Кога гледаме производи направени одфиберглас, честопати само го забележуваме нивниот изглед и употреба, но ретко размислуваме: Каква е внатрешната структура на овој тенок црн или бел филамент? Токму овие невидени микроструктури му даваат на фибергласот неговите уникатни својства, како што се висока цврстина, отпорност на високи температури и отпорност на корозија. Денес, ќе навлеземе во „внатрешниот свет“ на фибергласот за да ги откриеме тајните на неговата структура.
Микроскопската основа: „Нарушен ред“ на атомско ниво
Од атомска перспектива, основната компонента на фибергласот е силициум диоксид (обично 50%-70% од тежината), со други елементи како калциум оксид, магнезиум оксид и алуминиум оксид додадени за прилагодување на неговите својства. Распоредот на овие атоми ги одредува основните карактеристики на фибергласот.
За разлика од „долгодосечниот редослед“ на атомите во кристалните материјали (како што се металите или кварцните кристали), атомскиот распоред во фибергласот покажува„краткодосечен ред, долгодосечен неред.“Едноставно кажано, во локална област (во опсег од неколку атоми), секој атом на силициум се врзува со четири атоми на кислород, формирајќи пирамидална„силициумски тетраедар“структура. Овој локален распоред е подреден. Сепак, на поголем обем, овие силициумски тетраедри не формираат правилна повторувачка решетка како кај кристалот. Наместо тоа, тие се случајно поврзани и наредени на неуреден начин, слично како куп градежни блокови случајно собрани, формирајќи аморфна стаклена структура.
Оваа аморфна структура е една од клучните разлики помеѓуфибергласи обично стакло. За време на процесот на ладење на обичното стакло, атомите имаат доволно време да формираат мали, локално подредени кристали, што доведува до поголема кршливост. Спротивно на тоа, фибергласот се прави со брзо истегнување и ладење на стопено стакло. Атомите немаат време да се подредат на уреден начин и се „замрзнати“ во оваа неуредна, аморфна состојба. Ова ги намалува дефектите на границите на кристалите, овозможувајќи му на влакното да ги задржи својствата на стаклото, а воедно да добие подобра цврстина и затегнувачка цврстина.
Структура на монофиламент: Униформен ентитет од „кожа“ до „јадро“
Фибергласот што го гледаме е всушност составен од многумонофиламенти, но секој монофиламент е комплетна структурна единица сама по себе. Монофиламентот обично има дијаметар од 5-20 микрометри (околу 1/5 до 1/2 од дијаметарот на човечка коса). Неговата структура е униформна„Цврста цилиндрична форма“без очигледно слоевитост. Сепак, од перспектива на микроскопската дистрибуција на составот, постојат суптилни разлики во „кожата и јадрото“.
За време на процесот на влечење, додека стопеното стакло се екструдира од малите дупки на предната мрежица, површината брзо се лади при контакт со воздухот, формирајќи многу тенка„кожа“слој (дебел околу 0,1-0,5 микрометри). Овој слој на кожата се лади многу побрзо од внатрешниот„јадро“.Како резултат на тоа, содржината на силициум диоксид во слојот на обвивката е малку поголема отколку во јадрото, а атомскиот распоред е погуст со помалку дефекти. Оваа суптилна разлика во составот и структурата ја прави површината на монофиламентот поцврста во тврдоста и отпорноста на корозија од јадрото. Исто така, ја намалува можноста за површински пукнатини - дефектот на материјалот често започнува со површински дефекти, а оваа густа обвивка делува како заштитна „обвивка“ за монофиламентот.
Покрај суптилната разлика помеѓу кожата и јадрото, висококвалитетенфибергласМонофиламентот, исто така, има висока кружна симетрија во својот пресек, со грешка во дијаметарот што обично се контролира со точност од 1 микрометар. Оваа униформна геометриска структура осигурува дека кога монофиламентот е напрегнат, напрегањето е рамномерно распределено низ целиот пресек, спречувајќи концентрација на напрегање предизвикана од локални неправилности на дебелината и со тоа подобрувајќи ја целокупната затегнувачка цврстина.
Колективна структура: Подредена комбинација од „преѓа“ и „ткаенина“
Иако монофиламентите се цврсти, нивниот дијаметар е премногу тенок за да се користат сами. Затоа, фибергласот обично постои во форма на„колективно“,најчесто како„преѓа од фиберглас“и„ткаенина од фиберглас“.Нивната структура е резултат на подредената комбинација на монофиламенти.
Преѓата од фиберглас е збирка од десетици до илјадници монофиламенти, составени од или„извртување“или битие„неискривено“.Несуплетената преѓа е лабава колекција од паралелни монофиламенти, со едноставна структура, првенствено користена за производство на стаклена волна, сечкани влакна итн. Суплената преѓа, од друга страна, се формира со суплење на монофиламентите заедно, создавајќи спирална структура слична на памучна преѓа. Оваа структура ја зголемува силата на врзување помеѓу монофиламентите, спречувајќи ја преѓата да се расплетува под стрес, што ја прави погодна за ткаење, намотување и други техники на обработка.„брои“на преѓата (индекс што го означува бројот на монофиламенти, на пример, преѓа од 1200 текс е составена од 1200 монофиламенти) и„пресврт“(бројот на извиткувања по единица должина) директно ја одредуваат цврстината, флексибилноста и последователните перформанси на обработката на преѓата.
Ткаенината од фиберглас е структура слична на лист направена од предиво од фиберглас преку процес на ткаење. Трите основни ткаења се еднобојна, диагонална сплитка и сатенска.Обичен ткаенТкаенината се формира со наизменично преплетување на конци од основа и ткаење, што резултира со цврста структура со ниска пропустливост, но униформна цврстина, што ја прави погодна како основен материјал за композитни материјали.ткаење од твилПредивата од ткаенина, основа и поткошница се испреплетуваат во сооднос од 2:1 или 3:1, создавајќи дијагонален шаблон на површината. Пофлексибилно е од обичното ткаење и често се користи за производи што бараат виткање или обликување.Сатенско ткаењеима помалку точки на преплетување, со конци од основа или ткаја кои формираат континуирани лебдечки линии на површината. Ова ткаење е меко на допир и има мазна површина, што го прави погодно за декоративни или компоненти со ниско триење.
Без разлика дали станува збор за преѓа или ткаенина, суштината на колективната структура е да се постигне подобрување на перформансите на„1+1>2“преку подредена комбинација на монофиламенти. Монофиламентите ја обезбедуваат основната цврстина, додека колективната структура му дава на материјалот различни форми, флексибилност и прилагодливост на обработката за да ги задоволи различните потреби, од топлинска изолација до структурно засилување.
Време на објавување: 16 септември 2025 година
