Em linhas gerais, nosso entendimento sobre a fibra de vidro sempre foi o de um material inorgânico não metálico. No entanto, com o aprofundamento das pesquisas, descobrimos que existem, na verdade, muitos tipos de fibras de vidro, cada um com excelente desempenho e diversas vantagens notáveis. Por exemplo, sua resistência mecânica é particularmente alta, assim como sua resistência ao calor e à corrosão. É verdade que nenhum material é perfeito, e a fibra de vidro também apresenta algumas desvantagens que não podem ser ignoradas, como a baixa resistência ao desgaste e a propensão à fragilidade. Portanto, na prática, devemos explorar seus pontos fortes e minimizar suas fraquezas.
A matéria-prima da fibra de vidro é de fácil obtenção, principalmente vidro descartado ou produtos de vidro antigos. A fibra de vidro é muito fina, sendo que mais de 20 monofilamentos de vidro juntos equivalem à espessura de um fio de cabelo. A fibra de vidro geralmente pode ser usada como material de reforço em materiais compósitos. Devido ao aprofundamento das pesquisas sobre fibra de vidro nos últimos anos, ela desempenha um papel cada vez mais importante em nossa produção e vida. Os próximos artigos descrevem principalmente o processo de produção e a aplicação da fibra de vidro. Este artigo apresenta as propriedades, os principais componentes, as principais características e a classificação do material da fibra de vidro. Os próximos artigos abordarão seu processo de produção, proteção, principais usos, situação atual da indústria e perspectivas de desenvolvimento.
IIntrodução
1.1 Propriedades da fibra de vidro
Outra excelente característica da fibra de vidro é sua alta resistência à tração, que pode atingir 6,9 g/d em condições normais e 5,8 g/d em condições úmidas. Essas excelentes propriedades fazem com que a fibra de vidro possa ser usada universalmente como material de reforço. Ela possui uma densidade aparente de 2,54. A fibra de vidro também é muito resistente ao calor e mantém suas propriedades normais a 300 °C. Além disso, a fibra de vidro é amplamente utilizada como isolante térmico e material de blindagem, graças às suas propriedades de isolamento elétrico e à sua baixa resistência à corrosão.
1.2 Ingredientes principais
A composição da fibra de vidro é relativamente complexa. Geralmente, os principais componentes reconhecidos são sílica, óxido de magnésio, óxido de sódio, óxido de boro, óxido de alumínio, óxido de cálcio, entre outros. O diâmetro do monofilamento da fibra de vidro é de cerca de 10 micrômetros, o que equivale a 1/10 do diâmetro de um fio de cabelo. Cada feixe de fibras é composto por milhares de monofilamentos. O processo de fabricação varia ligeiramente. Normalmente, o teor de sílica na fibra de vidro varia de 50% a 65%. A resistência à tração das fibras de vidro com teor de óxido de alumínio acima de 20% é relativamente alta, sendo geralmente encontradas em fibras de vidro de alta resistência, enquanto o teor de óxido de alumínio em fibras de vidro isentas de álcalis é geralmente de cerca de 15%. Para que a fibra de vidro tenha um módulo de elasticidade maior, é necessário garantir que o teor de óxido de magnésio seja superior a 10%. Devido à presença de uma pequena quantidade de óxido férrico na fibra de vidro, sua resistência à corrosão foi melhorada em diferentes graus.
1.3 Principais Características
1.3.1 Matérias-primas e aplicações
Em comparação com fibras inorgânicas, as fibras de vidro apresentam propriedades superiores. São mais difíceis de inflamar, resistentes ao calor, isolantes térmicas, mais estáveis e resistentes à tração. No entanto, são quebradiças e têm baixa resistência ao desgaste. Utilizadas na fabricação de plásticos reforçados ou para fortalecer borracha, as fibras de vidro como material de reforço possuem as seguintes características:
(1) Sua resistência à tração é melhor do que a de outros materiais, mas o alongamento é muito baixo.
(2) O coeficiente elástico é mais adequado.
(3) Dentro do limite elástico, a fibra de vidro pode estender-se por um longo tempo e é muito resistente à tração, podendo assim absorver uma grande quantidade de energia em caso de impacto.
(4) Como a fibra de vidro é uma fibra inorgânica, a fibra inorgânica tem muitas vantagens, não é fácil de queimar e suas propriedades químicas são relativamente estáveis.
(5) Não é fácil absorver água.
(6) Resistente ao calor e estável por natureza, não reage facilmente.
(7) Sua processabilidade é muito boa e pode ser processado em excelentes produtos em vários formatos, como fios, feltros, feixes e tecidos.
(8) Pode transmitir luz.
(9) Como os materiais são fáceis de obter, o preço não é caro.
(10) A altas temperaturas, em vez de queimar, derrete em gotas líquidas.
1.4 Classificação
De acordo com diferentes padrões de classificação, a fibra de vidro pode ser dividida em vários tipos. De acordo com diferentes formatos e comprimentos, pode ser dividida em três tipos: fibras contínuas, fibras flexíveis e fibras de comprimento fixo. De acordo com diferentes componentes, como o teor de álcalis, pode ser dividida em três tipos: fibra de vidro isenta de álcalis, fibra de vidro com teor médio de álcalis e fibra de vidro com alto teor de álcalis.
