Када видимо производе направљене одфиберглас, често примећујемо само њихов изглед и употребу, али ретко размишљамо: Каква је унутрашња структура ове витке црне или беле нити? Управо те невидљиве микроструктуре дају фибергласу његова јединствена својства, као што су висока чврстоћа, отпорност на високе температуре и отпорност на корозију. Данас ћемо заронити у „унутрашњи свет“ фибергласа како бисмо открили тајне његове структуре.
Микроскопска основа: „Неуређени поредак“ на атомском нивоу
Са атомске перспективе, основна компонента фибергласа је силицијум диоксид (обично 50%-70% по тежини), уз додатак других елемената попут калцијум оксида, магнезијум оксида и алуминијум оксида ради прилагођавања његових својстава. Распоред ових атома одређује основне карактеристике фибергласа.
За разлику од „дугог домета“ атома у кристалним материјалима (као што су метали или кварцни кристали), атомски распоред у фибергласу показује„краткорочни поредак, дугорочни поремећај.“Једноставно речено, у локалном подручју (унутар домета неколико атома), сваки атом силицијума се везује са четири атома кисеоника, формирајући пирамидалну структуру.„силицијски тетраедар“структура. Овај локални распоред је уређен. Међутим, на већој скали, ови силицијумски тетраедри не формирају правилну понављајућу решетку као у кристалу. Уместо тога, они су насумично повезани и наслагани на неуређен начин, слично гомили грађевних блокова насумично склопљених, формирајући аморфну стаклену структуру.
Ова аморфна структура је једна од кључних разлика измеђуфибергласи обично стакло. Током процеса хлађења обичног стакла, атоми имају довољно времена да формирају мале, локално уређене кристале, што доводи до веће кртости. Насупрот томе, фиберглас се прави брзим истезањем и хлађењем растопљеног стакла. Атоми немају времена да се уредно распореде и „замрзнути“ су у овом неуређеном, аморфном стању. Ово смањује дефекте на границама кристала, омогућавајући влакну да одржи својства стакла, а истовремено добије бољу жилавост и затезну чврстоћу.
Монофиламентна структура: Униформни ентитет од „коже“ до „језгра“
Фиберглас који видимо је заправо састављен од многомонофиламенти, али сваки монофиламент је комплетна структурна јединица за себе. Монофиламент обично има пречник од 5-20 микрометара (око 1/5 до 1/2 пречника људске длаке). Његова структура је уједначена„чврсти цилиндрични облик“без очигледног слојевитог наслагивања. Међутим, са становишта микроскопске расподеле састава, постоје суптилне разлике између „коже и језгра“.
Током процеса цртања, како се растопљено стакло истискује из малих рупа млазнице, површина се брзо хлади при контакту са ваздухом, формирајући веома танак слој.„кожа“слој (дебљине око 0,1-0,5 микрометара). Овај слој површине се хлади много брже од унутрашњег„језгро“.Као резултат тога, садржај силицијум диоксида у слоју спољашњости је нешто већи него у језгру, а распоред атома је гушћи са мање дефеката. Ова суптилна разлика у саставу и структури чини површину монофиламента јачом у тврдоћи и отпорности на корозију од језгра. Такође смањује могућност површинских пукотина – отказивање материјала често почиње површинским дефектима, а овај густи слој спољашњости делује као заштитна „љуска“ за монофиламент.
Поред суптилне разлике између коже и језгра, висококвалитетнифибергласМонофиламент такође има изразиту кружну симетрију у свом попречном пресеку, са грешком пречника која се обично контролише унутар 1 микрометра. Ова уједначена геометријска структура осигурава да када је монофиламент под напрезањем, напрезање је равномерно распоређено по целом попречном пресеку, спречавајући концентрацију напрезања узроковану локалним неправилностима дебљине и тиме побољшавајући укупну затезну чврстоћу.
Колективна структура: Уређена комбинација „пређе“ и „тканине“
Иако су монофиламенти јаки, њихов пречник је превише мали да би се користили сами. Стога, фиберглас обично постоји у облику„колективно“,најчешће као„пређа од фибергласа“и„тканина од фибергласа“.Њихова структура је резултат уређене комбинације монофиламената.
Предиво од фибергласа је скуп од десетина до хиљада монофилама, састављених од стране„увијање“или бити„расплетен“.Неупредена пређа је лабав скуп паралелних монофиламента, једноставне структуре, првенствено се користи за израду стаклене вуне, сецканих влакана итд. Упредена пређа, с друге стране, формира се увијањем монофиламента заједно, стварајући спиралну структуру сличну памучном конце. Ова структура повећава силу везивања између монофиламента, спречавајући расплитање пређе под напоном, што је чини погодном за ткање, намотавање и друге технике обраде.„бројати“пређе (индекс који показује број монофиламента, на пример, пређа финоће 1200 текса састоји се од 1200 монофиламента) и„обрт“(број увојака по јединици дужине) директно одређују чврстоћу, флексибилност и накнадне перформансе обраде пређе.
Тканина од фибергласа је структура слична листу направљена од фиберглас пређе кроз процес ткања. Три основна ткања су обично, кепер и сатен.Једнобојно ткањеТканина се формира наизменичним преплитањем основе и потке, што резултира чврстом структуром са ниском пропустљивошћу, али уједначеном чврстоћом, што је чини погодном као основни материјал за композитне материјале.кепер ткањеТканина, основа и потка се преплићу у односу 2:1 или 3:1, стварајући дијагонални узорак на површини. Флексибилнији је од обичног ткања и често се користи за производе који захтевају савијање или обликовање.Сатенски ткањеима мање тачака преплитања, при чему основе или потке формирају континуиране плутајуће линије на површини. Ово ткање је мекано на додир и има глатку површину, што га чини погодним за декоративне или компоненте са ниским трењем.
Било да је у питању предиво или тканина, суштина колективне структуре је постизање побољшања перформанси„1+1>2“кроз уређену комбинацију монофиламената. Монофиламенти пружају основну чврстоћу, док колективна структура даје материјалу различите облике, флексибилност и прилагодљивост обраде како би се задовољиле разноврсне потребе, од топлотне изолације до структурног ојачања.
Време објаве: 16. септембар 2025.
