Стеклянное волокно

Содержание
  1. Стекловолокно. Виды и применение. Производство и особенности
  2. Из чего делают стекловолокно
  3. Стекловолокно имеет целый ряд положительных качеств, делающих его отличным сырьем для изготовления строительных материалов. К его неоспоримым достоинствам можно отнести:
  4. Стекловолокно очень распространенный материал, из которого изготовляют самые разнообразные изделия. Его используют практически во всех сферах:
  5. Стекловолокно является сырьем для изготовления различных материалов. Из него делают:
  6. Особым спросом пользуется сетка из стекловолокна. Она применяется как армирующее изделие при выполнении штукатурных работ. Материал обладает высокой устойчивостью к растягиванию, что предотвращает появление трещин на стенах. Ее используют при выполнении внутренних и наружных штукатурных работ. Для отделки внутри помещения применяется сетка с небольшой плотностью от 80 г/м². Она выпускается в рулонах шириной 1 м. Сетка отличается достаточной гибкостью, но при сильном заломе ее волокна разламываются. Достоинство стеклосетки над обычной стальной штукатурной сеткой в том, что она не ржавеет. Со временем от нее на стенах не проявляются рыжие пятна
  7. Стекловолокно имеет очень широкое использование в строительстве, однако в последнее время уступает свои позиции базальтовой вате по направлению теплоизоляции. Это аналогичный материал, сделанный не из кварцевого песка, а базальта. Последний является более безопасным для человека, поскольку его волокна меньше осыпаются и раздражают слизистые оболочки и кожу. Однако при соблюдении определенных строительных норм возможно использование стекловолокна не только в промышленных зданиях, но и в жилых объектах
  8. Использование в качестве изолятора
  9. Применение в медицине
  10. Похожие темы:
  11. Стеклоткань – технический материал. Свойства, применение и цена стеклоткани
  12. Описание и технические характеристики стеклоткани
  13. Виды стеклоткани
  14. Применение стеклоткани
  15. Цена стеклоткани
  16. Стекловолокно и изделия из него
  17. Виды изделий из штапельного волокна
  18. Способ производства стекловолокна
  19. Состав и свойства стекол для изготовления стекловолокна
  20. Физико-химические свойства неорганических волокон и материалов на их основе
  21. Стекловолокно
  22. Из чего делают стеклянные нити?
  23. Свойства и характеристики
  24. Теплопроводность
  25. Химический состав
  26. Температура плавления
  27. Стойкость к возгоранию
  28. Материалы из стекловолокна
  29. Сферы применения
  30. Производство товаров
  31. Электротехника и электроника
  32. Что можно сделать своими руками?
  33. Заключение

Стекловолокно. Виды и применение. Производство и особенности

Стеклянное волокно

Стекловолокно – это распространенный материал на основе кварцевого песка. Он используется для изготовления стройматериалов, а также различных высокотехнологичных и прочных легких конструкций.

Из чего делают стекловолокно

Впервые стекольное волокно получились случайно. На производстве стекла произошла авария, при которой расплавленная масса была раздута подаваемым под давлением воздухом.

В результате получились нити, отличающиеся некой долей гибкости. Это стало неожиданностью, поскольку толстое стекло после застывания является очень твердым. С тех пор прошло уже более 150 лет.

Технология немного изменилась, но принцип остался прежним.

Для производства стекловолокна применяется кварцевый песок или битое стекло. Применяемая технология не подразумевает использования сложного оборудования, она является довольно простой. При этом получаемый материал обладает рядом свойств, зависящих от способа подготовки волокна.

Процесс изготовления стекловолокна заключается в выдувании из него тонких ниток. Для этого осуществляется разогрев битого стекла или кварцевого песка до температуры 1400°С. Расплавленная тягучая масса подается на формирующее оборудование.

Если ее пропустить через центрифугу, то получится стекловата с переплетенными, замешанными между собой волокнами. Если же применять специальное сито с микроотверстиями, через которые масса выдувается под давлением пара, то получаются ровные длинные волокна.

В дальнейшем они могут использоваться как сырье для изготовления сложных изделий.

Стекловолокно имеет целый ряд положительных качеств, делающих его отличным сырьем для изготовления строительных материалов. К его неоспоримым достоинствам можно отнести:

  • Теплопроводность.
  • Устойчивый химический состав.
  • Высокую плотность.
  • Повышенную температуру плавления.
  • Устойчивость к горению.

Одним из самых важных достоинств стекловолокна является низкая теплопроводность. Это позволяет делать из данного сырья теплоизоляционные материалы.

Из всей группы изделий, которые можно получить из данного сырья, самым лучшим теплоизолятором является стекловата.

Стекловолокно имеет высокую химическую устойчивость, поскольку практически полностью состоит из кварцевого песка. При воздействии на него щелочами отсутствует любая химическая реакция, что делает волокно практически универсальным для сочетания с любыми стройматериалами.

Нити имеют высокую плотность, которая составляет 2500 кг/м³. Однако благодаря тому, что они являются распушенными, готовые из них изделия имеют большой объем, при этом малый вес. Чтобы расплавить даже тонкие волокна, их необходимо разогреть до температуры как минимум 1200°С.

Такое возможно только при целенаправленном воздействии горелки. Это негорючий материал, что позволяет его использовать для создания различных пожаробезопасных конструкций. Теоретически возможно воссоздание определенных условий, при которых отдельные сорта стекловолокна могут гореть.

При этом они должны содержать связующие полимерные компоненты, что встречается редко.

Стекловолокно очень распространенный материал, из которого изготовляют самые разнообразные изделия. Его используют практически во всех сферах:

  • Строительство.
  • Производство бытовых предметов.
  • Электроизоляция проводников.
  • Медицина.

Стекловолокно является сырьем для изготовления различных материалов. Из него делают:

  • Утеплительные маты.
  • Рулонную мягкую стекловату.
  • Штукатурную сетку.
  • Стекломаты.
  • Ткань.
  • Стеклопластик.
  • Стеклопластиковую арматуру.