1.5 Matérias-primas para a produção
Na produção industrial real, para produzir fibra de vidro, precisamos de alumina, areia de quartzo, calcário, pirofilita, dolomita, carbonato de sódio, mirabilita, ácido bórico, fluorita, fibra de vidro moída, etc.
1.6 Método de produção
Os métodos de produção industrial podem ser divididos em duas categorias: uma consiste em fundir primeiro as fibras de vidro e, em seguida, produzir peças de vidro esféricas ou em forma de bastão com diâmetros menores. Posteriormente, o material é aquecido e refundido de diferentes maneiras para produzir fibras finas com diâmetro de 3 a 80 μm. O outro método também funde o vidro primeiro, mas produz fibras de vidro em vez de bastões ou esferas. A amostra é então estirada através de uma placa de liga de platina utilizando um método de trefilação mecânica. Os artigos resultantes são chamados de fibras contínuas. Se as fibras forem estiradas através de um conjunto de rolos, os artigos resultantes são chamados de fibras descontínuas, também conhecidas como fibras de vidro cortadas no comprimento desejado ou fibras cortadas em feixe.
1.7 Classificação
De acordo com a composição, uso e propriedades da fibra de vidro, ela é dividida em diferentes graus. As fibras de vidro comercializadas internacionalmente são as seguintes:
1.7.1 Vidro E
Trata-se de vidro borato, também conhecido popularmente como vidro livre de álcalis. Devido às suas inúmeras vantagens, é o mais utilizado atualmente. Apesar de sua ampla utilização, apresenta algumas desvantagens. Reage facilmente com sais inorgânicos, o que dificulta seu armazenamento em ambientes ácidos.
1.7.2 Vidro C
Na produção em série, também é chamado de vidro alcalino médio, que possui propriedades químicas relativamente estáveis e boa resistência a ácidos. Sua desvantagem é a baixa resistência mecânica e o desempenho elétrico inferior. Os padrões variam de acordo com o local. Na indústria nacional de fibra de vidro, o vidro alcalino médio não contém boro. Já na indústria estrangeira, o que se produz é vidro alcalino médio com boro. Além da diferença na composição, a função do vidro alcalino médio também difere entre o mercado nacional e o internacional. Mantas e varetas de fibra de vidro produzidas no exterior são feitas com vidro alcalino médio. Na produção de asfalto, o vidro alcalino médio também é utilizado. No Brasil, o motivo principal é o seu baixo custo, sendo amplamente utilizado na indústria de tecidos de revestimento e tecidos filtrantes.
1.7.3 Fibra de vidro Um vidro
Na produção, também é chamado de vidro de alto teor alcalino, que pertence à classe dos vidros de silicato de sódio, mas devido à sua resistência à água, geralmente não é produzido como fibra de vidro.
1.7.4 Fibra de vidro D
Também é chamado de vidro dielétrico e geralmente é a principal matéria-prima para fibras de vidro dielétrico.
1.7.5 Vidro de alta resistência com fibra de vidro
Sua resistência é 1/4 maior que a da fibra de vidro tipo E, e seu módulo de elasticidade também é superior. Devido às suas diversas vantagens, deveria ser amplamente utilizada, mas, por causa do seu alto custo, atualmente seu uso se restringe a alguns setores importantes, como a indústria militar e a aeroespacial.
1.7.5 Vidro AR de fibra de vidro
Também conhecida como fibra de vidro resistente a álcalis, é uma fibra puramente inorgânica utilizada como material de reforço em concreto armado com fibra de vidro. Em determinadas condições, pode até substituir o aço e o amianto.
1.7.6 Fibra de vidro E-CR
Trata-se de um vidro aprimorado, livre de boro e álcalis. Devido à sua resistência à água ser quase 10 vezes maior que a da fibra de vidro livre de álcalis, é amplamente utilizado na produção de produtos impermeáveis. Além disso, sua resistência a ácidos também é muito alta, o que lhe confere posição dominante na produção e aplicação de tubulações subterrâneas. Além das fibras de vidro mais comuns mencionadas anteriormente, os cientistas desenvolveram um novo tipo de fibra de vidro. Por ser um produto livre de boro, atende à crescente preocupação com a preservação ambiental. Nos últimos anos, outro tipo de fibra de vidro tem se popularizado: a fibra de vidro com dupla composição. Já é possível observar sua presença nos produtos de lã de vidro atuais.
1.8 Identificação de fibras de vidro
O método para distinguir fibras de vidro é particularmente simples: basta colocar as fibras em água, aquecer até ferver e manter por 6 a 7 horas. Se observar que a direção da trama e da urdidura das fibras se torna menos compacta, trata-se de fibras de vidro de alta alcalinidade. Existem diversos métodos de classificação de fibras de vidro, geralmente divididos por comprimento e diâmetro, composição e desempenho, de acordo com diferentes normas.
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Data da publicação: 22 de junho de 2022
