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 monofili paralleli raccolti in fasci. Il roving non ritorto può essere suddiviso in due tipi: senza alcali e mediamente alcalino, che si distinguono principalmente per la 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 formazione di alcuni materiali compositi, come nei processi di avvolgimento e pultrusione. Inoltre, può essere tessuto in tessuti di roving, principalmente per la sua tensione molto uniforme. Infine, anche il campo di applicazione del roving tagliato è molto ampio.
1.1.1roving senza torsione per getti
Nel processo di stampaggio a iniezione di FRP, il roving senza torsione deve possedere le seguenti proprietà:
(1) Poiché nella produzione è richiesto un taglio continuo, è necessario garantire che durante il taglio venga generata meno elettricità statica, 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 della dispersione del nastro 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 di pellicola.
(4) Poiché è necessario che sia facile da stendere per eliminare le bolle d'aria, è necessario che la resina penetri molto rapidamente.
(5)A causa dei diversi modelli delle varie pistole a spruzzo, per adattarsi alle diverse pistole a spruzzo, assicurarsi che lo spessore del filo grezzo sia moderato.
1.1.2Rotolo senza torsione per SMC
L'SMC, noto anche come Sheet Molding Compound, è onnipresente nella vita di tutti i giorni, ad esempio nei componenti automobilistici, nelle vasche da bagno e nei vari sedili che utilizzano il roving di SMC. Nella produzione, il roving per l'SMC deve soddisfare numerosi requisiti. È necessario garantire una buona consistenza, buone proprietà antistatiche e una bassa presenza di lana per assicurare che il foglio di SMC prodotto sia conforme agli standard. Per l'SMC colorato, i requisiti per il roving sono diversi: deve essere in grado di penetrare facilmente nella resina contenente il pigmento. Solitamente, il roving di SMC in fibra di vetro più comune ha una titolazione di 2400 tex, ma in alcuni casi si utilizza anche una titolazione di 4800 tex.
1.1.3Filato non ritorto per avvolgimento
Per realizzare tubi in FRP di diverso spessore, è nato il metodo di avvolgimento per serbatoi di stoccaggio. Il roving per l'avvolgimento deve possedere le seguenti caratteristiche.
(1) Deve essere facile da fissare con il nastro adesivo, di solito sotto forma di nastro piatto.
(2) Poiché la lana cardata non ritorta tende a uscire dall'anello quando viene estratta dalla bobina, è necessario assicurarsi che la sua degradabilità sia relativamente buona e che la seta risultante non sia disordinata come un nido d'uccello.
(3) La tensione non può essere improvvisamente grande o piccola e non può verificarsi il fenomeno dello sbalzo.
(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 bagnare durante il passaggio attraverso il serbatoio della resina, è necessaria una buona permeabilità del roving.
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 fibra di vetro e una resistenza unidirezionale. Il roving per pultrusione utilizzato nella produzione è una combinazione di più fili di seta grezza, e in alcuni casi può anche essere costituito da roving diretti, entrambe le opzioni sono possibili. Gli altri requisiti prestazionali sono simili a quelli dei roving per avvolgimento.
1.1.5 Filato senza torsione per tessitura
Nella vita di tutti i giorni, vediamo tessuti a quadretti di diverso spessore o tessuti di roving nella stessa direzione, che rappresentano un altro importante utilizzo del roving, ovvero la tessitura. Il roving utilizzato viene anche chiamato roving per tessitura. La maggior parte di questi tessuti è realizzata mediante stampaggio a iniezione di FRP (polimero rinforzato con fibra di vetro) con laminazione manuale. Per i roving da tessitura, devono essere soddisfatti i seguenti requisiti:
(1) È relativamente resistente all'usura.
(2) Facile da fissare con il nastro adesivo.
(3) Poiché è utilizzato principalmente per la tessitura, è necessario un passaggio di asciugatura prima della tessitura.