Жесткие маты делают из стекловаты. Это достаточно плотный материал, применяемый для выполнения утепления фасадов.

Кроме этого он при определенной длине нитей может выступать качественным звукоизолятором. Материал отличается стабильностью, но при его раскрое лучше пользоваться респиратором. Во время реза матов поднимается мелкая стекольная пыль. При попадании на кожу она вызывает ее раздражение, также такие частицы могут скапливаться в легких.

Рулонная стекловата является более гибким и менее плотным аналогом жестких матов. Она изготовлена аналогичным способом, однако сворачивается в рулон, что облегчает транспортировку. Ее используют в качестве теплоизоляционного материала, в частности совместно с металлическим профилем.

Стекловата закладывается между направляющими, после чего закрывается отделочным материалом. Она в отличие от матов не может штукатуриться сверху, поэтому всегда должна применяться только с дальнейшим накрытием. Ее укладывают под кровлю, дощатый настил пола.

В помещении на стенах ее закрывают гипсокартоном, на фасадах – металлическими панелями или вагонкой.

Особым спросом пользуется сетка из стекловолокна. Она применяется как армирующее изделие при выполнении штукатурных работ. Материал обладает высокой устойчивостью к растягиванию, что предотвращает появление трещин на стенах. Ее используют при выполнении внутренних и наружных штукатурных работ. Для отделки внутри помещения применяется сетка с небольшой плотностью от 80 г/м². Она выпускается в рулонах шириной 1 м. Сетка отличается достаточной гибкостью, но при сильном заломе ее волокна разламываются. Достоинство стеклосетки над обычной стальной штукатурной сеткой в том, что она не ржавеет. Со временем от нее на стенах не проявляются рыжие пятна

Также из стекловолокна делают стекломаты. Их получают путем сложения между собой кусочков стеклянных волокон смешанных в произвольном направлении. Они скрепляются без использования клеящих составов.

В результате смешанные иголочки поддерживаются между собой, обеспечивается надежная фиксация. Это армирующий материал, который ламинируется смолой. Из него можно создавать различные крепкие формы, к примеру, корпуса лодки.

Для этого стекломаты и смола применяются как папье-маше.

Более легким и тонким аналогом стекловаты является стеклоткань. Она делается по аналогичной технологии с сеткой, но более сложным ткацким способом. В частности из нее состоят стеклообои и стеклохолст.

Последний приклеивается на качественно оштукатуренную и шпаклеванную стену, после чего осуществляется ее покраска. Наличие стеклохолста препятствует образованию трещин, позволяет скрыть мелкие дефекты основания.

Такая поверхность является ремонтопригодной.

Особым спросом пользуется стеклопластик, который помимо стеклянных волокон содержит в себе связующие смолы. Это очень прочный износоустойчивый материал, из которого делают самые разнообразные изделия. Примером такого использования является стеклопластиковая арматура.

Она является аналогом стальной арматуры, используемой для армирования бетонных конструкций. Неоспоримым достоинством стеклопластикового изделия является низкая стоимость, небольшой вес, а также возможность транспортировки в виде скрученной бухты.

Материал обладает аналогичной устойчивостью к разрыву, что и стальная арматура, при этом быстро разрезается даже ручной ножовкой по металлу.

Стекловолокно имеет очень широкое использование в строительстве, однако в последнее время уступает свои позиции базальтовой вате по направлению теплоизоляции. Это аналогичный материал, сделанный не из кварцевого песка, а базальта. Последний является более безопасным для человека, поскольку его волокна меньше осыпаются и раздражают слизистые оболочки и кожу. Однако при соблюдении определенных строительных норм возможно использование стекловолокна не только в промышленных зданиях, но и в жилых объектах

Материал по-прежнему очень широко применяется для утепления трубопроводов. Что касается стеклообоев и штукатурной сетки, то ее применение абсолютно безопасно, поскольку в этом случае для ее производства используются длинные нити, а не короткие высыпающиеся волокна. Поэтому данные материалы являются неоспоримыми лидерами рынка.

Из стекловолокна с полимерными добавками получают стеклопластик, из которого делают корпуса судов и лодок, облегченные кузова гоночных машин. Это отличный материал для изготовления лыж, и даже емкостей для питьевой воды. Стеклопластик гораздо крепче обычной пластмассы, кроме этого он намного долговечнее. Он обладает лучшей устойчивостью к высоким температурам.

Использование в качестве изолятора

Из стекловолокна делают изоляцию для проводов. Она выступает непроницаемым диэлектриком. Изоляционная оболочка представляет собой сплетенную ткань, обмотанную вокруг проводника. Также огромным спросом пользуется оптоволокно, представляющее собой длинные цельные нитки с внешней ПВХ оболочкой.

Применение в медицине

Из стекловолокна изготавливают протезы и безопасные для здоровья импланты, которые могут контактировать с живыми тканями. В частности хорошо зарекомендовали себя зубные протезы.

Стекловолокно при стабильной структуре, без осыпающихся частей, является абсолютно нейтральным для человека. Именно поэтому значительная часть медицинского оборудования и инструмента содержит стекловолоконные части.

Материал применяется для изготовления хирургического лазерного скальпеля.

Применение в медицине подтверждает безопасность волокна для здоровья человека. Единственным исключением являются пыль и мелкие частицы волокон, которые втягивается в легкие человека из воздуха. Они окружают стекловату, а также образуются при распиле стеклопластика. Во всех остальных случаях материал абсолютно безопасен.

Похожие темы:

Источник: https://tehpribory.ru/glavnaia/materialy/steklovolokno.html

Стеклоткань – технический материал. Свойства, применение и цена стеклоткани

Стеклянное волокно

Стеклоткань производят с 1940-ых годов. 4-мя годами раньше запатентована полиэфирная смола. Она стала связующей волокон стекла. В итоге получился композиционный материал, в котором соединились чужеродные составляющие.

