En términos generales, siempre hemos entendido la fibra de vidrio como un material inorgánico no metálico. Sin embargo, con el avance de la investigación, sabemos que existen muchos tipos de fibras de vidrio, cada una con un excelente rendimiento y numerosas ventajas. Por ejemplo, su resistencia mecánica es particularmente alta, al igual que su resistencia al calor y a la corrosión. Si bien ningún material es perfecto, la fibra de vidrio también presenta limitaciones que no se pueden ignorar: su baja resistencia al desgaste y su tendencia a la fragilidad. Por lo tanto, en la práctica, debemos aprovechar sus fortalezas y minimizar sus debilidades.
La fibra de vidrio es una materia prima fácil de obtener, principalmente vidrio viejo o productos de vidrio desechados. Es muy fina, y más de 20 monofilamentos de vidrio juntos equivalen al grosor de un cabello. Generalmente se utiliza como material de refuerzo en materiales compuestos. Gracias al avance de la investigación en fibra de vidrio en los últimos años, esta desempeña un papel cada vez más importante en nuestra producción y vida cotidiana. Los siguientes artículos describen principalmente el proceso de producción y las aplicaciones de la fibra de vidrio. Este artículo presenta las propiedades, los componentes principales, las características principales y la clasificación de materiales de la fibra de vidrio. Los siguientes artículos abordarán su proceso de producción, protección de seguridad, usos principales, situación industrial y perspectivas de desarrollo.
IIntroducción
1.1 Propiedades de la fibra de vidrio
Otra característica excelente de la fibra de vidrio es su alta resistencia a la tracción, que puede alcanzar 6,9 g/d en estado estándar y 5,8 g/d en condiciones húmedas. Estas excelentes propiedades hacen que la fibra de vidrio se utilice con frecuencia como material de refuerzo. Tiene una densidad aparente de 2,54. La fibra de vidrio también es muy resistente al calor y conserva sus propiedades normales a 300 °C. Además, gracias a sus propiedades de aislamiento eléctrico y su resistencia a la corrosión, la fibra de vidrio se utiliza a menudo como material de aislamiento térmico y blindaje.
1.2 Ingredientes principales
La composición de la fibra de vidrio es relativamente compleja. Generalmente, los componentes principales conocidos son sílice, óxido de magnesio, óxido de sodio, óxido de boro, óxido de aluminio, óxido de calcio, entre otros. El diámetro del monofilamento de fibra de vidrio es de aproximadamente 10 micras, lo que equivale a 1/10 del diámetro de un cabello. Cada haz de fibras está compuesto por miles de monofilamentos. El proceso de estirado varía ligeramente. Normalmente, el contenido de sílice en la fibra de vidrio oscila entre el 50 % y el 65 %. La resistencia a la tracción de las fibras de vidrio con un contenido de óxido de aluminio superior al 20 % es relativamente alta, generalmente en fibras de vidrio de alta resistencia, mientras que el contenido de óxido de aluminio en las fibras de vidrio libres de álcalis suele ser de alrededor del 15 %. Para que la fibra de vidrio tenga un módulo elástico mayor, es necesario asegurar que el contenido de óxido de magnesio sea superior al 10 %. Debido a que la fibra de vidrio contiene una pequeña cantidad de óxido férrico, su resistencia a la corrosión ha mejorado en diversos grados.
1.3 Características principales
1.3.1 Materias primas y aplicaciones
En comparación con las fibras inorgánicas, las propiedades de las fibras de vidrio son superiores. Son más difíciles de inflamar, resistentes al calor, termoaislantes, más estables y resistentes a la tracción. Sin embargo, son frágiles y tienen poca resistencia al desgaste. Se utilizan para fabricar plásticos reforzados o para fortalecer el caucho, y como material de refuerzo, la fibra de vidrio presenta las siguientes características:
(1) Su resistencia a la tracción es mejor que la de otros materiales, pero la elongación es muy baja.
(2) El coeficiente elástico es más adecuado.
(3) Dentro del límite elástico, la fibra de vidrio puede extenderse durante mucho tiempo y es muy resistente a la tracción, por lo que puede absorber una gran cantidad de energía frente a un impacto.
(4) Dado que la fibra de vidrio es una fibra inorgánica, tiene muchas ventajas, no se quema fácilmente y sus propiedades químicas son relativamente estables.
(5) No es fácil absorber agua.
(6) Resistente al calor y estable por naturaleza, no reacciona fácilmente.
(7) Su procesabilidad es muy buena y se puede procesar en excelentes productos en diversas formas, como hebras, fieltros, haces y tejidos.
(8) Puede transmitir luz.
(9) Debido a que los materiales son fáciles de obtener, el precio no es caro.
(10) A alta temperatura, en lugar de arder, se funde formando gotas líquidas.
1.4 Clasificación
Según diferentes criterios de clasificación, la fibra de vidrio se puede dividir en varios tipos. Según su forma y longitud, se divide en tres categorías: fibras continuas, fibras de algodón y fibras de longitud fija. Según sus componentes, como el contenido de álcalis, se divide en tres categorías: fibra de vidrio sin álcalis, fibra de vidrio con contenido medio de álcalis y fibra de vidrio con alto contenido de álcalis.
