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La fibra de vidrio es un material inorgánico no metálico de excelente rendimiento, con numerosas ventajas como buen aislamiento, resistencia al calor y a la corrosión, y alta resistencia mecánica. Sin embargo, presenta la desventaja de ser frágil y tener baja resistencia al desgaste. Se obtiene a partir de bolas de vidrio o vidrio de desecho como materia prima, y ​​mediante procesos de fusión a alta temperatura, estirado, bobinado y tejido, se transforma en monofilamentos con un diámetro que varía desde unos pocos micrómetros hasta más de 20 micrómetros, equivalente a entre 1/20 y 1/5 del grosor de un cabello. Cada haz de fibras está compuesto por cientos o incluso miles de monofilamentos de seda cruda.Fibra de vidrioSe utiliza habitualmente como material de refuerzo en materiales compuestos, materiales de aislamiento eléctrico y térmico, placas de circuitos impresos y otros sectores de la economía nacional.
1. Propiedades físicas de la fibra de vidrio
Punto de fusión 680 ℃
Punto de ebullición 1000 ℃
Densidad 2,4-2,7 g/cm³

2. Composición química
Los componentes principales son sílice, alúmina, óxido de calcio, óxido de boro, óxido de magnesio, óxido de sodio, etc. Según la cantidad de álcali en el contenido de vidrio, se puede dividir en fibras de vidrio no alcalinas (óxido de sodio del 0% al 2%, es un vidrio de borosilicato de aluminio), fibras de vidrio de álcali medio (óxido de sodio del 8% al 12%, es un vidrio de silicato sódico-cálcico con o sin boro) y fibras de vidrio de alto álcali (óxido de sodio del 13% o más, es un vidrio de silicato sódico-cálcico).

3. Materias primas y sus aplicaciones
La fibra de vidrio, superior a las fibras orgánicas, ofrece alta resistencia a la temperatura, es incombustible, anticorrosiva, aislante térmico y acústico, con alta resistencia a la tracción y buen aislamiento eléctrico. Sin embargo, es frágil y presenta baja resistencia a la abrasión. Se utiliza en la fabricación de plásticos reforzados o caucho reforzado como material de refuerzo. Las siguientes características hacen que su uso sea mucho más amplio que el de otros tipos de fibras, lo que ha impulsado su rápido desarrollo y una amplia gama de aplicaciones.
(1) Alta resistencia a la tracción, pequeña elongación (3%).
(2) Alto coeficiente de elasticidad, buena rigidez.
(3) Alargamiento dentro de los límites de elasticidad y alta resistencia a la tracción, para absorber la energía del impacto.
(4) Fibra inorgánica, no combustible, buena resistencia química.
(5) Baja absorción de agua.
(6) Buena estabilidad de escala y resistencia al calor.
(7) Buena procesabilidad, se puede convertir en hebras, haces, fieltros, telas y otras formas diferentes de productos.
(8) Los productos transparentes pueden transmitir luz.
(9) Se ha completado el desarrollo de un agente de tratamiento de superficie con buena adhesión a la resina.
(10) Económico.
(11) No es fácil de quemar y puede fundirse en perlas vítreas a alta temperatura.
Según su forma y longitud, la fibra de vidrio se puede dividir en fibra continua, fibra de longitud fija y lana de vidrio; según su composición, se puede dividir en fibra de vidrio no alcalina, resistente a productos químicos, de alta alcalinidad, alcalina, de alta resistencia, de alto módulo de elasticidad y resistente a los álcalis (antialcalinos), entre otras.

4. Las principales materias primas para la producción defibra de vidrio
En la actualidad, las principales materias primas para la producción nacional de fibra de vidrio son arena de cuarzo, alúmina y clorita, piedra caliza, dolomita, ácido bórico, carbonato de sodio, manganeso, fluorita, etc.