(4) In termini di tensione, si garantisce principalmente che non possa aumentare o diminuire improvvisamente e che rimanga uniforme. E che siano soddisfatte determinate condizioni in termini di sporgenza.
(5) La degradabilità è migliore.
(6) È facile che la resina si infiltri durante il passaggio attraverso il serbatoio della resina, quindi la permeabilità deve essere buona.
1.1.6 Filato senza torsione per preforme
Il cosiddetto processo di preformatura, in generale, consiste nella preformatura, e il prodotto finale viene ottenuto dopo opportune fasi di lavorazione. Nella produzione, si trita innanzitutto il roving e si spruzza il roving tritato su una rete, che deve avere una forma predeterminata. Successivamente, si spruzza la resina per dare la forma desiderata. Infine, il prodotto così formato viene inserito nello stampo, dove viene iniettata la resina e poi pressato a caldo per ottenere il prodotto finito. I requisiti prestazionali per i roving di preformatura sono simili a quelli per i roving di getto.
1.2 Tessuto roving in fibra di vetro
Esistono molti tessuti in fibra di vetro, e il gingham è uno di questi. Nel processo di laminazione manuale in FRP, il gingham è ampiamente utilizzato come substrato principale. Se si desidera aumentare la resistenza del gingham, è necessario invertire la direzione dell'ordito e della trama del tessuto, trasformandolo in un gingham unidirezionale. Per garantire la qualità del tessuto a quadri, è necessario che siano soddisfatte le seguenti caratteristiche.
(1) Per quanto riguarda il tessuto, è necessario che sia piatto nel suo insieme, senza rigonfiamenti, che i bordi e gli angoli siano dritti e che non vi siano 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) Essere in grado di essere rapidamente infiltrato dalla resina.
(5) Il grado di secchezza e l'umidità dei tessuti utilizzati per la produzione di vari prodotti devono soddisfare determinati requisiti.
1.3 Tappetino in fibra di vetro
1.3.1Tappetino a fili tagliati
Innanzitutto, si tagliano i filamenti di vetro e li si spargono sulla rete metallica preparata. Successivamente, si cosparge il legante, lo si riscalda fino a farlo fondere e poi lo si lascia raffreddare per farlo solidificare, formando così il tappeto di filamenti tagliati. I tappeti di fibre di filamenti tagliati vengono utilizzati nel processo di laminazione manuale e nella tessitura delle membrane SMC. Per ottenere il miglior effetto d'uso dal tappeto di filamenti tagliati, in fase di produzione, i requisiti per il tappeto di filamenti tagliati sono i seguenti.
(1) L'intero tappeto di filamenti tagliati è piatto e uniforme.
(2) I fori del tappeto di fibre tagliate sono piccoli e di dimensioni uniformi
(4) Soddisfare determinati standard.
(5) Può essere rapidamente saturato di resina.
1.3.2 Tappeto di fili continui
I filamenti di vetro vengono disposti in piano sul nastro a rete secondo determinati requisiti. Generalmente, si stabilisce che debbano essere disposti a forma di otto. Successivamente, si cosparge la superficie con una polvere adesiva e si riscalda per la polimerizzazione. I tappeti di filamenti continui sono di gran lunga superiori ai tappeti di filamenti tagliati nel rinforzo del materiale composito, principalmente perché le fibre di vetro nei tappeti di filamenti continui sono disposte in modo continuo. Grazie al loro migliore effetto di rinforzo, sono stati utilizzati in diversi processi.
L'applicazione di rivestimenti superficiali è comune anche nella vita quotidiana, come ad esempio lo strato di resina dei prodotti in FRP, che è un rivestimento superficiale in vetro a media alcalinità. Prendendo l'FRP come esempio, il rivestimento superficiale in vetro a media alcalinità conferisce al materiale stabilità chimica. Allo stesso tempo, essendo molto leggero e sottile, il rivestimento superficiale può assorbire una maggiore quantità di resina, svolgendo così non solo una funzione protettiva, ma anche estetica.
