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La fibra de vidrio es un excelente material inorgánico no metálico con una amplia gama de ventajas, como buen aislamiento térmico, resistencia al calor y a la corrosión, y alta resistencia mecánica. Sin embargo, su desventaja radica en su fragilidad y baja resistencia al desgaste. Se obtiene a partir de bolas de vidrio o vidrio de desecho, que se transforman mediante procesos de fusión a alta temperatura, estirado, bobinado, tejido y otros, en monofilamentos con diámetros que varían desde unas pocas micras hasta más de 20 micras, equivalentes a 1/20-1/5 del grosor de un cabello. Cada haz de fibras está compuesto por cientos o incluso miles de monofilamentos de fibra de vidrio.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 contenido alcalino en el vidrio se pueden dividir en fibras de vidrio no alcalinas (óxido de sodio del 0% al 2%, es un vidrio de borosilicato de aluminio), fibra de vidrio de álcali medio (óxido de sodio del 8% al 12%, es un vidrio de silicato sódico-cálcico con o sin boro) y fibra de vidrio de alto contenido alcalino (óxido de sodio del 13% o más, es un vidrio de silicato sódico-cálcico).

3. Materias primas y sus aplicaciones
La fibra de vidrio, en comparación con las fibras orgánicas, presenta alta resistencia a la temperatura, es incombustible, anticorrosiva, aislante térmico y acústico, posee alta resistencia a la tracción y buen aislamiento eléctrico. Sin embargo, es frágil y tiene poca resistencia a la abrasión. Se utiliza en la fabricación de plásticos reforzados o caucho reforzado como material de refuerzo. La fibra de vidrio posee las siguientes características, las cuales hacen que su uso sea mucho más amplio que el de otros tipos de fibras, y su rápido desarrollo también está muy por delante de otros tipos de fibras. Sus características se enumeran a continuación:
(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 la capa 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 se puede fundir en perlas vítreas a alta temperatura.
La fibra de vidrio, según su forma y longitud, 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, altamente alcalina, alcalina, de alta resistencia, de alto módulo de elasticidad y resistente a los álcalis (antialcalina), entre otras.

4, las principales materias primas para la producción defibra de vidrio
Actualmente, 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 divide aproximadamente en dos categorías: una está hecha de vidrio fundido directamente en fibras;
Un tipo de vidrio fundido se elabora primero a partir de bolas o varillas de vidrio con un diámetro de 20 mm, y luego se vuelve a fundir de diversas maneras para calentarlo, formando 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 fibra larga.
A través del rodillo o flujo de aire hecho de fibras discontinuas, conocidas como fibra de vidrio de longitud fija, comúnmente conocidas como fibras cortas.

6, clasificación de fibra de vidrio
La fibra de vidrio, según su composición, naturaleza y uso, se divide en diferentes niveles.
Según el nivel estándar de las disposiciones, la fibra de vidrio de clase E es la de uso más común y se utiliza ampliamente 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 de borosilicato. Actualmente es una de las composiciones de fibra de vidrio más utilizadas, con buenas propiedades de aislamiento eléctrico y mecánicas. Se utiliza ampliamente en la producción de aislamiento eléctrico con fibra de vidrio y también en grandes cantidades para la producción de fibra de vidrio para plásticos reforzados con fibra de vidrio. Su desventaja es que se erosiona fácilmente con ácidos inorgánicos, por lo que no es adecuado para su uso en ambientes ácidos.

