glertrefjar

frá Wikipedia, ókeypis alfræðiorðabókinni
Fara í siglingar Fara í leit
Trefjaplasti

Gler trefjar eru langir, þunnir trefjar úr gleri . Við framleiðslu eru þunnir þræðir dregnir úr glerbræðslu og unnir í mikinn fjölda afurða. [1]

Gler trefjar eru notaðar sem sjónbylgjuliðir (til gagnaflutnings og sveigjanlegrar léttflutnings), sem hringferðir eða sem textílefni (fyrir hita- og hljóðeinangrun ) sem og fyrir glertrefjarstyrkt plast . Í dag eru þetta meðal mikilvægustu byggingarefna. Þau eru ónæm fyrir öldrun og veðrun, efnafræðilega ónæm og ekki eldfim. [2] Hár teygjanleiki þeirra er notaður til að bæta vélrænni eiginleika plasts. [3]

saga

Fyrir næstum 4.000 árum notuðu Fönikíumenn, Grikkir og Egyptar bráðnar glerþráðar til að skreyta skip. Árið 1713 benti Ferchault de Reamur á möguleikann á að vefa fín glergarn . [4] Glerblásarar úr Thuringian-skóginum framleiddu einnig svokallað ævintýra- eða englahár strax á 18. öld. [5] Í fyrstu var það aðeins notað sem skreytingartæki, smám saman fundust möguleikar trefjanna (t.d. hitaeinangrun glerullarinnar) smám saman í Thüringen (Lauscha, Steinach). Í Haselbach glerverksmiðjunni sem H. og J. Schuller stofnaði árið 1896 (í dag Vitrulan Technical Textiles GmbH ) voru fyrst spinnanlegir glerþráður með nákvæmlega skilgreindum þvermál framleiddir sem valsaðar vörur á þriðja áratugnum. Stangatrommu togunarferlið þróað og notað í þessum tilgangi var skráð til einkaleyfis á þriðja áratugnum. [4]

Framleiðsla

Það fer eftir notkun, glertrefjar eru dregnar úr forformi eða dregnar úr glerpotti í gegnum hitaða stúta.

Forformur er stækkuð „mynd“ af seinna þverskurði ljósleiðara. Þau innihalda upphafsefni í fyrirkomulagi og uppbyggingu (sjá einnig ljóskristall ).

Stúturaðferðin notar hitaða stúta (málmblokkir eða hylki úr platínu / málmblöndum með þúsundum holum hituð með jafnstraumstreymi) þar sem glerið kemur fram við skilgreint hitastig (t.d. 1200 ° C [6] ) og er strax dregið þunnt og langt auk þess að vera kælt. Afturköllunarhraði er verulega meiri (t.d. 500 m / s [6] ) en útgangshraði frá stútunum.

Báðir ferlarnir eiga það sameiginlegt að vera háð endanlegri þvermáli við upphafshita og teikningshraða.

Upphafsefnin eru aðallega kísildíoxíð , Al 2 O 3 , MgO , B 2 O 3 , CaO , þar sem upphafsefnin og hreinleiki þeirra ákvarða sjón, vélræna og efnafræðilega eiginleika.

Bæði textíl- og ljósleiðarar verða að vernda strax eftir teikningu, annars myndu þeir brotna eða nudda hver á annan. Þessi svokallaða stærð [7] er venjulega fyrirtækjaleyndarmaður framleiðanda og samanstendur af húðun og / eða viðloðunarhvöt. Það er til dæmis einnig byggt á tilbúið plastefni sem notað er, en með því eru vinnslurnar unnnar í glertrefjar styrkt plast (GRP). [7] Alkoxysilanes sem viðloðunarhvatar hafa til dæmis vatnssækna (bindast við glerið) og vatnsfælna (bindast við plastefnið) atómhópa.

Notaðu sem ljósleiðara

Í átt að trefjum getur ljós breiðst út næstum óhindrað í glertrefjum. Ljósið er leitt í trefjum með ljósbrotsstuðli sem minnkar geislandi út á við, samfellt eða í þrepum. Þessi eign sem ljósleiðari er notuð í mörgum tæknilegum forritum. [8.]