Эпоксидная смола стеклоткань роднит с органикой, а каменная составляющая – с минеральным сырьем. Сочетание 2-ух «стихий» дало прочный, но легкий композит. Он в домах, на них, на воде, в самолетах. Впрочем, о применении стеклоткани поговорим отдельно. Начнем же с описания материала и его свойств.

Описание и технические характеристики стеклоткани

ГОСТ стеклоткань «видит» как сочетание минимум 70% волокон стекла и максимум 30% смолы. Первый образец обошелся без связующих полимеров. Инженер фирмы Corming Giass  пытался получить непроницаемый для воздуха шов меж двумя блоками из стекла. По случайному стечению обстоятельств в расплав ударила струя газа. Она выдула из блоков упрощенную стеклоткань.

В современных образцах стеклоткани научились следить за направленностью нитей. Проще говоря, некоторые образцы ткут, подобно обычной материи. В других предложениях нити стекла направлены хаотично, больше напоминают сваленную шерсть.

Отслеживать научились и толщину минеральных волокон. Как правило, их диаметр лежит в пределах 3-100 мкм. Эта толщина оставляет волокна гибкими, одновременно давая запас прочности.

Тканная стеклоткань эпоксидная состоит из волокон, в которых соединены несколько нитей. В нетканых же полотнах пучков нет. Нити ложатся по одной. Однако, какой бы ни была стеклоткань, есть общие характеристики:

— Негорючесть. Смолы в составе полотен горючи. Однако, органики столь мало, что она выгорает почти незаметно. Стекло же противостоит пламени до температуры в 1200 градусов. Для сравнения, показатель во время пожара в квартире или частном доме редко превышает 1000 по шкале Цельсия и то под потолком или в эпицентре.

— Электроизоляционные свойства. Ток материал не проводит, а стойкость к жару позволяет встречать его безбоязненно. Для изоляционной функции достаточно самой тонкой стеклоткани.

Причина – отсутствие в ней свободных зарядов. Все частицы связаны меж собой. Когда из вне прилагается электрическое поле, нет свободных агентов для перестроения и образования потоков электронов внутри ткани.

— Механическая прочность. Соотношение предельной прочности к объемной массе у героини статьи выше, чем у стали. Привлекательно само по себе и становится еще выгоднее с учетом …

— Легкости стекломатерии. На квадратный метр приходятся всего 200-300 граммов.

— Стабильность. Характеристика касается размеров, контуров. Их героиня статьи сохраняет за счет малого линейного расширения. Благодаря ему материал не распирает на жаре и не ужимает на холоде.

— Стойкость к гниению. И полимерная пропитка и минеральные волокна лишены пор. Воде некуда затекать. Материя может лежать в бассейне и сохранять свои свойства.

— Низкая теплопроводность. Не случайно на основе минеральный и стекольных волокон делают утеплители. Потребителям они известны под названиями «базальтовая» и «стекловата». Средняя теплопроводность героини статьи – 0,4Вт/(м*град). У дюралюминия, к примеру, показатель доходит до 170-ти единиц.

— Интеграция функций. Понятие подразумевает одновременную игру нескольких ролей. Там, где нужно несколько деталей или слоев обычных материалов, достаточно одного композита.

— Химическая инертность. Она относительна, но высока для большинства строительных материалов. Стеклоткани нипочем большинство кислот, щелочей, органических растворителей.

Причина стойкости та же, что и у диэлектрических свойств ткани. В ней нет свободных электронов. Именно они делают вещества реакционно способными. Нет и пустых мест, чтобы принять чужие свободные электроны.

Ресурс использования качественной стеклоткани составляет минимум половину века. Такова «жизнь» героини статьи в экстремальных условиях. В случае температуры, это от -60-ти до +80-ти градусов. Почему не +1200-от? Потому что смолы начинают испаряться при 80-ти, а без связующих элементов материя утрачивает часть свойств, иначе говоря, портится.

Есть у стеклотканей и специфические свойства, присущие лишь части продукции. Так, в характеристики стеклоткани может входить прозрачность. Кварцевые волокна изначально просвечивают. Затемняют материю смолы.

Но, среди них есть светопрозрачные. Ткани с ними подобны чистому стеклу. Есть и вариации, подобные дорогому шелку, или рогоже. Иначе говоря, стекломатерия может быть декоративной, с разным рельефом и цветовыми решениями. Где это пригождается расскажем в главе «Применение». Пока же, подробнее ознакомимся с видами героини статьи.

Виды стеклоткани

Расхожие характеристики стеклоткани становятся поводом для ее классификации. Так, поверхностная плотность материи бывает 200 граммов на квадратный метр, а бывает и 1800-от. Последний вариант ближе к камню, а первый довольно рыхлый.

Разделяют ткани из стекла и по типам плетения. Продольные нити именуют основой, а поперечные утками. В тканных моделях волокна складываются в рисунки «рогожа», «Елочка», «Ромбы». При желании хоть портрет выткать можно.

Типы плетения делят стекломатерии на саржевые, полотняные, сатиновые. Иначе говоря, с помощью минеральных нитей имитируют ряд обычных тканей. В полотняных полотнах, к примеру, утка попеременно проходит то под, то над нитями основы. В «Рогожке»  нити основы и утки собраны в пучки, в их виде и переплетаются. В саржевых полотнах нити скрепляются по диагонали.

От типа плетения ткани зависят ее характеристики. В сатиновом, к примеру, волокна посажены редко. Это делает материал рыхлым. Зато, он хорошо растяжим и гибок. А вот полотняное плетение монолитно, с трудом гнется и меняет и растягивается.

Основная классификация героини статьи связана с назначением, а не типом плетения. Последний – лишь повод отнести полотно к той или иной категории:

— Конструкционной. Стеклоткани класса используются в промышленных конструкциях, средствах передвижения. Волокно в материях содержит кроме кремния из стандартного стекла алюминий и бор. Они упрочняют материал. Поверх него наносят парафиновую эмульсию, а сверх еще и замасливатели. В итоге, конструкционная стеклоткань получается прочной, но легкой.