(2) Vidrio C
También conocido como vidrio alcalino medio, que se caracteriza por su resistencia química, especialmente la resistencia a los ácidos es mejor que la del vidrio alcalino, pero las propiedades eléctricas y la resistencia mecánica son inferiores a las de las fibras de vidrio alcalino entre un 10 % y un 20 %. Por lo general, las fibras de vidrio alcalino medio extranjeras contienen cierta cantidad de dióxido de boro, mientras que las fibras de vidrio alcalino medio chinas están completamente libres de boro. En el extranjero, la fibra de vidrio alcalina media se utiliza únicamente para la producción de productos de fibra de vidrio resistentes a la corrosión, como la producción de esteras de superficie de fibra de vidrio, etc., y también para mejorar los materiales de techado asfáltico. Sin embargo, en nuestro país, la fibra de vidrio alcalina media ocupa una gran parte de la producción de fibra de vidrio (60 %), y se utiliza ampliamente en el refuerzo de plásticos con fibra de vidrio, así como en tejidos de filtración, tejidos de envoltura, etc., debido a que su precio es inferior al de la fibra de vidrio no alcalina y tiene una ventaja competitiva más fuerte.

(3) Fibra de vidrio de alta resistencia
Caracterizada por su alta resistencia y módulo de elasticidad, posee una resistencia a la tracción de fibra única de 2800 MPa, aproximadamente un 25 % superior a la de la fibra de vidrio sin 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 utilizan principalmente en aplicaciones militares, aeroespaciales, blindaje antibalas y equipamiento deportivo. Sin embargo, debido a su elevado precio, actualmente no se puede promover su uso en el sector civil, y la producción mundial se sitúa en tan solo 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 (conocido como GRC), compuesto al 100% por fibras inorgánicas, y en los componentes de cemento no portantes es 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, puede resistir eficazmente la erosión de sustancias altamente alcalinas en el cemento, fuerte agarre, módulo de elasticidad, resistencia al impacto, resistencia a la tracción y a la flexión muy alta, no combustible, resistente a las heladas, resistencia a los cambios de temperatura y humedad, resistencia al agrietamiento, resistencia a la filtración es excelente, con un diseño robusto, fácil de moldear, etc. La fibra de vidrio resistente a los álcalis es un nuevo tipo de material de refuerzo que se utiliza ampliamente en hormigón armado de alto rendimiento. Material de refuerzo ecológico.

(5) Un vaso
También conocido como vidrio de alto contenido alcalino, 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 ácidos y agua. Su resistencia al agua es entre 7 y 8 veces superior a la de la fibra de vidrio libre de álcalis, y su resistencia a los ácidos es mucho mejor que la de la fibra de vidrio de álcali medio. Se trata de una nueva variedad desarrollada para tuberías subterráneas y tanques 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 sin 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 doble, que se ha utilizado en la producción de lana de vidrio y que tiene potencial como material de refuerzo para plásticos reforzados con fibra de vidrio. Además, se han desarrollado fibras de vidrio sin flúor para cumplir con los requisitos ambientales y se ha mejorado la fibra de vidrio sin álcalis.

7. Identificación de fibra de vidrio con alto contenido de álcalis
La prueba consiste en una forma sencilla de sumergir la fibra en agua hirviendo y cocinarla durante 6-7 horas. Si se trata de una fibra de vidrio con alto contenido de álcalis, tras hervirla y cocinarla, tanto la urdimbre como la trama de la fibra se aflojan.

8. Existen dos tipos de procesos de producción de fibra de vidrio.
a) Moldeo doble – método de estirado en crisol;
b) Moldeo único: método de estirado en horno de piscina.
El proceso de trefilado en crisol consiste en la fusión a alta temperatura de la materia prima de vidrio para formar esferas, seguida de una segunda fusión de estas esferas y un trefilado a alta velocidad para obtener filamentos de fibra de vidrio. Este proceso presenta un alto consumo energético, inestabilidad en el proceso de moldeo y baja productividad laboral, entre 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 consiste en fundir clorita y otras materias primas en el horno para formar una solución vítrea. Las burbujas de aire se eliminan mediante un conducto que las transporta a una placa de fuga porosa, donde se estiran a alta velocidad para formar 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, ofrece un moldeo estable, alta eficiencia y un alto rendimiento, lo que facilita la producción automatizada a gran escala. Se ha convertido en el método principal de producción internacional, y el proceso de producción de fibra de vidrio representa más del 90 % de la producción mundial.