Gagnaflutningur

Gler trefjar eru notaðar, meðal annars, eins og sjón waveguides í trefjaplasti netum fyrir sjón gagnaflutning . Í samanburði við rafskiptingu hefur þetta þann kost að hafa töluvert meiri hámarks bandbreidd . Hægt er að senda fleiri upplýsingar á tímaeiningu. Að auki er sent merki ónæmt fyrir rafmagns- og segulmagnaðir truflunarsvæðum og er öruggara gegn því að hlusta. [9]

Lýsing, skraut, list og arkitektúr

Ljósleiðarar eru notaðir í ýmsum lampum og lýsingum í dag, en trefjarnir eru ekki aðeins notaðir til að flytja ljós heldur einnig sem geislandi þættir sjálfir. Óvenjulegt forrit er framleiðsla á hálfgagnsærri steinsteypu : samþætting þriggja til fimm prósent glertrefja skapar hálfgagnsær steinsteypuefni þar sem þú getur séð ljós , skugga og liti allt að 20 cm þykkt vegg ( sjá einnig: Litracon ). [10] En byggingar eru einnig klæddar trefjaplasti til að fegra þær. Á veggklæðningum eru einnig trefjaplasti fyrir veggfóður .

Lýsing og myndgreining í læknisfræði og mælifræði

Glertrefjar og ljósleiðarabúnaður er notaður í lýsingu og myndgreiningu t.d. B. notað í smásjá , skoðunarmyndavél eða endoscope eða með köldu ljósgjafa ( sjá einnig: ljósleiðara ).

Skynjarar

Glertrefjar eru í auknum mæli notaðar í mælitækni. Til dæmis eru ljósleiðaraskynjarar notaðir þar sem mælibreytan er ekki táknuð eða send með rafstærð, eins og venjulega er, heldur með ljósleiðara til að skrá mæligildi á svæðum sem erfitt er að nálgast, svo sem stíflur eða við erfiðar aðstæður eins og í stálverksmiðjum eða segulómrannsóknum . Það eru tveir flokkar ljósleiðaraskynjara:

  • utanaðkomandi : Hér þjónar glertrefjan aðeins sem sendandi fyrir mældu breytuna sem skynjarinn skráir, sem skynjarinn þarf að gefa sem sjónmerki. Dæmi um þetta eru gerðar trefjaglers háhitamælar , ljósleiðara hitastig Þreyfarar eða sjón sending ( glertrefjum hljóð nemar ).
  • innri : Hér þjónar glertrefjan beint sem mæliskynjari og er því bæði skynjari og kapall. Sem dæmi má nefna ljósleiðaraþrýstingsskynjara, ljósleiðarahitamælingu eða ljósleiðarastýrða sjónauka til að mæla hornhraða . [11]

leysir

Trefjar leysir í tvöfaldri klæðningu trefjarbyggingu

Til sveigjanlegrar flutnings lasergeislunar eru glertrefjar notaðar til að leiða geislun annars vegar í efnisvinnslu og í læknisfræði að vinnslustað (klippingu, suðu o.s.frv.) Og hins vegar í mælitækni, smásjá og litrófsgreiningu að sýninu.

Í leysir sýningartækni er laserljósi beint frá miðlægum upptökum með ljósleiðara til ýmissa skjávarpa sem dreift er um herbergið. Aflið hér er nokkur hundruð milliwatt upp í tveggja stafa vött.

Lasergeislar geta ekki aðeins verið leiddir í glertrefjum, þeir geta einnig myndast og magnast í þeim. Svo finndu z. B. Trefjar leysir og erbíum dópuð trefjar magnari Notkun í fjarskiptageiranum. Vegna góðrar skilvirkni umbreytingarferlisins og góðrar kælingar í gegnum stóra yfirborð trefjarinnar sem og mjög háa geisla gæði eru trefjar leysir með miklum krafti notaðir við efnisvinnslu og lyf. [12]

Notkun vélrænna eiginleika

Dæmigert eiginleikar glertrefja
þéttleiki 2,45 ... 2,58 g / cm³
Þvermál þráðar 5… 24 µm
togstyrkur 1,8… 5 GPa (kN / mm²)
Togstuðull 70… 90 GPa
Lenging í hléi <5%
Knippi úr glertrefjum til styrkingar úr plasti (gler trefjar)

Fyrir vélrænni notkun eru glertrefjarnar að mestu leyti í formi hringlaga , óofinna eða ofinna dúka . [13] Á hinn bóginn eru einátta trefjar (aðeins í eina átt) notaðar fyrir snið; til dæmis íþróttaörvar fyrir bogfimi , prik fyrir einangrun eða z. B. í sumum regnhlífum úr glertrefja styrktu plasti.

