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La fibra di vetro è un materiale inorganico non metallico dalle eccellenti prestazioni, con una vasta gamma di vantaggi quali buon isolamento, resistenza al calore, resistenza alla corrosione e elevata resistenza meccanica. Tuttavia, presenta lo svantaggio di essere fragile e di avere una scarsa resistenza all'usura. È costituita da sfere di vetro o vetro di scarto, ottenuti tramite fusione ad alta temperatura, estrusione, avvolgimento, tessitura e altri processi, che trasformano i monofilamenti in fibre con un diametro che varia da pochi micron a oltre 20 micron, equivalenti a 1/20-1/5 di un capello. Ogni fascio di fibre è composto da centinaia o addirittura migliaia di monofilamenti, come la seta grezza.Fibra di vetroViene solitamente utilizzato come materiale di rinforzo nei materiali compositi, nei materiali isolanti elettrici e termici, nei circuiti stampati e in altri settori dell'economia nazionale.
1. Proprietà fisiche della fibra di vetro
Punto di fusione 680 ℃
Punto di ebollizione 1000 ℃
Densità 2,4-2,7 g/cm³

2. Composizione chimica
I componenti principali sono silice, allumina, ossido di calcio, ossido di boro, ossido di magnesio, ossido di sodio, ecc., in base alla quantità di alcali presenti nel vetro, quest'ultimo può essere suddiviso in fibre di vetro non alcaline (ossido di sodio dallo 0% al 2%, vetro borosilicato di alluminio), fibre di vetro a medio contenuto alcalino (ossido di sodio dall'8% al 12%, vetro silicatico sodico-calcico con o senza boro) e fibre di vetro ad alto contenuto alcalino (ossido di sodio pari o superiore al 13%, vetro silicatico sodico-calcico).

3. Materie prime e loro applicazioni
La fibra di vetro, rispetto alle fibre organiche, presenta caratteristiche quali resistenza alle alte temperature, incombustibilità, resistenza alla corrosione, isolamento termico e acustico, elevata resistenza alla trazione e buon isolamento elettrico. Tuttavia, è fragile e ha una scarsa resistenza all'abrasione. Viene utilizzata nella produzione di materie plastiche rinforzate o gomma rinforzata, come materiale di rinforzo. Queste caratteristiche ne ampliano notevolmente l'utilizzo rispetto ad altri tipi di fibre, consentendo uno sviluppo rapido e di vasta portata. Le sue caratteristiche sono elencate di seguito:
(1) Elevata resistenza alla trazione, piccolo allungamento (3%).
(2) Elevato coefficiente di elasticità, buona rigidità.
(3) Allungamento entro i limiti dell'elasticità e dell'elevata resistenza alla trazione, in modo da assorbire l'energia d'impatto.
(4) Fibra inorganica, non combustibile, buona resistenza chimica.
(5) Basso assorbimento d'acqua.
(6) Buona stabilità della scala e resistenza al calore.
(7) Buona lavorabilità, può essere trasformato in fili, fasci, feltri, tessuti e altre diverse forme di prodotti.
(8) I prodotti trasparenti possono trasmettere la luce.
(9) È completato lo sviluppo di un agente di trattamento superficiale con buona adesione alla resina.
(10) Economico.
(11) Non è facile da bruciare e può essere fuso in perle vetrose ad alta temperatura.
In base alla forma e alla lunghezza, la fibra di vetro può essere suddivisa in fibra continua, fibra a lunghezza fissa e lana di vetro; in base alla composizione del vetro, può essere suddivisa in fibra di vetro non alcalina, resistente agli agenti chimici, ad alta alcalinità, alcalina, ad alta resistenza, ad alto modulo di elasticità e resistente agli alcali (anti-alcalina) e così via.

4, le principali materie prime per la produzione difibra di vetro
Attualmente, le principali materie prime utilizzate per la produzione nazionale di fibra di vetro sono sabbia di quarzo, allumina e clorite, calcare, dolomite, acido borico, carbonato di sodio, manganese, fluorite e così via.