5. Métodos de producción
Se dividen a grandes rasgos en dos categorías: una está hecha de vidrio fundido directamente en fibras;
Una clase de vidrio fundido se fabrica primero con bolas o varillas de vidrio con un diámetro de 20 mm, y luego se vuelve a fundir de diversas maneras para calentar fibras muy finas con un diámetro de 3 a 80 μm.
Mediante una placa de aleación de platino y un método de estirado mecánico, se obtiene una fibra de longitud infinita, conocida como fibra de vidrio continua o comúnmente como fibra larga.
A través del rodillo o flujo de aire compuesto de fibras discontinuas, conocidas como fibra de vidrio de longitud fija, comúnmente llamadas fibras cortas.

6. Clasificación de fibra de vidrio
La fibra de vidrio, según su composición, naturaleza y uso, se divide en diferentes niveles.
Según las normas vigentes, la fibra de vidrio de clase E es la de uso más común, ampliamente utilizada en materiales de aislamiento eléctrico;
Clase S para fibras especiales.
La producción de fibra de vidrio con vidrio es diferente a la de otros productos de vidrio.
La composición de la fibra de vidrio comercializada internacionalmente es la siguiente:

(1) Vidrio E
También conocido como vidrio libre de álcalis, es un vidrio borosilicato. Actualmente, es una de las composiciones de fibra de vidrio más utilizadas, con buenas propiedades de aislamiento eléctrico y mecánicas. Se emplea ampliamente en la producción de aislamiento eléctrico con fibra de vidrio y también en grandes cantidades para la fabricación de plásticos reforzados con fibra de vidrio. Su desventaja radica en su fácil corrosión por ácidos inorgánicos, por lo que no es adecuado para su uso en ambientes ácidos.

(2) Vidrio C
También conocida como fibra de vidrio de álcali medio, se caracteriza por su resistencia química, especialmente a los ácidos, superior a la de la fibra de vidrio alcalina. Sin embargo, sus propiedades eléctricas y su resistencia mecánica son entre un 10 % y un 20 % inferiores a las de las fibras de vidrio alcalinas. Generalmente, las fibras de vidrio de álcali medio importadas contienen dióxido de boro, mientras que las chinas están completamente libres de boro. En el extranjero, la fibra de vidrio de álcali medio se utiliza exclusivamente para la producción de productos de fibra de vidrio resistentes a la corrosión, como esteras de fibra de vidrio para superficies, y también para reforzar materiales asfálticos para techos. En China, la fibra de vidrio de álcali medio representa una gran parte de la producción de fibra de vidrio (60 %) y se utiliza ampliamente en el refuerzo de plásticos reforzados con fibra de vidrio, así como en tejidos filtrantes y de embalaje, debido a su menor precio en comparación con la fibra de vidrio no alcalina, lo que le confiere una mayor ventaja competitiva.

(3) Fibra de vidrio de alta resistencia
Caracterizada por su alta resistencia y módulo de elasticidad, presenta una resistencia a la tracción de fibra única de 2800 MPa, aproximadamente un 25 % superior a la de la fibra de vidrio libre de álcalis, y un módulo de elasticidad de 86 000 MPa, mayor que el de la fibra de vidrio E. Los productos de FRP fabricados con este material se emplean principalmente en aplicaciones militares, aeroespaciales, blindaje antibalas y equipamiento deportivo. Sin embargo, debido a su elevado precio, su uso en el sector civil no se ha generalizado, y la producción mundial apenas alcanza unos pocos miles de toneladas.