Þar sem glertrefjar eru mjög viðkvæmar fyrir hak þá fá þær svokallaða stærð við framleiðslu eða áður en þær eru ofnar. Þessi stærð (t.d. silanastærð) þjónar sem smurefni við vefnað og er fjarlægt efnafræðilega eftir vefnað. Síðan er svokölluðum frágangi beitt á glertrefjarnar, sem virka sem bindiefni milli glertrefja og tilbúins plastefnis til notkunar í trefja samsett efni . Finish er einnig nefnt stærð sem inniheldur lím. Það getur verið allt að tvö prósent í massa, en er venjulega 0,3 til 0,8 prósent.

Gler trefjar styrkt plast sýnir aðeins mjög litla tilhneigingu til að skríða og gleypa mjög lítinn raka .

styrkur

Sem brothætt efni er gler viðkvæmt fyrir spennutoppum, svo sem þeim sem verða við ófullkomleika eins og hak (berðu saman hvernig glerskurður virkar ). Sprungur halda áfram um allan líkamann. Vegna lögunar trefjarinnar er stærð gallanna takmörkuð við þverskurð trefja, öfugt við þétta efnið og hægt er að nota sameinda styrk glersins. Lengingin við brot á einum trefjum getur verið allt að 5 prósent. Hins vegar hafa þeir tilhneigingu til að hreyfa sig og skarpa brúnir.

Tog- og þjöppunarstyrkur glertrefja tryggir sérstaka stífingu á plastinu en viðheldur ákveðnum sveigjanleika þökk sé mikilli teygjanlegri lengingu við brot (samanborið við stál). Eiginleikar glertrefja eru til dæmis notaðir við framleiðslu á hástyrkum og léttum íhlutum eins og sportbátum, GRP sniðum, GRP styrkingum eða veiðistöngum. Geymar og pípur fyrir mjög ætandi efni eru venjulega úr glertrefja styrktu plasti.

Venjulega er meðallagi kyrrstæð styrkur óstyrkts E-trefja R G = 1,8 GPa notaður við smíðina.

Stífleiki

Mýktarleigjanleiki glertrefja er aðeins frábrugðinn þéttu rúmmáli úr gleri. Ólíkt aramíðtrefjum eða koltrefjum hafa glertrefjar myndlausa uppbyggingu. Eins og með þétt gluggagler er sameindastefnan af handahófi. Gler trefjarnar hafa ísótropíska vélræna eiginleika. Glerþræðir hegða sér helst línulega teygjanlegan hátt þar til þeir brotna. Efnisdeyfing þín er mjög lítil.

Stífleiki raunverulegs íhlutar úr glertrefja styrktu plasti stafar af mýkt teygju, stefnu og rúmmálshluta (staðall: 60%) glertrefja og að litlu leyti vegna eiginleika fylkisefnisins, þar sem venjulega er miklu mýkri plast notað. Teygjanleiki hreint glertrefja er 70 til 90 GPa, um það sama og ál . [14]

Tegundir styrktrefja

Glerið sem styrktrefjarnar eru gerðar úr hefur áhrif á eiginleika samsettu efnisins. Þess vegna eru mismunandi eiginleikar styrktrefja fáanlegar í viðskiptum: [14] [15]

  • E-gler (E = rafmagns ): ál bórsílíkat gler með minna en 2% basaoxíð; er talin staðall trefjar fyrir almenna plaststyrkingu og fyrir rafmagn, um 90% af markaðnum er ráðist á grunn og súrt umhverfi;
  • S-gler (S = styrkur ): álsilíkatgler með viðbættu magnesíumoxíði; miklar vélrænar kröfur, jafnvel við háan hita;
  • R-gler (R = viðnám ): Álsílíkatgler með kalsíum og magnesíumoxíð aukefni, miklar vélrænni kröfur, jafnvel við háan hita;
  • M-gler (M = stuðull ): gler sem inniheldur beryllíum; Trefjar með aukinni stífni (teygjanleiki), notuð með hæstu vélrænni kröfum;
  • C-gler (C = efnafræðilegt ): trefjar með aukinni efnaþol;
  • ECR gler ( E-Glass Corrosion Resistant ): trefjar með sérstaklega mikla tæringarþol
  • D-Glass (D = Dielectric ): trefjar með lágan dielectric loss factor, t.d. B. radóm ratsjárstöðvar
  • AR gler (AR = basískt ónæmt ): trefjar þróaðar til notkunar í steinsteypu sem er auðgað með sirkon (IV) oxíði . Það er að miklu leyti ónæmt fyrir grunnumhverfi.
  • Q-gler (Q = kvars): trefjar úr kvarsgleri (SiO 2 ). Hentar til notkunar við háan hita allt að 1450 ° C
  • Hol glertrefjar: trefjar (aðallega E-gler) með holu þverskurði

