Что такое стекловолокно где его применяют


Стекловолокно

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.

Где и для чего стекловолокно применяется в строительстве — Ремонт квартиры своими руками: школа ремонта для новичков и не только

Представьте себе, сколько полезных материалов для строительства можно изготовить путем переработки стекла

Чем утеплить свой дом? Как сделать штукатурку долговечнее, а бетон прочнее? Ответ на эти вопросы один — стеклянное волокно и различные изделия на его основе. Я расскажу, что такое стекловолокно и как этот материал применяется в строительстве.

Все, что нужно знать о материале

Стекловолокно и материалы, изготовленные на его основе, с давних пор применяются в строительстве. Эксплуатационные и технические характеристики материала определяются толщиной и плотностью волокон.

В соответствии с диаметром поперечного сечения, различаются следующие виды волокон:

  • Ультратонкое (диаметр не более 1 мкм) – применяется для изготовления средств передачи сигнала на расстояние (оптоволоконная связь);
  • Супертонкое (диаметр от 1 до 3 мкм) – используется для производства тепло- и шумоизоляционных материалов;
  • Тонкое (диаметр от 4 до 12 мкм) – применяется для производства теплоизоляционных и гидроизоляционных материалов;
  • Утолщенное (диаметр от 12 до 25 мкм) – используется для производства армирующей штукатурной сетки и армирующей засыпки для приготовления бетонов;
  • Толстое (диаметр от 25 мкм и больше) — применяется для изготовления водопроводных труб большого диаметра.

На фото показана работа экструдера, который делит расплавленное стекло на отдельные волокна

Стекловолокно — это продукт переработки вторсырья. При производстве в качестве основного сырья используется битое стекло и очищенный песок. Чтобы обеспечить требуемые эксплуатационные свойства материала, к основному сырью добавляется известняк, доломит, сода и ряд других компонентов.

Линия намотки готового стекловолокна на бобины

В ходе производства, смесь компонентов, под воздействием высоких температур, плавится вплоть до образования густой тягучей массы. Расплавленная масса вытягивается посредством экструдера на отдельные волокна требуемой толщины.

Готовое стекловолокно в виде тончайших нитей сматывается в мотки и применяется для изготовления тканных или нетканых полотен, обрезков фибры и т.п.

Использование в строительстве

Иллюстрации Краткое описание
Армирование бетонов. Заполнение строительных бетонов фиброй значительно уменьшает процесс усадки.

Таким образом, в процессе набора марочной прочности, бетон не растрескивается и практически не уменьшается в объёме.

Армирование штукатурки. Специальная стекловолоконная сетка крепится на строительные поверхности перед оштукатуриванием.

В результате, после твердения штукатурки, сетка исключает появление трещин.

Теплоизоляция и шумоизоляция. Несмотря на то, что для утепления строительных объектов повсеместно применяется минеральная вата, утеплители на основе стекловолокна по-прежнему популярны и востребованы.

Стекловата характеризуется малой теплопроводностью, отличными демпфирующими качествами и, при этом, цена материала невысока.

Гидроизоляция. Стекловолокно издавна применяется для изготовления гидрофобных покрытий.

Стеклоткань в сочетании с эпоксидной пропиткой можно использовать для изоляции бассейнов, кровельных конструкций, перекрытий, отмосток, фундаментов и т.д.

Изготовление стеклопластиковых труб. Для этих целей стекловолокно наматывается на матрицу и послойно пропитывается эпоксидной смолой или аналогичным связующим материалом.

Полимерные трубы, изготовленные с добавлением стекловолокна, в разы прочнее обычных полиэтиленовых труб.

Стеклопластиковые композитные трубы негорючие, а потому они являются отличным вариантом для прокладки коммуникаций.

Стеклофибра — что это такое и как применяется

Стеклофибра – это стекловолокно, которое при изготовлении бетонов замешивается в раствор. Фибра, добавляемая в небольших объёмах в раствор, при застывании бетона упрочняет строительный материал и, таким образом, предупреждает образование трещин.

Преимущества стеклофибры в сравнении с металлической арматурой:

  • Меньший вес и, как следствие, меньшая нагрузка на стены;
  • Меньшая цена, что снижает себестоимость строительных работ;
  • Устойчивость к коррозийным процессам – для сравнения, металлическая арматура в бетоне окисляется и разрушается уже в первые 15-20 лет;
  • Устойчивость к химически агрессивному воздействию, что делает ресурс использования материала практически неограниченным.