— Электроизоляционной. В них пропитка выдерживает экстремальные температуры. Вместо 80-ти градусов смолы или минеральные связующие держат все 200-300. Плюсом идет максимальная устойчивость к коррозии и игнорирование потоков электрического тока.

— Огнезащитной. В категорию входят материи на основе базальтового волокна. Оно выдерживает температуры от -270-ти до +700-от градусов. Это позволяет прокладывать материю в качестве барьера от огня. Сдерживая его и обладая малой теплопроводностью, героиня статьи еще и комфортные температуры сохраняет. Поэтому полотна категории именую еще стеклотканью для изоляции.

— Ровинговой. В группу включены материи с завидными антимагнитными свойствами. Однако, основное отличие ровинговой стеклоткани – минимальная растяжимость. Это итог особой структуры материи. Она состоит из жгутов, волокна в которых не связаны меж собой. Такие веревки именуют ровингами, отсюда и название тканей категории.

— Радиотехнической. Полотна класса наравне со стеклянными содержат металлические нити. На последних лежат функции отражения световых и радиоволн. Поэтому стеклоткани категории принято размещать на поверхности приборов или на фасадах построек, с целью их сокрытия от радиорадаров.

— Строительной. В сферах отделки и возведения зданий нужны армирующие материалы. За счет одновременных гибкости, прочности и волокнистой структуры героиня статьи упрочняет стены, кровли. Впрочем о нюансах использования материала поговорим в следующей главе. Пока же, пара слов о маркировке.

Основная буква в маркировке героини статьи – «T». «Стеклоткань», вот расшифровка знака. Если волокна материи сплошные, ставится буква «Э», а если полые – «П». Полотна с последними могут провисать, что не допустимо для тканей класса «Э».

Всего у героини статьи несколько десятков марок. Обозначение «С», к примеру, исключает провисания и перекосы, но дозволяет ворсистость. Кстати, «С» указывает на разреженную структуру полотна, а «Э» на электроизоляционное назначение.

Далее идет цифра класса назначения от 1-го до 4-ех. Через тире указана номинальная толщина материи в нанометрах. Так, стеклоткань «Э3-200» относится к электроизоляционной категории, 3-ей группе, а в толщину равна 2-ум сотням нанометров. Так что, стекломатерия стекломатерии рознь и применяться может по-разному.

Применение стеклоткани

Первое применение героиня статьи нашла в водных судах. Армированная минеральными волокнами лодка спущена на воду еще в 1942-ом году. В 1960-ых стеклопластик стали добавлять в боевые вертолеты. Полностью стеклокомпозитный планер запущен в 1964-ом.

Облегчив авиационные модели, стеклоткань дала им возможность длительно зависать в воздухе. Зависать от легкости, но в переносном смысле, смогли и спортсмены с композитным инвентарем. Стеклоткань «вышла» в космическую отрасль, стала частью спутников и ракет. Если материал не нужен в готовом изделии, пригодится при создании его модели.

На земле героиню статьи клеят на стены в виде экологическичистых и прочных обоев, закладывают в качестве арматуры в акриловые ванные, добавляют в автомобили и поезда. Минеральной материей ограждают печные трубы. Здесь материал служит изоляцией. Ей же  стеклоткань становится в газовых турбинах и котельных.

Прямое назначение ткани героиня статьи выполняет при пошиве формы сварщиков и работников металлургических предприятий. Костюмы защищают от жара, тока, механических воздействий. По сути, стекловолокно служит безопасной заменой асбеста – минерала с игольчатой структурой.

Его нити излишне коротки, ломки и остры. Попадая в дыхательные пути, асбест раздражает их. Поэтому не рекомендовано вдыхать пыль при резке шифера. Асбест – его составная. А вот в еврошифере андулине скрыта безопасная стекломатерия.

Цена стеклоткани

Цена стеклоткани зависит от ее типа и места производства. Импортные варианты дороже, а отечественные дешевле. Выпускают героиню статьи, как правило, в рулонах. Стандартом считаются 20-50-метровые. За один рулон просят от 3000 до 7000 рублей.

Иногда, стекломатерию продают погонными метрами. За один просят от 25-ти до 70-ти рублей. Дороже обходятся декоративные вариации, к примеру, обои. Если у них сложный рисунок и красочный колор, за метр можно отдать и 90-120 рублей. При оптовых закупках цены снижают на 5-25%.

Источник: https://stpoyka.ru/steklotkan-texnicheskij-material-svojstva-primenenie-i-cena-steklotkani/

Стекловолокно и изделия из него

Стеклянное волокно

Стекловолокном называют материал, полученный из расплавленного стекла путем выдавливания из него тонких нитей.

Стекловолокно обладает редким сочетанием свойств: высокой прочностью при растяжении и сжатии, негорючестью, нагревостойкостью, малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию.

Из него изготовляют материалы с высокими электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами и механической прочностью.

На основе стекловолокнистых материалов изготавливаются различные виды изделий, которые успешно заменяют традиционные материалы,а также, имеют только им присущие области применения.

Различают два вида стекловолокна: непрерывное – длинной сотни и тысячи метров и штапельное – длинной до 0,5 м. По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный или искусственный шелк, а штапельное – хлопок или шерсть. Изделия из непрерывного волокна имеют вид однонаправленных волокон, тканых материалов, нетканых материалов и волокнистых световодов.

Однонаправленное стекловолокно представляет собой короткие пряди волокон или комплексных нитей, срезанных с бобин. Длина однонаправленного волокна изменяется в зависимости от периметра бобины или барабана, на который оно наматывается. Однонаправленное волокно с бобин имеет диаметр 5-10 мкм и длину не менее 0,5 м.