Athugið: R, S og M gler eru alkalílaus og hafa aukið rakaþol.

Notkun styrktartrefja

Glertrefjum er bætt við steinsteypu þar sem þær þjóna sem styrking . Gler trefjar styrkt steinsteypa er notuð fyrir bylgjupappa , framhliðaspjöld eða glataða formwork . Glertrefjar eru einnig notaðar í slípuna . Að auki er fín steypa styrkt með trefjaplasti vefnaðarvöru, það er textíl-styrkt steinsteypu. [16]

Gler trefjar hafa mikla þýðingu í glertrefjar styrktu plasti (GRP) (geimferðum, hringrásartöflum, bátum, bobslæðum osfrv.). Í flug- og geimiðnaði eru langir glertrefjar aðallega notaðar til að byggja burðarvirki (t.d. Schleicher ASK 21 sviffluga ). Í bílaiðnaðinum eru langar glertrefjar enn aðallega notaðar til að herða hitaþjáða íhluti (t.d. klæðningu). En það er þróun í átt til burðarþátta hér. [17]

Í vinnsluverkfræði eru glertrefjar aðallega notaðar í vafningarrör. Hér einkennist glertrefjan af mjög góðri fjölmiðlaþol og rafmagns einangrandi áhrifum. [18]

Í rafmagnsverkfræði eru glertrefjar notaðar sem styrkingartrefjar í prentplötum eða í rafsegulgagnsæri klæðningu ( radóm ). Háspennutækni notar hástyrk og einangrandi eiginleika trefja í einangrunarefni . [19]

Glerplast strokleður eru notaðir fyrir handvirka tæknilega teikningu á teiknifilmu og til hreinsunar. [20]

Vinnuöryggi í vefnaðarverksmiðjum úr textílgleri

Textílgler trefjar eru unnar í vefnaðarverksmiðjum úr textílgleri. Gerður er greinarmunur á glerþráðum og heftrefjum úr gleri. [21] Glerþráðurinn sem notaður er í vefnaðarglervefjum fellur ekki undir rúmfræðilegar forsendur WHO trefja sem flokkaðar eru í tæknireglu fyrir hættuleg efni (TRGS) 905. Hins vegar geta textílglerþráður brotnað eða brotnað við vinnslu í agnir sem samsvara WHO trefjum. Tilmæli BG / BGIA gefa hagnýt ráð um hvernig hægt er að ná háþróaðri tækni með verndarráðstöfunum í vefnaðarvöruverslunum úr textílgleri. Við vinnslu glerþráða eru engin takmörk fyrir váhrifum fyrir trefjar. [22]

Sjá einnig

bókmenntir

  • Gerhard Neckermann, Hans Wessels: Gleriðnaðurinn - mynd af greininni. Duncker & Humblot, Berlín 1987, ISBN 3-428-06216-7 , bls. 72 ff.
  • Peter H. Selden (ritstj.): Gler trefjar styrkt plast. Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 1967.
  • Alfred Hummel, Josef Sittel, Kurt Charisius, Fridel Oberlies, Deodata Krüger, Hans Lenhard, Martin Herrmann, Wolfgang Dohmöhl, Lothar Krüger: Nýlegar rannsóknir á byggingarefni og íhlutum. Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 1942, bls. 25-27.