(4)Fibra de vidrio AR
También conocida como fibra de vidrio resistente a los álcalis, la fibra de vidrio resistente a los álcalis es un material de refuerzo para hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC). Está compuesta al 100% de fibras inorgánicas y, en componentes de cemento no estructurales, constituye un sustituto ideal del acero y el amianto. La fibra de vidrio resistente a los álcalis se caracteriza por su buena resistencia a los álcalis, resistiendo eficazmente la erosión causada por sustancias altamente alcalinas en el cemento. Posee una gran adherencia, un módulo de elasticidad, resistencia al impacto, resistencia a la tracción y a la flexión muy elevados, es incombustible, resistente a las heladas, a los cambios de temperatura y humedad, y presenta una excelente resistencia al agrietamiento y a la filtración. Además, es fácil de moldear y posee un diseño robusto. La fibra de vidrio resistente a los álcalis es un material de refuerzo novedoso que se utiliza ampliamente en hormigón reforzado de alto rendimiento. Es un material de refuerzo ecológico.

(5) Un vaso
También conocido como vidrio de alta alcalinidad, es un vidrio típico de silicato de sodio que, debido a su escasa resistencia al agua, rara vez se utiliza en la producción de fibra de vidrio.

(6) Vidrio E-CR
El vidrio E-CR es un tipo de vidrio mejorado, libre de boro y álcalis, que se utiliza para la producción de fibra de vidrio con buena resistencia a los ácidos y al agua. Su resistencia al agua es de 7 a 8 veces superior a la de la fibra de vidrio libre de álcalis, y su resistencia a los ácidos es también muy superior a la de la fibra de vidrio de alcalinidad media. Se trata de una nueva variedad desarrollada para tuberías subterráneas y depósitos de almacenamiento.

(7) Vidrio D
También conocido como vidrio de baja constante dieléctrica, se utiliza para producir fibra de vidrio de baja constante dieléctrica con buena rigidez dieléctrica.
Además de los componentes de fibra de vidrio mencionados anteriormente, ahora hay un nuevofibra de vidrio libre de álcalisEstá completamente libre de boro, lo que reduce la contaminación ambiental, pero sus propiedades de aislamiento eléctrico y mecánicas son similares a las del vidrio E tradicional.
También existe una composición de fibra de vidrio de doble vidrio, que se ha utilizado en la producción de lana de vidrio y que tiene potencial para su uso en materiales de refuerzo de plástico reforzado con fibra de vidrio. Además, existen fibras de vidrio libres de flúor, desarrolladas para cumplir con requisitos ambientales, y fibras de vidrio mejoradas libres de álcalis.

7. Identificación de fibra de vidrio de alto contenido alcalino
La prueba consiste en una forma sencilla de introducir la fibra en agua hirviendo y cocinarla durante 6-7 horas; si se trata de una fibra de vidrio con alto contenido alcalino, tras la cocción en agua hirviendo, tanto la urdimbre como la trama de la fibra se aflojarán.

8. Existen dos tipos de proceso de producción de fibra de vidrio.
a) Moldeo doble – método de extracción en crisol;
b) Moldeo de una sola vez – método de estirado en horno de piscina.
El proceso de estirado en crisol consiste en la fusión a alta temperatura de la materia prima de vidrio para obtener esferas de vidrio, seguida de una segunda fusión de las mismas esferas y un estirado a alta velocidad para producir filamentos de fibra de vidrio. Este proceso presenta un alto consumo energético, inestabilidad en el moldeo, baja productividad laboral y otras desventajas, por lo que ha sido prácticamente descartado por los grandes fabricantes de fibra de vidrio.

9. TípicoFibra de vidrioProceso
El método de estirado en horno de piscina utiliza clorita y otras materias primas fundidas en el horno para formar una solución vítrea. Al eliminar las burbujas de aire, la solución se transporta a través de un conducto hacia una placa porosa, donde se estira a alta velocidad para obtener filamentos de fibra de vidrio. El horno puede conectarse a cientos de paneles mediante múltiples conductos para la producción simultánea. Este proceso es sencillo, ahorra energía, proporciona un moldeo estable, es altamente eficiente y ofrece un alto rendimiento, facilitando la producción a gran escala totalmente automatizada. Se ha convertido en el proceso de producción predominante a nivel internacional, representando más del 90% de la producción mundial de fibra de vidrio.