1.3.4Tappetino per ago
La stuoia agugliata si divide principalmente in due categorie. La prima è quella realizzata con fibre tagliate e agugliate. Il processo produttivo è relativamente semplice: si tagliano le fibre di vetro in pezzi di circa 5 cm, che vengono poi distribuite casualmente sul materiale di base. Successivamente, il substrato viene posizionato su un nastro trasportatore e perforato con un ago da uncinetto. Grazie all'azione dell'ago, le fibre penetrano nel substrato, dando origine a una struttura tridimensionale. Il substrato selezionato deve inoltre possedere determinate caratteristiche e avere una consistenza soffice. I prodotti realizzati con stuoia agugliata sono ampiamente utilizzati come materiali per l'isolamento acustico e termico, grazie alle loro proprietà. Naturalmente, possono essere impiegati anche nei materiali compositi in fibra di vetro (FRP), ma il loro utilizzo non è diffuso a causa della bassa resistenza e della fragilità del prodotto ottenuto. L'altra tipologia è quella della stuoia agugliata a filamento continuo, il cui processo produttivo è anch'esso piuttosto semplice. In primo luogo, il filamento viene distribuito casualmente su un nastro trasportatore a rete, precedentemente predisposto, mediante un dispositivo di lancio del filo. Successivamente, un ago da uncinetto viene utilizzato per perforare il tessuto, creando così una struttura tridimensionale di fibre. Nei materiali termoplastici rinforzati con fibra di vetro, i tappeti di aghi a filamento continuo sono ampiamente utilizzati.
Le fibre di vetro tagliate possono essere trasformate in due forme diverse entro un certo intervallo di lunghezza grazie all'azione di cucitura della macchina cucitrice. La prima forma è quella di un tappeto di fibre tagliate, che sostituisce efficacemente un tappeto di fibre tagliate legate con legante. La seconda è quella di un tappeto di fibre lunghe, che sostituisce il tappeto di fibre continue. Queste due forme diverse hanno un vantaggio comune: non utilizzano adesivi nel processo di produzione, evitando inquinamento e sprechi e soddisfacendo l'esigenza di risparmio di risorse e tutela dell'ambiente.
1.4 Fibre macinate
Il processo di produzione delle fibre macinate è molto semplice. Basta prendere un mulino a martelli o un mulino a sfere e inserirvi le fibre tritate. La macinazione delle fibre ha anche molte applicazioni nella produzione. Nel processo di stampaggio a iniezione, le fibre macinate agiscono come materiale di rinforzo e le loro prestazioni sono significativamente migliori rispetto a quelle di altre fibre. Per evitare crepe e migliorare il ritiro nella produzione di prodotti fusi e stampati, le fibre macinate possono essere utilizzate come riempitivo.
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 presenta standard differenti. Nel mio paese, la tipologia principale di tessuto in fibra di vetro è quella priva di alcali: il tessuto in fibra di vetro a basso tenore di alcali e quello a medio tenore di alcali. L'applicazione del tessuto in fibra di vetro è molto ampia; ad esempio, il tessuto in fibra di vetro privo di alcali viene utilizzato per la carrozzeria dei veicoli, lo scafo, i serbatoi di stoccaggio, ecc. Il tessuto in fibra di vetro a medio tenore di alcali presenta una migliore resistenza alla corrosione, pertanto è ampiamente utilizzato nella produzione di imballaggi e prodotti resistenti alla corrosione. Per valutare le caratteristiche dei tessuti in fibra di vetro, è necessario considerare principalmente quattro aspetti: le proprietà della fibra stessa, la struttura del filato di fibra di vetro, la direzione dell'ordito e della trama e il disegno del tessuto. Nella direzione dell'ordito e della trama, la densità dipende dalla diversa struttura del filato e dal disegno del tessuto. Le proprietà fisiche del tessuto dipendono dalla densità dell'ordito e della trama e dalla struttura del filato di fibra di vetro.