Vefsíðutenglar

Wiktionary: ljósleiðari - skýringar á merkingum, uppruna orða, samheiti, þýðingar

Einstök sönnunargögn

  1. Fedor Mitschke: Glertrefjar. Eðlisfræði og tækni, Spectrum Academic Publishing House, 2005, ISBN 978-3-8274-1629-2 .
  2. ^ Peter Grübl, Helmut Weigler, Sieghart Karl: Beton. Tegundir, framleiðsla og eignir, Verlag Ernst & Sohn, München 2001, ISBN 978-3-433-01340-3 , bls. 622 ff.
  3. Trefjarstyrkt fjölliður ( Memento frá 4. janúar 2018 í skjalasafni internetsins ) (PDF, opnað 4. janúar 2018).
  4. a b Axel Donges: Ljósleiðarar - eðlisreglur og forrit netzwerk-lernen.de (PDF, opnað 4. janúar 2018).
  5. Trudi Gerster: Hvernig englahár komu á jólatréð. Í: jólasögur. Buchverlag Basler Zeitung, ISBN 3-85815-094-0 .
  6. ^ A b Engifer Gardiner: Framleiðsla úr glertrefjum. compositesworld.com. Sótt 6. janúar 2018.
  7. a b Karen Mason: Sizing Up Fiber Sizings compositesworld.com. Sótt 6. janúar 2018
  8. Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: Þættir hagnýtrar rafeindatækni. Samantekt fyrir þjálfun og vinnu, Vieweg + Teubner, ISBN 978-3-8348-0543-0 , bls. 282.
  9. ^ Andres Keller: Breiðbandstrengir og aðgangsnet. Tæknileg grundvallaratriði og staðlar. Springer-Verlag, Berlín / Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17631-9 , bls. 73, 82, 141-144, 157, 173, 181, 257, 268.
  10. Erik Theiss: lýsingartækni. Ný tækni fyrir lýsingu inni og úti, Oldenbourg R. Verlag GmbH, München 2000, ISBN 3-486-27013-3 , bls. 84–86.
  11. Helmut Naumann, G. Schröder, Martin Löffler-Mang: Handvirkir þættir í ljósfræði. Grunnatriði-efni-tæki-mælitækni, 7. útgáfa, Carl Hanser Verlag, München 2014, ISBN 978-3-446-42625-2 , bls. 532-536.
  12. ^ Dieter Bäuerle: Laser. Grunnatriði og forrit í ljósefni, tækni, læknisfræði og list, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2009, ISBN 978-3-527-40803-0 , bls. 87-94, 110, 161.
  13. Efni úr gleri (PDF, opnað 4. janúar 2018).
  14. ^ A b Manfred Flemming, Gerhard Ziegmann, Siegfried Roth: Trefjar samsettar byggingaraðferðir. Trefjar og fylki, Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 1995, ISBN 978-3-642-63352-2 , bls. 51-66.
  15. Chokri Cherif (ritstj.): Textílefni til léttbyggingar - Tækni - Aðferðir - Efni - Eiginleikar. Springer-Verlag, Berlín / Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17991-4 , bls.
  16. Monika Helm: Stál trefjarsteypa í reynd. Framleiðsla - Vinnsla - Vöktun. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2014, ISBN 978-3-7640-0560-3 , bls. 28–35.
  17. Roman Teschner: Glertrefjar. Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-38328-1 .
  18. Joachim Lenz (ritstj.): Leiðslur - endalaus saga? Vulkan Verlag, Essen 2003, ISBN 978-3-8027-5389-3 , bls. 321 ff.
  19. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ewald Werner: Efnatækni . Framleiðsla - vinnsla - framleiðsla. 5. uppfærð útgáfa, Pearson Education, München 2011, ISBN 978-3-86894-006-0 , bls. 1111-1115.
  20. ^ Félag þýskra ritara V. (BDS) (ritstj.): Brottför inn í framtíð skrifstofunnar. Sérútgáfa tímaritsins SEKRETARIAT, Springer Fachmedien, Wiesbaden 1982, ISBN 978-3-409-91021-7 , bls. 94.
  21. ^ Beuth Verlag GmbH: DIN 61850: 1976-05: Textílgler og hjálpartæki; Skilmálar. Opnað 2. janúar 2020 .
  22. Þýska lögbundna slysatryggingin e. V. (DGUV): DGUV Upplýsingar 213-721 - BG / BGIA tilmæli um áhættumat samkvæmt reglugerð um hættuleg efni - vefnaður á vefnaðarvöru úr gleri. Opnað 2. janúar 2020 .