5. Metodi di produzione
Si dividono approssimativamente in due categorie: una è realizzata con vetro fuso direttamente in fibre;
Una classe di vetro fuso è inizialmente composta da sfere o bacchette di vetro con un diametro di 20 mm, che vengono poi rifuse in vari modi per ottenere fibre finissime con un diametro compreso tra 3 e 80 μm.
Attraverso una piastra in lega di platino, mediante un metodo di estrusione meccanica, si ottiene una fibra di lunghezza infinita, nota come fibra di vetro continua o comunemente chiamata fibra lunga.
Attraverso il rullo o il flusso d'aria costituito da fibre discontinue, note come fibre di vetro a lunghezza fissa, comunemente chiamate fibre corte.

6, classificazione della fibra di vetro
La fibra di vetro, a seconda della composizione, della natura e dell'utilizzo, si suddivide in diversi livelli.
Secondo le normative standard, la fibra di vetro di classe E è la più comunemente utilizzata, ampiamente impiegata nei materiali isolanti elettrici;
Classe S per fibre speciali.
La produzione di fibra di vetro con vetro è diversa da quella di altri prodotti in vetro.
La composizione della fibra di vetro commercializzata a livello internazionale è la seguente:

(1) Vetro E
Conosciuto anche come vetro senza alcali, è un vetro borosilicato. Attualmente è una delle composizioni di vetroresina più utilizzate, con buone proprietà di isolamento elettrico e meccaniche, ampiamente utilizzato nella produzione di isolanti elettrici con fibra di vetro, anche in grandi quantità per la produzione di plastica rinforzata con fibra di vetro. Il suo svantaggio è la facile erosione da parte di acidi inorganici, quindi non è adatto all'uso in ambienti acidi.

(2) Vetro C
Conosciuta anche come fibra di vetro a media alcalinità, è caratterizzata da una buona resistenza chimica, in particolare agli acidi, superiore a quella del vetro alcalino, ma presenta scarse proprietà elettriche e una resistenza meccanica inferiore del 10-20% rispetto alle fibre di vetro alcalino. Solitamente, le fibre di vetro a media alcalinità prodotte all'estero contengono una certa quantità di biossido di boro, mentre quelle cinesi ne sono completamente prive. All'estero, la fibra di vetro a media alcalinità viene utilizzata esclusivamente per la produzione di prodotti in fibra di vetro resistenti alla corrosione, come ad esempio i tappeti di superficie in fibra di vetro, e anche per migliorare i materiali di copertura in asfalto. In Cina, invece, la fibra di vetro a media alcalinità rappresenta una quota considerevole della produzione di fibra di vetro (60%) ed è ampiamente utilizzata per il rinforzo di materiali plastici rinforzati con fibra di vetro, nonché per tessuti filtranti, tessuti per imballaggio, ecc., grazie al suo prezzo inferiore rispetto alla fibra di vetro non alcalina, che le conferisce un vantaggio competitivo.

(3) Fibra di vetro ad alta resistenza
Caratterizzato da elevata resistenza e alto modulo elastico, presenta una resistenza alla trazione della singola fibra di 2800 MPa, circa il 25% superiore alla resistenza alla trazione della fibra di vetro priva di alcali, e un modulo di elasticità di 86.000 MPa, superiore a quello della fibra di vetro E. I prodotti in FRP realizzati con questo materiale sono utilizzati principalmente in ambito militare, aerospaziale, per la produzione di giubbotti antiproiettile e attrezzature sportive. Tuttavia, a causa del prezzo elevato, al momento non è possibile promuoverne l'impiego in ambito civile, e la produzione mondiale si limita a poche migliaia di tonnellate.