1.5.2 Nastro di vetro
Il nastro di vetro si divide principalmente in due categorie: il primo tipo è quello con cimosa, il secondo è quello senza tessuto, tessuto secondo un modello a tela. I nastri di vetro possono essere utilizzati per componenti elettrici che richiedono elevate proprietà dielettriche e per parti di apparecchiature elettriche ad alta resistenza.
1.5.3 Tessuto unidirezionale
I tessuti unidirezionali di uso quotidiano 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 si differenzia dalla struttura del tessuto piano, essendo tridimensionale, e per questo motivo offre prestazioni superiori rispetto alle fibre piane tradizionali. Il materiale composito rinforzato con fibre tridimensionali presenta vantaggi che altri materiali compositi rinforzati con fibre non possiedono. Grazie alla tridimensionalità delle fibre, l'effetto complessivo è migliore e la resistenza ai danni risulta maggiore. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, la crescente domanda nei settori aerospaziale, automobilistico e navale ha reso questa tecnologia sempre più matura, tanto da trovare applicazione anche in ambito sportivo e medicale. I tessuti tridimensionali si dividono principalmente in cinque categorie e presentano numerose forme. È evidente che le potenzialità di sviluppo dei tessuti tridimensionali sono enormi.
1.5.5 Tessuto sagomato
I tessuti sagomati vengono utilizzati per rinforzare i materiali compositi e la loro forma dipende principalmente dalla forma dell'oggetto da rinforzare e, per garantire 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 posizionati in parallelo e poi collegati da barre verticali, garantendo che le loro sezioni trasversali siano triangoli o rettangoli regolari.
1.5.7 Tessuto in fibra di vetro cucito
Si tratta di un tessuto molto particolare, chiamato anche stuoia a maglia o stuoia tessuta, ma non è un tessuto o una stuoia come li intendiamo di solito. Vale la pena precisare che si tratta di un tessuto cucito, che non viene intrecciato con ordito e trama, ma viene sovrapposto alternativamente con ordito e trama.
1.5.8 Manicotto isolante in fibra di vetro
Il processo produttivo è relativamente semplice. Innanzitutto, si selezionano dei filati di fibra di vetro, che vengono poi intrecciati a formare un tubo. Successivamente, a seconda dei diversi requisiti di isolamento, si realizzano i prodotti desiderati rivestendoli con resina.
1.6 Combinazione di fibra di vetro
Con il rapido sviluppo delle fiere scientifiche e tecnologiche, anche la tecnologia della fibra di vetro ha compiuto progressi significativi, e dal 1970 ad oggi sono apparsi diversi prodotti in fibra di vetro. In generale, si possono citare i seguenti:
(1) Tappetino di fili tagliati + roving non ritorto + tappetino di fili tagliati
(2) Tessuto roving non ritorto + stuoia di fili tagliati
(3) Tappetino a fili tagliati + tappetino a fili continui + tappetino a fili tagliati
(4) roving casuale + tappeto di rapporto originale tagliato
(5) Fibra di carbonio unidirezionale + tappeto o tessuto di filamenti tagliati
(6) Tappetino di superficie + 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. Le prime tecnologie sono state sviluppate in Europa. Successivamente, a causa delle migrazioni, questa tecnologia è stata 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 di dimensioni relativamente grandi e ha investito ingenti risorse nella realizzazione di numerose linee di produzione all'avanguardia. Nel mio paese, i tappeti in fibra di vetro realizzati con la tecnica della laminazione a umido si suddividono principalmente nelle seguenti categorie:
(1) Il tappeto di copertura svolge un ruolo chiave nel migliorare le proprietà delle membrane di asfalto e delle tegole di asfalto colorate, rendendole più eccellenti.
(2) Tappetino per tubi: come suggerisce il nome, questo prodotto è utilizzato principalmente nelle condotte. Poiché la fibra di vetro è resistente alla corrosione, può proteggere efficacemente la condotta dalla corrosione.
