1. Che cos'è la fibra di vetro?
Fibre di vetrosono ampiamente utilizzati grazie alla loro economicità e alle buone proprietà, soprattutto nell'industria dei materiali compositi. Già nel XVIII secolo gli europei si resero conto che il vetro poteva essere filato in fibre per la tessitura. La bara dell'imperatore francese Napoleone aveva già tessuti decorativi realizzati infibra di vetroLe fibre di vetro sono costituite sia da filamenti che da fibre corte o fiocchi. I filamenti di vetro sono comunemente utilizzati nei materiali compositi, nei prodotti in gomma, nei nastri trasportatori, nei teloni, ecc. Le fibre corte sono utilizzate principalmente nei feltri non tessuti, nelle materie plastiche tecniche e nei materiali compositi.
Le attraenti proprietà fisiche e meccaniche della fibra di vetro, la facilità di fabbricazione e il basso costo rispetto afibra di carbonioQuesto rende il materiale d'elezione per applicazioni composite ad alte prestazioni. Le fibre di vetro sono composte da ossidi di silice. Le fibre di vetro possiedono eccellenti proprietà meccaniche, come minore fragilità, elevata resistenza, bassa rigidità e leggerezza.
I polimeri rinforzati con fibre di vetro sono costituiti da una vasta classe di diverse forme di fibre di vetro, come fibre longitudinali, fibre tagliate, tappeti tessuti estuoie di fili tagliatie vengono utilizzate per migliorare le proprietà meccaniche e tribologiche dei compositi polimerici. Le fibre di vetro possono raggiungere elevati rapporti di aspetto iniziali, ma la loro fragilità può causare la rottura delle fibre durante la lavorazione.
1. Le caratteristiche della fibra di vetro
Le principali caratteristiche della fibra di vetro includono i seguenti aspetti:
Non assorbe facilmente l'acqua:La fibra di vetro è idrorepellente e non è adatta per gli indumenti, perché il sudore non viene assorbito, lasciando chi li indossa con una sensazione di bagnato; poiché il materiale non è influenzato dall'acqua, non si restringe.
Inelasticità:A causa della scarsa elasticità, il tessuto presenta una limitata capacità di allungamento e recupero della forma. Pertanto, necessita di un trattamento superficiale per resistere alle pieghe.
Elevata resistenza:La fibra di vetro è estremamente resistente, quasi quanto il Kevlar. Tuttavia, quando le fibre sfregano l'una contro l'altra, si rompono e conferiscono al tessuto un aspetto arruffato.
Isolamento:Nella sua forma di fibra corta, la fibra di vetro è un eccellente isolante.
Drappeggiabilità:Le fibre hanno un'ottima vestibilità, il che le rende ideali per le tende.
Resistenza al calore:Le fibre di vetro hanno un'elevata resistenza al calore, possono sopportare temperature fino a 315 °C e non vengono intaccate dalla luce solare, dalla candeggina, dai batteri, dalle muffe, dagli insetti o dagli alcali.
Suscettibile:Le fibre di vetro sono sensibili all'acido fluoridrico e all'acido fosforico caldo. Essendo un prodotto a base di vetro, alcune fibre di vetro grezze, come quelle utilizzate per l'isolamento domestico, devono essere maneggiate con cura, poiché le estremità sono fragili e possono perforare la pelle; pertanto, è necessario indossare i guanti durante la manipolazione della fibra di vetro.
3. Processo di produzione della fibra di vetro
Fibra di vetroLa fibra di vetro è una fibra non metallica attualmente ampiamente utilizzata come materiale industriale. Generalmente, le materie prime di base della fibra di vetro includono vari minerali naturali e sostanze chimiche di sintesi; i componenti principali sono sabbia silicea, calcare e carbonato di sodio.
La sabbia silicea agisce come agente vetrificante, mentre il carbonato di sodio e il calcare contribuiscono ad abbassare la temperatura di fusione. Il basso coefficiente di dilatazione termica, combinato con la bassa conduttività termica rispetto all'amianto e alle fibre organiche, rende la fibra di vetro un materiale dimensionalmente stabile che dissipa rapidamente il calore.
Fibre di vetroIl vetro viene prodotto mediante fusione diretta, che prevede processi quali miscelazione, fusione, filatura, rivestimento, essiccazione e confezionamento. La fase iniziale della produzione del vetro è la fase in cui le quantità dei materiali vengono accuratamente miscelate e la miscela viene quindi inviata a un forno per la fusione ad un'alta temperatura di 1400 °C. Questa temperatura è sufficiente a portare la sabbia e gli altri ingredienti allo stato fuso; il vetro fuso fluisce quindi nel raffinatore e la temperatura scende a 1370 °C.
Durante la filatura delle fibre di vetro, il vetro fuso fuoriesce attraverso un manicotto con fori molto sottili. La piastra di rivestimento viene riscaldata elettronicamente e la sua temperatura è controllata per mantenere una viscosità costante. Un getto d'acqua è stato utilizzato per raffreddare il filamento in uscita dal manicotto a una temperatura di circa 1204 °C.
Il flusso estruso di vetro fuso viene tirato meccanicamente in filamenti con diametri che vanno da 4 μm a 34 μm. La tensione viene esercitata mediante un avvolgitore ad alta velocità e il vetro fuso viene tirato in filamenti. Nella fase finale, ai filamenti vengono applicati rivestimenti chimici di lubrificanti, leganti e agenti accoppianti. La lubrificazione aiuta a proteggere i filamenti dall'abrasione durante la raccolta e l'avvolgimento in bobine. Dopo l'apprettatura, le fibre vengono essiccate in forno; i filamenti sono quindi pronti per l'ulteriore lavorazione in fibre tagliate, stoppini o filati.
4.l'applicazione della fibra di vetro
Fibra di vetro È un materiale inorganico che non brucia e conserva circa il 25% della sua resistenza iniziale a 540 °C. La maggior parte delle sostanze chimiche ha scarso effetto sulle fibre di vetro. La fibra di vetro inorganica non ammuffisce né si deteriora. Le fibre di vetro sono invece influenzate dall'acido fluoridrico, dall'acido fosforico caldo e da sostanze alcaline forti.
È un eccellente materiale isolante elettrico.tessuti in fibra di vetroPossiedono proprietà quali basso assorbimento di umidità, elevata resistenza, resistenza al calore e bassa costante dielettrica, che li rendono rinforzi ideali per circuiti stampati e vernici isolanti.
L'elevato rapporto resistenza-peso della fibra di vetro la rende un materiale eccellente per applicazioni che richiedono elevata resistenza e peso minimo. In forma tessile, questa resistenza può essere unidirezionale o bidirezionale, consentendo flessibilità di progettazione e costi per un'ampia gamma di applicazioni nel mercato automobilistico, nell'edilizia civile, negli articoli sportivi, nell'industria aerospaziale, navale, elettronica, domestica e nell'energia eolica.
Vengono inoltre utilizzate nella produzione di materiali compositi strutturali, circuiti stampati e vari prodotti speciali. La produzione mondiale annua di fibra di vetro si aggira intorno ai 4,5 milioni di tonnellate, e i principali produttori sono la Cina (con una quota di mercato del 60%), gli Stati Uniti e l'Unione Europea.
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Data di pubblicazione: 29 settembre 2022