Тканые материалы получают в ходе текстильной переработки стекловолокна: размотки комплексной нити с бобин с комплексной круткой трощения нитей и вторичной их крутки, подготовки нитей к ткачеству и изготовления тканых материалов на ткацких станках. Для текстильной переработки используются волокна диаметром 5-10 мкм. Волокна большего диаметра имеют пониженную прочность при изгибе и чаще ломается в ходе текстильной переработки.

Нетканые материалы из непрерывного стекловолокна – жгут, холсты из рубленных и непрерывных нитей, ленты из склеенных нитей и стекловолокнистые анизотропные материалы.

Жгут представляет собой прядь, состоящую из большого числа комплексных стеклянных нитей, холсты – рулонные нетканые материалы.

В жестких холстах хаотически расположенные нити или обрезки нитей скреплены смолами, в мягких холстах – механической прошивкой. Первичные нити или жгуты могут быть склеены в длинные ленты.

При упорядоченной намотке нитей и жгутов на барабаны и одновременном нанесении связующего получают анизотропные материалы, свойства которых в разных направлениях различны. Эти материалы могут быть как рулонные при непрерывном способе производства, так и листовыми – при периодическом. Для нетканых материалов могут применяться волокна диаметром до 20 мкм.

Виды изделий из штапельного волокна

Штапельные волокна различаются по длине элементарных волокон (длинноволокнистые и коротковолокнистые) и по их диаметру. По диаметру различают: микроволокно (0,5 мкм), ультратонкое (0,5-1,0 мкм), супертонкое (1-4 мкм), утолщенное (11-20 мкм) и грубое (20 мкм и более).

На основе коротковолокнистых штапельных волокон получают вату, рулонные материалы, маты, плиты и скорлупы. Все эти материалы состоят из хаотически перепутанных волокон. Волокно, осажденное вместе с органическими синтетическими материалами на конвейерной ленте, после обработки принимает вид непрерывного ковра толщиной 20-100 мм.

Рулонный материал представляет собой длинный кусок ковра, свернутый в рулон. Маты и плиты получают из неподпрессованного ковра. Маты в ряде случаев простегиваются нитями из непрерывного стеклянного волокна, тогда толщина из может быть уменьшена до 5 мм. Плиты покрываются с одной или обеих сторон стеклянной тканью.

Из длинноволокнистых штапельных волокон изготовляют холсты, сепараторные пластины, бумагу. Эти материалы (толщиной 0,5-1,5 мм) могут быть свернуты в рулоны или нарезаны на пластины. Для повышения механической прочности они могут армироваться нитями их непрерывного волокна.

Из длинноволокнистых волокон получают по аналогии с шерстью штапельную крученую пряжу, ровницу и при последующей текстильной переработке – штапельные ткани, сетки, ленты.

Свойства изделий из штапельного волокна в значительной степени зависят от диаметра волокна, состава стекла и вида связующего материала.

Способ производства стекловолокна

Способы выработки стекловолокна классифицируется по двум основным принципам его формования:

  • утоньшения струйки стекломассы в непрерывное элементарное волокно;
  • разделения и расчленения струи расплавленного стекла, сопровождаемых вытягиванием коротких волокон.

Вытягивание волокна из струйки стекломассы может производиться как механическим путем, так и воздухом или паром. Каждый из этих способов может быть одно- или двухстадийным. При двухстадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стеклоплавильных сосудов или печей, питаемых стеклянными шариками, штабиками или эрклезом.

При одностадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стекловаренных печей, питаемых шихтой. Механическое вытягивание волокна может осуществляться с помощью барабана, съемных бобин, вытяжных валков или прядильной головки.

Способы разделения струи расплавленного стекла делятся на три группы: способы раздува, центробежные и комбинированные.

Состав и свойства стекол для изготовления стекловолокна

В зависимости от области применения непрерывного стекловолокна требования к его химическому составу могут быть различными.

Для электрической изоляции употребляется только бесщелочное (или малощелочное) алюмосиликатное или алюмоборосиликатное стекло; для конструкционных стеклопластиков применяют главным образом бесщелочные магнийалюмосиликатные или алюмоборосиликатные стекла; для стеклопластиков неответственного назначения можно использовать и щелочесодержащие стекла.

Процесс формирования непрерывного стеклянного волокна предъявляет к стеклу ряд требований: интервал вязкостей, в котором устойчиво протекает формирование непрерывного стеклянного волокна из стекол обычных составов.

Основными требованиями, предъявляемыми к стеклам для производства штапельного волокна, являются малая вязкость при температуре выработки и низкое поверхностное натяжение. В зависимости от способа выработки и назначения штапельного волокна применяют стекла различных составов, однако все они отличаются высоким содержанием оксидов щелочноземельных металлов.

Физико-химические свойства неорганических волокон и материалов на их основе

Механические свойства. Стекловолокно значительно превосходит по механической прочности исходное (массивное) стекло и незначительно отличается от него по некоторым физическим параметрам.

Механические свойства стеклянных волокон зависят от химического состава стекла, метода производства, окружающей среды и температуры.

Метод производства оказывает большое влияние на прочность стеклянных волокон: высокой прочностью обладают волокна, вытянутые с большой скоростью из расплавленного стекла (вытягивание из фильер), наименьшей прочностью – волокна, полученные штабиковым способом и раздувом.

При формовании волокна из фильер образуется меньше поверхностных дефектов и трещин, чем обусловливаются их лучшие механические свойства, главным образом прочность.

Прочность при растяжении стекловолокна зависит от его состава и диаметра

Наибольшей прочностью обладают непрерывные волокна из кварцевого и бесщелочного магнийалюмосиликатного стекла. Повышенное содержание щелочей в стекле резко снижает прочность стеклянных волокон. Кристаллизация стекла и присутствие в стекломассе мелких газовых включений понижает прочность стеклянного волокна на 25-30%.

Максимальная прочность стеклянных и кварцевых волокон, испытанных в среде жидкого азота, приближается к расчетной теоретической прочности стекла и плавленого кварца.

В зависимости от диаметра и состава стекла техническая прочность стеклянных волокон при их формировании современными промышленными методами составляет 25-30 % теоретической прочности стекла.

