paese ha creato diverse fabbriche relativamente grandi e ha investito molto nella creazione di diverse linee di produzione di alto livello. Nel mio Paese, i materassini in fibra di vetro posati a umido sono principalmente suddivisi nelle seguenti categorie:
(1) Il materassino isolante svolge un ruolo fondamentale nel migliorare le proprietà delle membrane bituminose e delle tegole bituminose colorate, rendendole ancora più eccellenti.
(2) Tappetino per tubi: come suggerisce il nome, questo prodotto viene utilizzato principalmente nelle condotte. Poiché la fibra di vetro è resistente alla corrosione, può proteggere efficacemente le condotte dalla corrosione.
(3) Il tappetino superficiale viene utilizzato principalmente sulla superficie dei prodotti FRP per proteggerli.
(4) Il rivestimento in feltro è utilizzato principalmente per pareti e soffitti perché può prevenire efficacemente la screpolatura della vernice. Può rendere le pareti più lisce e non necessita di essere rifinito per molti anni.
(5) Il tappetino è utilizzato principalmente come materiale di base nei pavimenti in PVC
(6) Tappetino per tappeti; come materiale di base nei tappeti.
(7) Il tappetino laminato rivestito in rame attaccato al laminato rivestito in rame può migliorare le sue prestazioni di punzonatura e perforazione.
2 Applicazioni specifiche della fibra di vetro
2.1 Principio di rinforzo del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro
Il principio di funzionamento del calcestruzzo rinforzato con fibra di vetro è molto simile a quello dei materiali compositi rinforzati con fibra di vetro. Innanzitutto, aggiungendo fibra di vetro al calcestruzzo, la fibra di vetro sopporterà le sollecitazioni interne del materiale, ritardando o prevenendo l'espansione delle microfessure. Durante la formazione di crepe nel calcestruzzo, il materiale, agendo da aggregato, ne impedirà la formazione. Se l'effetto dell'aggregato è sufficientemente efficace, le crepe non saranno in grado di espandersi e penetrare. Il ruolo della fibra di vetro nel calcestruzzo è quello di aggregato, che può efficacemente prevenire la formazione e l'espansione delle crepe. Quando la crepa si diffonde in prossimità della fibra di vetro, quest'ultima ne bloccherà la progressione, costringendola a deviare e, di conseguenza, aumenterà l'area di espansione della crepa, aumentando quindi anche l'energia necessaria per il danneggiamento.
2.2 Meccanismo di distruzione del calcestruzzo rinforzato con fibra di vetro
Prima che il calcestruzzo rinforzato con fibra di vetro si rompa, la forza di trazione che sopporta è principalmente condivisa tra il calcestruzzo e la fibra di vetro. Durante il processo di fessurazione, lo sforzo verrà trasmesso dal calcestruzzo alla fibra di vetro adiacente. Se la forza di trazione continua ad aumentare, la fibra di vetro subirà danni, che possono essere principalmente danni da taglio, danni da trazione e danni da strappo.
2.2.1 Rottura per taglio
Lo sforzo di taglio sopportato dal calcestruzzo rinforzato con fibra di vetro è condiviso sia dalla fibra di vetro che dal calcestruzzo, e lo sforzo di taglio viene trasmesso alla fibra di vetro attraverso il calcestruzzo, danneggiandone la struttura. Tuttavia, la fibra di vetro presenta i suoi vantaggi. Ha una lunghezza elevata e una ridotta area di resistenza al taglio, quindi il miglioramento della resistenza al taglio della fibra di vetro è limitato.
2.2.2 Guasto da tensione
Quando la forza di trazione della fibra di vetro supera un certo livello, la fibra si rompe. Se il calcestruzzo si crepa, la fibra di vetro si allunga troppo a causa della deformazione a trazione, il suo volume laterale si riduce e la forza di trazione si rompe più rapidamente.
2.2.3 Danni da strappo
Una volta che il calcestruzzo si rompe, la forza di trazione della fibra di vetro aumenta notevolmente e sarà maggiore della forza tra la fibra di vetro e il calcestruzzo, tanto che la fibra di vetro verrà danneggiata e quindi strappata via.
2.3 Proprietà flessionali del calcestruzzo rinforzato con fibra di vetro
Quando il calcestruzzo armato sopporta il carico, la sua curva sforzo-deformazione verrà suddivisa in tre diverse fasi da un'analisi meccanica, come mostrato in figura. Prima fase: la deformazione elastica si verifica inizialmente fino alla formazione della fessura iniziale. La caratteristica principale di questa fase è che la deformazione aumenta linearmente fino al punto A, che rappresenta la resistenza iniziale alla fessura del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro. Seconda fase: una volta che il calcestruzzo si fessura, il carico che sopporta viene trasferito alle fibre adiacenti, che lo sosterranno, e la capacità portante viene determinata in base alla fibra di vetro stessa e alla forza di legame con il calcestruzzo. Il punto B è la resistenza a flessione massima del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro. Terza fase: raggiunta la resistenza massima, la fibra di vetro si rompe o viene strappata via, e le fibre rimanenti possono ancora sopportare parte del carico, evitando così la frattura fragile.
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Data di pubblicazione: 06-07-2022