(4)fibra di vetro AR
Conosciuta anche come fibra di vetro alcali-resistente, la fibra di vetro alcali-resistente è un materiale di rinforzo per calcestruzzo (cementizio) rinforzato con fibra di vetro (denominato GRC), costituito al 100% da fibre inorganiche. Nei componenti cementizi non portanti, rappresenta un sostituto ideale per l'acciaio e l'amianto. La fibra di vetro alcali-resistente è caratterizzata da un'ottima resistenza agli alcali, in grado di contrastare efficacemente l'erosione causata da sostanze altamente alcaline presenti nel cemento, da un'elevata aderenza, un modulo di elasticità elevato, resistenza agli urti, resistenza alla trazione e alla flessione molto elevato, non combustibilità, resistenza al gelo, resistenza alle variazioni di temperatura e umidità, resistenza alle crepe, eccellente resistenza alle infiltrazioni, struttura robusta e facilità di formatura. La fibra di vetro alcali-resistente è un nuovo tipo di materiale di rinforzo ampiamente utilizzato nel calcestruzzo (cementizio) ad alte prestazioni. Un materiale di rinforzo ecologico.

(5) Un bicchiere
Conosciuto anche come vetro ad alto contenuto di alcali, è un tipico vetro al silicato di sodio che, a causa della sua scarsa resistenza all'acqua, viene raramente utilizzato nella produzione di fibra di vetro.

(6) Vetro E-CR
Il vetro E-CR è una varietà migliorata di vetro privo di boro e alcali, utilizzato per la produzione di fibra di vetro con elevata resistenza agli acidi e all'acqua. La sua resistenza all'acqua è 7-8 volte superiore a quella della fibra di vetro priva di alcali, e la sua resistenza agli acidi è nettamente superiore a quella della fibra di vetro a medio contenuto di alcali. Si tratta di una nuova tipologia sviluppata per tubazioni interrate e serbatoi di stoccaggio.

(7) Vetro D
Conosciuto anche come vetro a bassa costante dielettrica, viene utilizzato per produrre fibra di vetro a bassa costante dielettrica con buona rigidità dielettrica.
Oltre ai componenti in fibra di vetro sopra menzionati, ora è disponibile un nuovofibra di vetro senza alcaliÈ completamente privo di boro, riducendo così l'inquinamento ambientale, ma le sue proprietà di isolamento elettrico e meccaniche sono simili a quelle del vetro E tradizionale.
Esiste anche una composizione a doppio vetro di fibra di vetro, utilizzata nella produzione di lana di vetro, che ha anche un potenziale come materiale di rinforzo in plastica rinforzata con fibra di vetro. Inoltre, esistono fibre di vetro senza fluoro, sviluppate per soddisfare i requisiti ambientali, e fibre di vetro migliorate prive di alcali.

7. identificazione della fibra di vetro ad alto contenuto alcalino
Il test è semplice: immergete la fibra in acqua bollente e lasciatela cuocere per 6-7 ore. Se si tratta di fibra di vetro ad alto contenuto alcalino, dopo la cottura in acqua bollente, l'ordito e la trama della fibra si allentano completamente.

8. Esistono due tipi di processo di produzione della fibra di vetro
a) Doppio stampaggio – metodo di trafilatura in crogiolo;
b) Stampaggio in un'unica fase – metodo di trafilatura in forno a vasca.
Il processo di estrusione a crogiolo prevede la prima fusione ad alta temperatura delle materie prime in vetro per formare sfere di vetro, seguita da una seconda fusione delle stesse sfere e dall'estrusione ad alta velocità dei filamenti di fibra di vetro. Questo processo presenta un elevato consumo energetico, instabilità del processo di stampaggio, bassa produttività della manodopera e altri svantaggi, ed è stato sostanzialmente abbandonato dai grandi produttori di fibra di vetro.

9. TipicoFibra di vetroProcesso
Il metodo di estrusione in forno a piscina prevede la fusione di clorite e altre materie prime in una soluzione vetrosa, escludendo le bolle d'aria. Il materiale viene trasportato attraverso un percorso attraverso una piastra porosa e quindi estruso ad alta velocità in un filamento di fibra di vetro. Il forno può essere collegato a centinaia di pannelli tramite percorsi multipli per la produzione simultanea. Questo processo è semplice, a risparmio energetico, garantisce una formatura stabile, un'elevata efficienza e un'alta resa, facilitando la produzione completamente automatizzata su larga scala. È diventato il processo produttivo principale a livello internazionale, rappresentando oltre il 90% della produzione globale di fibra di vetro.