Модуль Юнга стеклянных волокон составляет 6-11 ГПа и выше. Разрушающее напряжение при изгибе и кручении повышается с уменьшением диаметра волокон.

Изделия из стекловолокна плохо работают при многократном изгибе и истирании, однако, стойкости к изгибу и истиранию повышаются после пропитки лаками и смолами.

Склеивание волокон в нити повышает прочность нити на 20-25 %, а пропитка стекловолокнистых материалов лаками – на 80-100 %.В сухом воздухе прочность стеклянных волокон резко повышается.

Смачивание стеклянных волокон и изделий из них неполярной углеводородной жидкостью аналогично действию сухого воздуха и дает наибольшее значение прочности.

Значительное (до 50-60 %) понижение прочности стеклянных волокон и изделий из них происходит при адсорбции ими воды и водных растворов поверхностно-активных веществ. Это объясняется тем, что молекулы веществ, адсорбируемых на стеклянных волокнах, способствуют образованию трещин в слабых местах поверхностного слоя.

При погружении химостойких стекловолокнистых материалов в воду прочность их снижается, но после высушивания полностью восстанавливается. Изделия из стеклянного волокна натрийкальцийсиликатного состава, содержащие более 15 % (мас.

) оксидов щелочных металлов, после пребывания во влажном воздухе или в воде снижают прочность необратимо в связи с интенсивным выщелачиванием и разрушением.

При длительном действии деформирующего усилия у стеклянных волокон развивается упругое последствие, которое зависит от химического состава стекла и относительной влажности воздуха. Влага снижает также сопротивления стеклянных волокон изгибу и трению.

При нагревании стеклянной ткани до 250-300°С прочность ее сохраняется, в то время как волокна органического состава при этой температуре полностью разрушаются.

При низких и высоких температурах устраняется адсорбционное воздействие влаги воздуха на стеклянные волокна, что приводит к повышению их прочности. Однако после термической обработки (нагрев до различных температур и последующее охлаждение) прочность стеклянных волокон и тканей снижается на 50-70 %.

Состав стекла оказывает значительное влияние на прочность стеклянных волокон, подвергнутых термообработке. Волокна из натрийкальцийсиликатного и боратного стекол теряют свою прочность при термообработке, начиная уже с 100-200°С, волокна из кварцевого, кремнеземного и каолинового стекла теряют прочность на 50 % при нагреве до 1000°С и последующем охлаждении.

Прочность волокон из бесщелочного стекла значительно снижается при 300°С; прочность кварцевых волокон при этой температуре практически не изменяется.

После нагрева и охлаждения стеклянных волокон наблюдается небольшое повышение их плотности и показателя преломления.

Нагревостойкость. Стеклянное волокно обладает высокой нагревостойкостью , которая зависит от химического состава стекла .

Температурная область применения стеклянных волокон натрийкальцийсиликатного состава ограничена температурами 450-500°С, при более высоких температурах начинается их спекание.

Для бесщелочных волокон нагревостойкость выше на 200-300°С и составляет 600-700°С.

Гигроскопичность отдельных стеклянных волокон около 0,2 % (мас.).

Поглощение влаги стеклянной тканью значительно выше, так как влага адсорбируется зазорами между волокнами и замасливателем.

Гигроскопичность ткани зависит от характера переплетения нитей и химического состава стекла, например ткани из волокна натрийкальцийсиликатного состава обладают гигроскопичностью до 3-4 %.

Химистойкость теклянных волокон не зависит от их диаметра, но абсолютная растворимость тонких волокон выше растворимости толстых вследствие большего отношения их поверхности к массе. Поэтому при воздействии агрессивных реагентов волокна разрушаются быстрее, чем массивное стекло.

Прочность стеклянных волокон в различных агрессивных средах (горячая вода, водяной пар высокого давления, кислоты, щелочи) зависит от химического состава стекла.

Наибольшей прочностью и высокой стойкостью к горячей воде и пару обладают волокна из бесщелочного алюмоборосиликатного и магнийалюмосиликатного стекла.

По гидролитической классификации этот вид стекла относится к «стеклам, не изменяемым водой».

Материалы из стеклянного волокна, содержащего в своем составе щелочи, значительно теряют прочность при многократной обработке горячей водой или водяным паром даже нормального давления. В этом случае имеет место интенсивное выщелачивание, приводящее к полному распаду структуры стекла.

При длительном воздействии водяного пара различного давления резко снижается прочность материалов и из волокна бесщелочного алюмоборосиликатного стекла. Наиболее стойкими в этих условиях являются стеклянные ткани из бесщелочного безборного стекла.

Стеклянные ткани и волокна из бесщелочного стекла нестойки к воздействию кислот. При обработке кислотой волокон из бесщелочного стекла все компоненты его растворяются и остается лишь малопрочный кремнекислородный скелет.

Высокой стойкостью к воде, пару высокого давления и различным кислотам (кроме плавиковой) обладают волокнистые материалы кварцевого, а также кремнеземного и каолинового состава.

Источник: https://europolis.ru/steklovolokno-i-izdelija-iz-nego.html

Стекловолокно

Стеклянное волокно

Неорганическое стекловолокно – это популярный многофункциональный материал, применяемый в различных сферах деятельности человека.

Стекловолоконная продукция отлично зарекомендовала себя как утеплитель для стен и пола,ее используют для отделки помещений самого разного назначения.

Из него производится разнообразная строительная, промышленная и другая продукция.

Интересен материал и тем, что может производиться из вторичного сырья.

Технологический процесс получения стекловолокна довольно прост.

Древние жители Египта, которые первыми выплавили стекло из смеси песка, извести и соды, могли получать стеклянные волокна, но промышленную технологию производства стекловолокна изобрел Джон Плаер в далеком 1870 году.

С тех пор производство этого материала совершенствовалось с каждым годом и его стали использовать при изготовлении огромного ассортимента изделий.