(3) Il tappetino di superficie viene utilizzato principalmente sulla superficie dei prodotti in FRP per proteggerli.
(4) Il rivestimento in stucco 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 per pavimenti 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 di rame attaccato al laminato rivestito di rame può migliorarne le prestazioni di punzonatura e foratura.
2 Applicazioni specifiche della fibra di vetro
2.1 Principio di rinforzo del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro
Il principio del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro è molto simile a quello dei materiali compositi rinforzati con fibre di vetro. Innanzitutto, l'aggiunta di fibre di vetro al calcestruzzo permette alle fibre di sopportare le tensioni interne del materiale, ritardando o impedendo la propagazione delle microfessure. Durante la formazione di fessure nel calcestruzzo, il materiale, agendo da aggregato, ne impedisce la formazione. Se l'effetto aggregante è sufficientemente efficace, le fessure non saranno in grado di espandersi e penetrare. Il ruolo delle fibre di vetro nel calcestruzzo è quello di aggregato, in grado di prevenire efficacemente la formazione e la propagazione delle fessure. Quando la fessura si propaga in prossimità delle fibre di vetro, queste ne bloccano l'avanzamento, costringendola a deviare il percorso. Di conseguenza, l'area di propagazione della fessura aumenta, incrementando così anche l'energia necessaria per la rottura.
2.2 Meccanismo di distruzione del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro
Prima della rottura del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro, la forza di trazione che sopporta è principalmente ripartita tra il calcestruzzo e le fibre di vetro. Durante il processo di fessurazione, la sollecitazione si trasmette dal calcestruzzo alle fibre di vetro adiacenti. Se la forza di trazione continua ad aumentare, le fibre di vetro si danneggiano, e le modalità di danneggiamento sono principalmente taglio, trazione e distacco.
2.2.1 Rottura per taglio
Lo sforzo di taglio sopportato dal calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro è ripartito tra le fibre di vetro e il calcestruzzo, e tale sforzo viene trasmesso alle fibre di vetro attraverso il calcestruzzo, danneggiando così la struttura delle fibre di vetro. Tuttavia, le fibre di vetro presentano dei vantaggi. Hanno una lunghezza elevata e una piccola area di resistenza al taglio, quindi il miglioramento della resistenza al taglio delle fibre di vetro è limitato.
2.2.2 Rottura per trazione
Quando la forza di trazione della fibra di vetro supera un certo livello, la fibra di vetro si rompe. Se il calcestruzzo si fessura, la fibra di vetro si allunga eccessivamente a causa della deformazione da trazione, il suo volume laterale si riduce e la forza di trazione ne accelera la rottura.
2.2.3 Danni da strappo
Una volta che il calcestruzzo si rompe, la forza di trazione della fibra di vetro aumenterà notevolmente, superando la forza esercitata tra la fibra di vetro e il calcestruzzo, danneggiando così la fibra di vetro e provocandone il distacco.
2.3 Proprietà flessionali del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro
Quando il calcestruzzo armato sopporta un carico, la sua curva sforzo-deformazione si suddivide in tre fasi distinte, come illustrato in figura. Prima fase: si verifica inizialmente una deformazione elastica fino alla comparsa della prima fessura. La caratteristica principale di questa fase è che la deformazione aumenta linearmente fino al punto A, che rappresenta la resistenza iniziale alla fessurazione del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro. Seconda fase: una volta che il calcestruzzo si fessura, il carico viene trasferito alle fibre adiacenti, la cui capacità portante è determinata dalla fibra di vetro stessa e dalla forza di adesione con il calcestruzzo. Il punto B rappresenta la resistenza ultima a flessione del calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro. Terza fase: raggiunta la resistenza ultima, la fibra di vetro si rompe o si stacca, ma le fibre rimanenti possono ancora sopportare parte del carico, impedendo la frattura fragile.
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Data di pubblicazione: 06-07-2022
