Kuvars Elyaf: Yüksek Sıcaklığa Dayanıklı, Alev Geciktirici ve Isı Yalıtımı

1. Özet

Kuvars elyaf, yüksek saflığı, yüksek ısı direnci, düşük dielektrik sabiti ve kaybıyla bilinen bir tür yüksek performanslı özel cam elyafıdır. Genellikle havacılık gibi yüksek teknoloji alanlarında kullanılır. Akıllı teknolojiyle üretilmiştir.

2. Kuvars Elyaf Performans Özellikleri

Kuvars elyaf, katı kuvarsın bazı özelliklerini ve performansını koruyan yüksek silika içeriğine sahiptir. Yüksek ısı direnci, yüksek sıcaklık ve frekanslarda elektrik yalıtımı, mükemmel kimyasal kararlılık gösterir, 1050℃'nin altında uzun süreli kullanılabilir ve 1700℃'ye kadar anlık yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Çekme dayanımı, sıradan elyafların üç katıdır. Ek olarak, 3,70'lik 1MHz dielektrik sabiti ve 0,001'den düşük bir dielektrik kayıp katsayısı ile en düşük dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp katsayısına sahip mineral elyaf olması nedeniyle üstün dielektrik özelliklere sahiptir. Yüksek frekanslı ve 700℃'nin altındaki bölgelerde, kuvars elyaf, mukavemetinin %70'inden fazlasını korurken en düşük ve en kararlı dielektrik sabitini ve kaybını korur. Genellikle uçak ve uzay araçlarının kritik parçaları için yapısal takviye, ısı yalıtımı ve dalga geçirgen malzemeler olarak kullanılır.

3. Hazırlık Süreci

ben Kuvars elyaf üretim yöntemleri arasında başlıca doğrudan eritme çekme, çubuk çekme ve sol-jel yöntemleri yer almakta olup, bunlar arasında çubuk çekme birincil endüstriyel hazırlama yöntemidir.

ben Çubuk çekme işlemi, ham kristal veya saf silika tozunu vakumlu basınçlı direnç fırınına yerleştirmeyi, eritmeyi ve ardından ince çubuklara (yaklaşık 2 mm çapında) çekmeyi içerir. Çekme sırasında, kuvars elyafına önce bir ıslatma maddesi uygulanır, ardından yaklaşık 8 μm çapında monofilamentler elde etmek için elektrikli ısıtma veya oksihidrojen alev ortamında çekme yapılır. Son olarak, elyaf telleri birlikte bükülerek elyaf ipliği veya kumaş oluşturulur.

ben Belirli çekme işlemi kısaca şu şekilde açıklanabilir: Yüksek sıcaklıktaki sıvı kuvars, kuvars çubuğunun alt ucundan damlar ve çekme makinesi, elyafı germek ve katılaştırmak için sabit bir dönüş hızını koruyarak sürekli elyaflar oluşturur. Kuvars çubuğun alt kısmında "fiber root" adı verilen yeni bir hilal şeklinde ince filament oluşur. Tek elyafın sıcaklığının çekildikten sonra önemli ölçüde düştüğü ve bunun ürün performansını etkileyebileceği unutulmamalıdır.

4. Kuvars Elyaf Ürünleri ve Uygulama Alanları

ben Kuvars elyaf, kuvars elyaf ipliği, pamuk, keçe, kumaş, kılıf, kısa kesilmiş elyaf vb. gibi çeşitli ürünlere işlenebilir. Kuvars elyaf ipliği, uçak radome antenlerinin üretiminde yaygın olarak kullanılan yaygın bir üründür.

ben Kısa kesilmiş elyaflar, önceden kesilmiş sabit uzunluktaki kuvars cam elyaflarından yapılır.

ben Kuvars elyaf ipliği, %99,95'in üzerinde SiO2 içeriğine sahip sürekli uzun elyaflar halinde yüksek saflıkta silika ve doğal kuvars kristallerinden üretilir, 1050℃'ye kadar yüksek sıcaklıklarda uzun süreli kullanıma uygundur ve son derece düşük ve kararlı dielektrik sabiti ve kaybına sahiptir, bu da onu yüksek sıcaklık direncine sahip mükemmel esnek inorganik elyaf malzemesi yapar.

ben Kuvars elyaf kumaş, düz, saten dimi ve leno gibi çeşitli dokuma yöntemleriyle kuvars elyaf ipliğinden farklı kalınlık ve dokumalarda dokunarak yüksek sıcaklık direnci, yüksek mukavemet, düşük dielektrik, düşük ısı iletkenliği, yanma direnci vb. özelliklere sahip kumaşlar elde edilir.

ben Kuvars elyaf pamuk, bağlayıcı içermeyen saf kuvars elyaflarından oluşur, şekil ve dizilimi düzensizdir ve dolgunun sıkışmasını önleyerek yalıtımı artıran kıvırcık bir görünüm verir; yüksek silika elyaf pamuk, seramik elyaf pamuk, bazalt elyaf pamuk için iyi bir alternatiftir.

5. Kuvars Elyaf Gücünü Etkileyen Faktörler

ben Lif çapı ve uzunluğu genel olarak, kuvars lifinin çapı ne kadar ince olursa çekme dayanımı o kadar yüksek olur. Çekme dayanımı lif uzunluğuyla ilişkilidir ve uzunluk arttıkça önemli ölçüde azalır. Çap ve uzunluğun kuvars lif üzerindeki etkisi mikro çatlak hipoteziyle açıklanabilir: lif çapı ve uzunluğu azaldıkça, lif içindeki mikro çatlaklar da buna göre azalır ve lif dayanımı artar.

ben Cam sıvı kalitesi kuvars elyafının dayanıklılığını etkiler. Cam bileşimindeki safsızlıklar veya sızıntı plakası sıcaklığındaki dalgalanmalar elyaflarda kristalleşmeye yol açabilir. Uygulama, kristalleşmeye sahip elyafların amorf elyaflardan daha zayıf olduğunu göstermiştir. Dahası, cam sıvısındaki kabarcıklar da elyaf dayanıklılığını azaltabilir.

ben Yüzey işlemi mukavemeti etkiler. Sürekli çekme sırasında, tekstil işleme sırasında elyafın zarar görmesine ve mukavemetin azalmasına neden olabilecek karşılıklı sürtünmeyi önlemek için elyaf yüzeyinde koruyucu bir film oluşturan tek tek elyaflara veya demetlere bir ıslatma maddesi uygulanmalıdır. Islatma maddesini gidermek için ısıl işlemden sonra, kuvars elyaf kumaşın mukavemeti önemli ölçüde azalır ancak kaplama elyafı koruduğu ve yüzey kusurlarını telafi ettiği için genellikle ara bağlayıcı ile işlemden sonra toparlanır.

ben Depolama süresi mukavemeti etkiler. Kuvars elyafının mukavemeti, esas olarak havadaki nem erozyonu nedeniyle yaşlanma olarak bilinen bir süre depolandıktan sonra azalır. Bu nedenle, yüksek kimyasal stabiliteye sahip elyaflar daha az mukavemet azalması yaşar.

ben Yük uygulama süresi mukavemeti etkiler. Kuvars elyaf mukavemeti, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, muhtemelen mikro çatlaklara adsorbe edilen suyun dış kuvvet altında çatlak genişlemesini hızlandırması nedeniyle, uzun süreli yük uygulamasıyla azalır.