В этой статье мы рассмотрим свойства и характеристики стекловолокна из стекольного боя, области его применения и виды продукции, которые изготавливают из этого материала.

Из чего делают стеклянные нити?

Классический технологический процесс получения стекловолокна основан на выдувании стеклянных нитей из расплавленной при высокой в 1400 °C температуре смеси кварцевого песка, соды, извести и других специальных добавок.

Полученное жидкое стекло раздувается паром при выбросе из центрифуги или продавливается через фильеры (специальные платиновые сита с микроотверстиями) и на следующем этапе охлаждается.

При использовании центрифуг конечным продуктом является стекловата, а при применении фильеров — стеклянные нити, которые в дальнейшем идут на изготовление разнообразной продукции.

Возможность получения стеклянных волокон была открыта совершенно случайно. Авария на воздухопроводе привела к попаданию в расплав стекла струи воздуха под давлением, что привело к появлению стеклянных нитей. Этот факт и способствовал изобретению технологии производства стекловолокна.

Описанный выше техпроцесс получения стекловолокна является классическим из исходного природного сырья. Но эту же продукцию можно получать и из отходов стекла.

Рециклинг стеклянных изделий позволяет значительно снизить себестоимость конечного продукта, что дает конкурентные преимущества производителю, выбравшему такой способ производства стекловолокна.

Технология производства в этом случае практически не отличается от вышеприведенной, только вместо смеси природных компонентов плавится отсортированный бой стекла с соответствующими присадками.

Количество стеклянного боя в исходном сырье для производства стекловолокна может составлять до 90% общего объема. Это открывает широкие возможности для организации бизнеса по изготовлению стекловолокна на основе отходов стекла.

Свойства и характеристики

Использование стекловолокна в промышленности и строительстве обусловлено его отличными техническими характеристиками и свойствами. Именно они и привели к высокой популярности этого материала.

Ниже мы рассмотрим основной перечень технических характеристик и потребительских качеств изделий из стеклянных волокон:

Теплопроводность

Стекло само по себе имеет очень низкую теплопроводность, поэтому изделия из него обладают отличными теплоизоляционными свойства.

Самым низким коэффициентом среди всех изделий из стекловолокна обладает стекловата. Для этой продукции он составляет 0,05 Вт/м*К, что и определяет сферы ее использования.

Стекловата применяется для термоизоляции различных строительных конструкций, трубопроводов, промышленных объектов и т. д.

Химический состав

Эта характеристика зависит от состава исходного сырья. В любом неорганическом стекле основным компонентом является кварцевый песок, поэтому содержание SiO2 в стеклянных нитях варьируется от 50% до 99% в зависимости от их назначения.

Кроме этого компонента в стеклянном волокне присутствуют Al2O3, CaO и некоторые другие соединения.

От химического состава зависят физические характеристики стекловолокна и свойства изделий из него. В частности — щелочестойкость, которая определяется содержанием диоксида циркония (ZrO2) в стекле. Чем больше этого компонента, тем более щелочестойким является стекловолокно.

Этот параметр непосредственно у стеклянных нитей подобен плотности стекла, из которого они изготовлены и равен 2500 кг/м³.

Плотность изделий из стеклянных волокон может колебаться в широких пределах. У стекловаты она минимальна, а такие продукты из этого материала, как листы, ткань и т. д. имеют максимальную плотность.

Для комбинированных материалов, таких как стеклопластик, плотность рассчитывается на основании плотности исходных материалов.

Температура плавления

Плавится любое стекловолокно при температуре от 1200 до 1400 °C.

Температура плавления зависит от состава стекла, из которого изготовлены волокна.

Чем больше в составе кварцевого песка, тем выше температура плавления. Поэтому для качественной переработки стеклянных отходов в стекловолокно необходимо точно знать его химический состав.

Стойкость к возгоранию

Стекло — полностью негорючий материал, поэтому изделия из него не способны поддерживать горение.

Все это в полной мере относится и к стеклянным волокнам – стекловолоконная продукция является пожаробезопасным материалом. Правда, некоторые композитные материалы, изготовленные на основе стекловолокна, могут возгораться при определенных условиях.

Таким образом, горит стекловолокно или нет, зависит от марки и компонентов, входящих в их состав.

Химические и физические характеристики стекловолокна определили виды продукции, которые можно изготовить из этого материала.

Перечень марок стекловолокна с соответствующими им характеристиками вы можете увидеть в таблице:

Ниже мы рассмотрим основные типы изделий из стеклянных волокон, наиболее популярные на современном рынке.

Материалы из стекловолокна

Среди всего разнообразия продукции из стеклянных волокон можно выделить две основные категории изделий: продукцию на 100% состоящую из этого материала и композитную, содержащую дополнительные вещества и элементы.

Рассмотрим некоторые изделия обоих видов и их характеристики.

  1. Маты из стекловаты. Эта продукция предназначена для теплоизоляции и шумопоглощения как в строительстве, так и в промышленной сфере. Структура теплоизоляционных матов состоит из ненаправленных отрезков стеклянных нитей, скрепленных между собой естественными силами. Продукция на 100% изготавливается из стекловолокна.
  2. Рулонная стекловата. Продукт полностью идентичный матам по своему составу и способу производства, только свернутый в рулоны. Для выполнения некоторых видов работ по теплоизоляции объектов такая форма поставки является более предпочтительной, чем маты.
  3. Сетка из стекловолокна. Изделие предназначено для армирования различных поверхностей при проведении отделочных работ. Состоит из гибких стеклянных нитей, переплетенных между собой и покрытых специальным раствором. Сетка выпускается как в листах, так и в рулонах различного размера.
  4. Ткань из стекловолокна. Эта продукция аналогична сетке из стекловолокна, только у нее более плотное плетение тонких стеклянных нитей. Изготавливается это изделие по ткацкой технологии в разнообразных исполнениях. Стеклоткань имеет широкую сферу применения: изготовление обоев, в частности стеклохолстов «паутинка», электротехнические работы и т. д.
  5. Стеклопластик. Это композитный универсальный материал, состоящий из стеклянных волокон и специальных связующих смол. Области использования стеклопластика самые разнообразные. Из него можно изготовить любые детали способом формовки и другими технологическими приемами.
  6. Стеклопластиковая арматура — достойная альтернатива металлическому аналогу, способная заменить его во всех сферах применения.