1.5 Materias primas de producción
En la producción industrial real, para producir fibra de vidrio, necesitamos alúmina, arena de cuarzo, piedra caliza, pirofilita, dolomita, carbonato de sodio, mirabilita, ácido bórico, fluorita, fibra de vidrio molida, etc.
1.6 Método de producción
Los métodos de producción industrial se dividen en dos categorías: una consiste en fundir primero las fibras de vidrio y luego fabricar productos de vidrio esféricos o en forma de varilla con diámetros más pequeños. Posteriormente, se calientan y se vuelven a fundir de diferentes maneras para obtener fibras finas con un diámetro de 3 a 80 μm. El otro método también consiste en fundir primero el vidrio, pero en lugar de varillas o esferas, se obtienen fibras de vidrio. La muestra se estira a través de una placa de aleación de platino mediante un método de estirado mecánico. Los artículos resultantes se denominan fibras continuas. Si las fibras se estiran a través de un sistema de rodillos, los artículos resultantes se denominan fibras discontinuas, también conocidas como fibras de vidrio cortadas a medida o fibras cortas.
1.7 Calificación
Según su composición, uso y propiedades, la fibra de vidrio se clasifica en diferentes grados. Las fibras de vidrio comercializadas internacionalmente son las siguientes:
1.7.1 Vidrio E
Se trata de vidrio de borato, también conocido como vidrio libre de álcalis. Debido a sus numerosas ventajas, es el más utilizado. Si bien su uso está muy extendido, también presenta inconvenientes inevitables. Reacciona fácilmente con sales inorgánicas, por lo que resulta difícil almacenarlo en ambientes ácidos.
1.7.2 Vidrio C
En la producción real, también se le llama vidrio alcalino medio, que tiene propiedades químicas relativamente estables y buena resistencia a los ácidos. Su desventaja es que la resistencia mecánica no es alta y el rendimiento eléctrico es deficiente. En diferentes lugares hay diferentes estándares. En la industria nacional de fibra de vidrio, el vidrio alcalino medio no contiene boro. Pero en la industria extranjera de fibra de vidrio, lo que producen es vidrio alcalino medio que contiene boro. No solo es diferente el contenido, sino también el papel que desempeña el vidrio alcalino medio en el país y en el extranjero. Las esteras superficiales de fibra de vidrio y las varillas de fibra de vidrio producidas en el extranjero están hechas de vidrio alcalino medio. En la producción, el vidrio alcalino medio también se utiliza en asfalto. En mi país, la razón objetiva es que se usa ampliamente debido a su muy bajo precio, y se utiliza en todas partes en la industria de telas de envoltura y telas filtrantes.
1.7.3 Fibra de vidrio A vidrio
En la producción, también se le conoce como vidrio de alto contenido alcalino, que pertenece al vidrio de silicato de sodio, pero debido a su resistencia al agua, generalmente no se produce como fibra de vidrio.
1.7.4 Fibra de vidrio D
También se le conoce como vidrio dieléctrico y, por lo general, es la principal materia prima para las fibras de vidrio dieléctrico.
1.7.5 Vidrio de alta resistencia reforzado con fibra de vidrio
Su resistencia es un 25% mayor que la de la fibra de vidrio E, y su módulo elástico también es superior. Gracias a sus múltiples ventajas, debería tener un uso generalizado, pero debido a su elevado coste, actualmente solo se utiliza en algunos sectores importantes, como la industria militar y la aeroespacial.
1.7.5 Fibra de vidrio Vidrio AR
También se le conoce como fibra de vidrio resistente a los álcalis; se trata de una fibra inorgánica pura que se utiliza como material de refuerzo en el hormigón reforzado con fibra de vidrio. En determinadas condiciones, incluso puede sustituir al acero y al amianto.
1.7.6 Fibra de vidrio Vidrio E-CR
Se trata de un vidrio mejorado, libre de boro y álcalis. Debido a que su resistencia al agua es casi 10 veces mayor que la de la fibra de vidrio libre de álcalis, se utiliza ampliamente en la producción de productos resistentes al agua. Además, su resistencia a los ácidos también es muy alta, y ocupa una posición dominante en la producción y aplicación de tuberías subterráneas. Además de las fibras de vidrio más comunes mencionadas anteriormente, los científicos han desarrollado un nuevo tipo de fibra de vidrio. Al ser un producto libre de boro, satisface la preocupación por la protección del medio ambiente. En los últimos años, existe otro tipo de fibra de vidrio que se ha vuelto más popular: la fibra de vidrio con doble composición de vidrio. Podemos observar su presencia en los productos de lana de vidrio actuales.
1.8 Identificación de fibras de vidrio
El método para distinguir las fibras de vidrio es particularmente sencillo: se colocan en agua, se calientan hasta que hierva y se dejan reposar durante 6-7 horas. Si se observa que la urdimbre y la trama de las fibras se vuelven menos compactas, se trata de fibras de vidrio de alto contenido alcalino. Según diferentes normas, existen numerosos métodos de clasificación de las fibras de vidrio, que generalmente se dividen en función de su longitud, diámetro, composición y propiedades.
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Fecha de publicación: 22 de junio de 2022
