Ίνα χαλαζία: Ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, επιβραδυντικά φλόγας και θερμομόνωση

1. Περίληψη

Η ίνα χαλαζία είναι ένας τύπος ειδικής ίνας γυαλιού υψηλής απόδοσης γνωστής για την υψηλή καθαρότητα, την υψηλή αντοχή στη θερμότητα, τη χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και τις απώλειες. Χρησιμοποιείται συνήθως σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροδιαστημική. Παράγεται από έξυπνη τεχνολογία.

2. Χαρακτηριστικά απόδοσης ινών χαλαζία

Οι ίνες χαλαζία έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο, διατηρώντας ορισμένα χαρακτηριστικά και την απόδοση του στερεού χαλαζία. Παρουσιάζει υψηλή αντοχή στη θερμότητα, ηλεκτρική μόνωση σε υψηλές θερμοκρασίες και συχνότητες, εξαιρετική χημική σταθερότητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μακροπρόθεσμα κάτω από 1050℃ και αντέχει στιγμιαίες υψηλές θερμοκρασίες έως και 1700℃. Η αντοχή του σε εφελκυσμό είναι τριπλάσια από αυτή των συνηθισμένων ινών. Επιπλέον, διαθέτει ανώτερες διηλεκτρικές ιδιότητες, καθώς είναι η ορυκτή ίνα με τη χαμηλότερη διηλεκτρική σταθερά και συντελεστή διηλεκτρικής απώλειας, με διηλεκτρική σταθερά 1 MHz 3,70 και συντελεστή διηλεκτρικής απώλειας μικρότερο από 0,001. Σε περιοχές υψηλής συχνότητας και κάτω από 700℃, η ίνα χαλαζία διατηρεί τη χαμηλότερη και πιο σταθερή διηλεκτρική σταθερά και απώλεια, ενώ διατηρεί πάνω από το 70% της αντοχής της. Χρησιμοποιείται συνήθως ως δομική ενίσχυση, θερμομόνωση και κυματοδιαφανή υλικά για κρίσιμα μέρη αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών.

3. Διαδικασία προετοιμασίας

μεγάλο Οι μέθοδοι κατασκευής ινών χαλαζία περιλαμβάνουν κυρίως την άμεση έλξη τήξης, την έλξη με ράβδο και τις μεθόδους σολ-γέλη, μεταξύ των οποίων η έλξη με ράβδο είναι η κύρια μέθοδος βιομηχανικής προετοιμασίας.

μεγάλο Η διαδικασία τραβήγματος ράβδου περιλαμβάνει την τοποθέτηση ακατέργαστου κρυστάλλου ή καθαρής σκόνης πυριτίου σε έναν κλίβανο αντίστασης υπό κενό υπό πίεση, την τήξη του και στη συνέχεια τραβήξτε σε λεπτές ράβδους (διάμετρος περίπου 2 mm). Κατά τη διάρκεια του σχεδίου, εφαρμόζεται πρώτα ένας παράγοντας διαβροχής στην ίνα χαλαζία, ακολουθούμενος από έλξη σε περιβάλλον ηλεκτρικής θέρμανσης ή φλόγας οξυυδρογόνου για να ληφθούν μονόινα νήματα διαμέτρου περίπου 8μm. Τέλος, οι κλώνοι ινών συστρέφονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν νήματα ή ύφασμα από ίνες.

μεγάλο Η συγκεκριμένη διαδικασία σχεδίασης μπορεί να περιγραφεί εν συντομία ως εξής: Ο υγρός χαλαζίας υψηλής θερμοκρασίας στάζει από το κάτω άκρο της ράβδου χαλαζία και η μηχανή σχεδίασης διατηρεί σταθερή ταχύτητα περιστροφής για να τεντώσει και να στερεοποιήσει την ίνα, σχηματίζοντας συνεχείς ίνες. Στο κάτω μέρος της ράβδου χαλαζία σχηματίζεται ένα νέο λεπτό νήμα σε σχήμα ημισελήνου που ονομάζεται δδχχχχ ίνα root". Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η θερμοκρασία της μεμονωμένης ίνας πέφτει σημαντικά μετά την αφαίρεσή της, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την απόδοση του προϊόντος.

4. Προϊόντα ινών χαλαζία και περιοχές εφαρμογής

μεγάλο Οι ίνες χαλαζία μπορούν να υποστούν επεξεργασία σε διάφορα προϊόντα, όπως νήματα από ίνες χαλαζία, βαμβάκι, τσόχα, ύφασμα, μανίκια, ίνες κοντής κοπής κ.λπ. Το νήμα από ίνες χαλαζία είναι ένα κοινό προϊόν που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή κεραιών radome αεροσκαφών.

μεγάλο Οι ίνες κοντής κοπής κατασκευάζονται από προ-κομμένες ίνες γυαλιού χαλαζία σταθερού μήκους.