Конечно, это далеко не полный перечень продукции из стеклянного волокна.

Стекловолокно нашло применение в строительстве, электротехнике, радиотехники, медицине и других областях промышленности.

Следует заметить, что для производства тех или иных изделий используется стекловолокно разных марок, изготовленное по разным технологиям, имеющее различную длину и толщину нитей.

Штапельные стеклянные нити (короткие отрезки) применяются для производства стекловаты, рубленые из длинных волокон — для изготовления стеклопластика, а длинные (бесконечные) нити стекловолокна — для получения тканей и сеток.

Сферы применения

Стекловолоконная продукция используется в различных областях деятельности человека. Выше были описаны некоторые из них.

Рассмотрим этот вопрос подробнее, для каждой отрасли отдельно с перечнем основных изделий из стекловолокна, предназначенных для выполнения определенных работ, а также предметов, комплектующих и конструкций, которые могут быть изготовлены на основе стеклянных нитей.

В строительстве стекловолоконные изделия используются в первую очередь для теплоизоляции:

  • жилых помещений;
  • промышленных зданий;
  • трубопроводов и других объектов.

Для этих целей используются:

  • маты;
  • рулоны из стекловаты;
  • листовое стекловолокно.

Для изготовления различных конструкций в строительной индустрии широко используется и стеклопластик — композиционный материал, состоящий из стекловолокна и полимеров.

Из него производятся разнообразные панели, плиты, в том числе теплоизоляционные, и другие защитные архитектурные элементы.

Стеклообои нашли свое применение в отделочных работах. Они изготавливаются из стекловолоконной ткани с различной структурой переплетения нитей.

Для штукатурных работ используется сетка из стеклянных волокон. Огнеупорное керамическое стекловолокно применяется в качестве теплоизоляции котлов, футеровки дымоходов, воздуховодов, стен и сводов нагревательных, термических печей.

Производство товаров

Стеклопластик широко используется в судостроении, производстве автотехники и других отраслях промышленности, где легкость, простота обслуживания, устойчивость к коррозии и низкая цена деталей являются определяющими факторами.

Из него изготавливаются корпуса и покрытия для лодок и яхт, элементы автомобилей, корпуса приборов и т. д.

Стеклопластиковые бассейны, емкости под воду, септики, лыжи, и другие товары прочно вошли в быт современного человека.

Ассортимент продукции из стеклопластиков огромен.

Электротехника и электроника

Стеклянное волокно используется для изготовления разнообразных электроизоляционных материалов.

Стекло является отличным диэлектриком, поэтому нити из него применяются при производстве специальных тканых материалов для изоляции токопроводящих конструкций и проводников электрической энергии.

Покрытый медной фольгой стеклотекстолит (смесь стеклянных волокон с эпоксидными смолами) является основой для изготовления многослойных печатных плат электронных устройства.

Оптоволокно, широко используемое в электронике, также является стекловолокном, изготовленным из кварцевого стекла.

Стеклопластика применяется при изготовлении протезов различных частей человеческого тела, а также некоторых видов имплантов без вреда для здоровья. В стоматологии стеклянное волокно используется для изготовления зубных протезов.

Во многих медицинских инструментах и оборудовании стекловолокно в различном виде присутствует как основной или второстепенный конструкционный материал.

Одним из главных элементов хирургических лазерных скальпелей является все то же стекловолокно высокой степени очистки.

Из выше представленной информации можно сделать однозначный вывод, что стекловолокно, как основа для производства разнообразной продукции, является очень востребованным материалом в настоящее время.

Что можно сделать своими руками?

Для самостоятельного творчества стекловолокно является отличным материалом.

В основном поделки своими руками изготавливаются из стекловолоконных тканей и различных связующих смол: эпоксидного клея, полиэфирных смол и других синтетических наполнителей.

Что же можно изготовить из стеклоткани самостоятельно? Да все что угодно, от простой подставки для чайника до корпуса самодельной лодки или автомобиля. Все зависит от вашего желания и фантазии.

Самым простым способом изготовления любых деталей или конструкции из стекловолоконной ткани является технология послойного нанесения тканевой основы на модель с проклейкой каждого слоя эпоксидной смолой.

Этот метод позволяет создать практически любую конструкцию со сложной поверхностью из стеклопластика своими руками.Это может быть панель прибора, бампер автомобиля или катер.

Главное — правильно подготовить модель, на которую вы будете накладывать и склеивать слои стеклоткани.

Ее можно изготовить из пластилина, глины, дерева или других легкообрабатываемых материалов.

Модель следует обмазать жидким парафином для облегчения снятия готового изделия.

Каждый слой стекловолокна проклеивается эпоксидным клеем и вся конструкция снимается с модели после полного затвердевания.

Заготовка обрезается по контуру, шлифуется и если необходимо в ней прорезаются отверстия, после этого деталь готова.

В этом описании нет привязки к конкретному изделию и коротко рассказано об общем принципе изготовления любых изделий из стекловолокна своими руками.

В данном видео описан процесс послойного склеивания листов ткани из стекловолокна для изготовления различных изделий.

Заключение

Минеральное стекловолокно – это универсальный материал, который используется для производства огромного количества изделий во многих областях хозяйственной деятельности человечества.

Рынок сбыта этого уникального продукта практически неограничен, при условии конкурентоспособной цены. Рециклинг отходов стекла и переработка стекольного боя в изделия из стекловолокна позволяют создать рентабельный бизнес с низкой себестоимостью продукции.

Источник: https://rcycle.net/steklo/produktsiya-iz-vtorichnogo/steklovolokno

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: