Стекловолокно
Бесщелочное стекловолокно, как незаменимый основной сырьевой материал в области современных композитных материалов, широко используется во многих отраслях промышленности благодаря своим превосходным физическим свойствам и химической стабильности. Его основным компонентом является диоксид кремния (SiO?), а также оно содержит оксиды металлов, такие как оксид алюминия (Al?O?) и оксид кальция (CaO). Однако содержание щелочных оксидов, таких как натрий и калий, чрезвычайно низкое, обычно ниже 0,8%, отсюда и название ?бесщелочное?. Эта характеристика обеспечивает бесщелочному стекловолокну превосходную коррозионную стойкость, высокотемпературную стабильность и электроизоляционные свойства, что делает его предпочтительным армирующим материалом в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, ветроэнергетика, изоляция зданий и электроника.
По сравнению с бесщелочным стекловолокном, среднещелочная стекловолоконная пряжа имеет повышенное содержание щелочных оксидов (таких как оксид натрия и оксид калия) в своем химическом составе, обычно контролируемое на уровне около 12%. Это приводит к более низкой температуре плавления и более легкому вытягиванию волокна, что значительно снижает производственные затраты. Хотя ее кислото- и щелочестойкость и электроизоляция несколько уступают бесщелочным продуктам, среднещелочная стекловолоконная пряжа по-прежнему сохраняет высокую конкурентоспособность на рынке в областях применения с относительно мягкими требованиями к производительности и ориентацией на экономическую эффективность. Например, в теплоизоляционных плитах для строительных стен, облицовке труб, сельскохозяйственных тканях и некоторых неконструкционных композитных материалах среднещелочная стекловолоконная пряжа, благодаря своей хорошей прочности на разрыв и формуемости, становится идеальным армирующим материалом.
Кроме того, его гибкость при низких температурах превосходит гибкость некоторых высокощелочных материалов, что еще больше расширяет границы его применения.
Стекловолоконная ткань, также известная как ткань из стекловолокна, представляет собой плоский конструкционный материал, изготовленный путем плетения бесщелочной или среднещелочной пряжи из стекловолокна. Она широко используется в производстве изделий из стекловолокна (стекловолоконного армированного пластика, FRP). В зависимости от метода плетения стекловолоконная ткань может быть разделена на несколько типов, таких как полотняное переплетение, саржевое переплетение и сатиновое переплетение, каждый из которых имеет различные механические свойства и характеристики поверхности. Ткань полотняного переплетения обладает высокой плотностью и сопротивлением разрыву, что делает ее подходящей для применений, требующих высокой прочности и несущей способности; в то время как ткань сатинового переплетения, благодаря меньшему количеству переплетений основы и утка и более гладкой поверхности, больше подходит для изделий с высокими требованиями к качеству внешнего вида, таких как корпуса судов, облицовка резервуаров и сантехника.
Электронное волокно, полученное методом непрерывного нагрева в резервуаре, представляет собой сверхтонкое стекловолокно высокой чистоты, разработанное специально для электронной промышленности. Произведенное в больших масштабах методом непрерывного нагрева в резервуаре, оно обладает чрезвычайно высокой размерной стабильностью, низкой диэлектрической постоянной и отличным соответствием коэффициента теплового расширения. Диаметр его моноволокна обычно составляет менее 9 микрометров и может достигать уровня 3-5 микрометров, что соответствует строгим требованиям высокотехнологичных электронных изделий, таких как корпуса интегральных схем, печатные платы (PCB) и высокочастотное коммуникационное оборудование.
Из-за чрезвычайно высоких требований к содержанию примесей, однородности волокна и обработке поверхности в процессе производства электронного волокна, его производство является сложным, требует значительных инвестиций в оборудование и сопряжено с высокими технологическими барьерами. В настоящее время лишь немногие компании в мире обладают возможностью крупномасштабного производства высококачественного электронного волокна, полученного методом термической обработки в резервуарах, такие как Owens Corning в США, Toray Industries в Японии и Jushi Group в Китае, все из которых занимают лидирующие позиции в этой области. С развитием таких новых технологий, как связь 5G, искусственный интеллект и Интернет вещей, спрос на высокоточное электронное волокно продолжает расти, подталкивая всю производственную цепочку к повышению производительности и точности.
От бесщелочного стекловолокна до среднещелочной стекловолоконной пряжи, а затем до стекловолоконной ткани и электронной пряжи, полученной методом термической обработки в резервуарах, эти четыре основные категории продукции вместе составляют технологическую систему современной стекловолоконной промышленности.
Они не только имеют разные приоритеты в параметрах производительности, но и демонстрируют высокую степень взаимодополняемости на уровне применения. Например, при производстве лопастей ветротурбин в качестве основного армирующего материала обычно используется бесщелочная стекловолоконная пряжа, которая в сочетании со стекловолоконной тканью образует многослойную композитную структуру, обеспечивающую структурную целостность лопастей в экстремальных климатических условиях; в то время как в области упаковки полупроводников используются передовые материалы подложки, состоящие из электронной пряжи, полученной в печах, и специальных смоляных систем, для обеспечения стабильности и надежности передачи сигнала. В то же время, среднещелочная стекловолоконная пряжа, благодаря своим экономическим преимуществам, широко используется в ненесущих компонентах крупномасштабных инфраструктурных проектов, таких как облицовка тоннелей метро и облицовка подземных трубопроводных галерей, эффективно снижая общие затраты на проект. Эта многослойная, многоцелевая модель сочетания материалов ведет стекловолоконную промышленность к интеллектуальному, экологичному и высокотехнологичному развитию.