μεγάλο Το νήμα από ίνες χαλαζία είναι κατασκευασμένο από πυρίτιο υψηλής καθαρότητας και φυσικούς κρυστάλλους χαλαζία σε συνεχείς μακριές ίνες με περιεκτικότητα σε SiO2 πάνω από 99,95%, ικανό για μακροχρόνια χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες έως 1050℃ και διαθέτει εξαιρετικά χαμηλή και σταθερή διηλεκτρική σταθερά και απώλεια, καθιστώντας το ένα εξαιρετικό εύκαμπτο υλικό ανόργανης ίνας με αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.

μεγάλο Το ύφασμα από ίνες χαλαζία υφαίνεται από νήματα από ίνες χαλαζία μέσω διαφόρων μεθόδων ύφανσης όπως απλό, σατέν υφαίνω διαγωνίως και leno σε ύφασμα διαφορετικού πάχους και πλέξης, με αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, υψηλή αντοχή, χαμηλό διηλεκτρικό, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, αντίσταση καύσης κ.λπ.

μεγάλο Το βαμβάκι από ίνες χαλαζία αποτελείται από καθαρές ίνες χαλαζία χωρίς συνδετικά, ακανόνιστου σχήματος και διάταξης που του δίνουν σγουρή εμφάνιση εμποδίζοντας τη συμπίεση του πληρωτικού υλικού που βελτιώνει τη μόνωση. είναι ένα καλό υποκατάστατο για το βαμβάκι με υψηλή περιεκτικότητα σε πυριτικές ίνες, το βαμβάκι από κεραμικές ίνες, το βαμβάκι από ίνες βασάλτη.

5. Παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή των ινών χαλαζία

μεγάλο Η διάμετρος και το μήκος της ίνας γενικά, όσο πιο λεπτή είναι η διάμετρος της ίνας χαλαζία, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή εφελκυσμού της. Η αντοχή σε εφελκυσμό σχετίζεται με το μήκος της ίνας, μειώνεται σημαντικά όσο αυξάνεται το μήκος. Η επίδραση της διαμέτρου και του μήκους στις ίνες χαλαζία μπορεί να εξηγηθεί από την υπόθεση της μικρορωγμής: καθώς η διάμετρος και το μήκος της ίνας μειώνονται, οι μικρορωγμές εντός της ίνας μειώνονται ανάλογα, αυξάνοντας την αντοχή της ίνας.

μεγάλο Η ποιότητα του υγρού γυαλιού επηρεάζει την αντοχή των ινών χαλαζία. Οι ακαθαρσίες στη σύνθεση του γυαλιού ή οι διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της πλάκας διαρροής μπορεί να οδηγήσουν σε κρυστάλλωση στις ίνες. Η πρακτική έχει δείξει ότι οι ίνες με κρυστάλλωση είναι πιο αδύναμες από τις άμορφες ίνες. Επιπλέον, οι φυσαλίδες στο υγρό του γυαλιού μπορούν επίσης να μειώσουν την αντοχή των ινών.

μεγάλο Η επεξεργασία επιφάνειας επηρεάζει τη δύναμη. Κατά τη συνεχή έλξη, πρέπει να εφαρμόζεται διαβρεκτικός παράγοντας σε μεμονωμένες ίνες ή δέσμες που σχηματίζουν ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια της ίνας για να αποτρέπεται η αμοιβαία τριβή κατά την επεξεργασία του υφάσματος που θα μπορούσε να καταστρέψει την ίνα και να μειώσει την αντοχή. Μετά τη θερμική επεξεργασία για την αφαίρεση του παράγοντα διαβροχής, η αντοχή του υφάσματος από ίνες χαλαζία μειώνεται σημαντικά, αλλά γενικά ανακάμπτει μετά την επεξεργασία με ένα ενδιάμεσο συνδετικό, επειδή η επίστρωση προστατεύει την ίνα και αντισταθμίζει τα ελαττώματα της επιφάνειας.

μεγάλο Ο χρόνος αποθήκευσης επηρεάζει τη δύναμη. Η αντοχή των ινών χαλαζία μειώνεται μετά την αποθήκευση για μια περίοδο, γνωστή ως γήρανση κυρίως λόγω της διάβρωσης της υγρασίας στον αέρα. Έτσι, οι ίνες με υψηλή χημική σταθερότητα παρουσιάζουν μικρότερη μείωση αντοχής.

μεγάλο Ο χρόνος εφαρμογής φορτίου επηρεάζει την αντοχή. Η αντοχή των ινών χαλαζία μειώνεται με την παρατεταμένη εφαρμογή φορτίου, ιδιαίτερα αισθητή σε υψηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος, πιθανώς λόγω του νερού που προσροφάται σε μικρορωγμές επιταχύνοντας τη διαστολή της ρωγμής υπό εξωτερική δύναμη.