Инструкция добавления стекловолокна в цементопесчаный раствор предусматривает пропорции 5-10% фибры от общего объема готового бетона. Замешивание фибры выполняется в сухую смесь, после чего содержимое мешалки затворяется водой.

Стеклосетка — какой она бывает и как применяется

Стекловолокно сплетается в сетку, которая повсеместно применяется в качестве армирующего материала при штукатурных и малярных работах.

Иллюстрации Разновидности стеклосетки и применение в строительстве
Малярная (сторона ячейки до 5 мм). Армирующий материал применяется для укрепления финишного отделочного слоя. Так как финишный выравнивающий слой не толще 1-2 мм, толщина волокон в такой стеклосетке не превышает 0,8 мм.

Основное назначение материала – предупреждение образования трещин на поверхности выравнивающего слоя интерьерной штукатурки.

Штукатурная (сторона ячейки от 5 мм и более). Такая сетка применяется в качестве армирующей основы при оштукатуривании внешней части здания. Для изготовления этого материала используется волокно с плотностью от 90 г/м² и более.

Стеклянные волокна характеризуются абсолютной устойчивостью к воздействию химически агрессивных веществ. Поэтому армирующий слой в толще цементной штукатурки долгое время остаётся целым и, если приходит в негодность, то только из-за механических нагрузок.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, как и для чего используется стекловолокно. С подробностями можно ознакомиться, посмотрев видео в этой статье. Если остались вопросы, задавайте их в своих комментариях.

Стекловолокно - что это такое, характеристики и применение

Что такое стекловолокно?

Стекловолокно — это материал, изготавливаемый из расплавленного стекла, пропущенного через специальные фильеры. Для его производства используется стеклянный бой, песок, доломит и некоторые другие компоненты.

Стекловолокно обладает уникальными техническими характеристиками. Так, например, материал легко гнётся и при этом не ломается, он не подвержен сильному механическому воздействию и не деформируется.

О том, что такое стекловолокно, о его характеристиках и применении в строительстве, будет рассказано в статье.

Что такое стекловолокно

Если говорить простыми словами о том, что такое стекловолокно, то это стеклянные нити или волокна с уникальными и нехарактерными для обычного стекла свойствами. На сегодняшнее время применение стекловолокна в строительстве как никогда актуально.

Данный материал получил самое широкое распространение при обустройстве дорог, изготовлении стройматериалов и т. д. Из стекловолокна делают самые современные строительные материалы, например стеклоткань.

Про существующие виды стеклоткани уже рассказывалось ранее, и как известно, это очень востребованный материал во многих сферах человечества.

Характеристики стекловолокна

Благодаря своим уникальным свойствам, стекловолокно весьма востребованный материал во многих направлениях. Что же касается самих характеристик стекловолокна, то особое внимание стоит уделить следующим:

  1. Прочности — прочность стекловолокна настолько высока, что превосходить в этом показателе сталь. При этом диаметр стекловолокон не превышают и 9 мк.
  2. Термостойкость этого материала также находится на высоте. Так, при сильном нагревании, стекловолокно не разрушается, а материалы из него имеет устойчивость к высоким температурам.
  3. Некоторые виды стекловолокна обладают устойчивостью и к различным агрессивным средам.
  4. Экологичность — само по себе, стекловолокно не содержит абсолютно никаких вредных веществ, поэтому оно полностью безопасно при использовании человеком.
  5. Отличные звукопоглощающие и теплоизолирующие свойства.

Кроме того, вес стекловолокна незначителен, поэтому транспортировка материалов из него, намного выгоднее и удобнее чем многих других используемых материалов в строительстве.

Применение стекловолокна

Как было сказано выше, стекловолокно является отменным сырьём для производства многих стройматериалов. Из стекловолокна производят стеклоткань, утеплительные материалы (в том числе и стекловату), а также многое другое.

В строительстве, ярким примером этому на сегодняшнее время служит стеклопластиковая арматура, которая так же, как известно, изготавливается из стекловолокна. Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве позволило не просто заменить металлическую арматуру, но и полностью превзойти её с технической стороны медали.

Еще одним примером применения стекловолокна в строительстве, может служить такой материал как стеклофибра для бетона. Стеклофибру добавляют в бетонный раствор в качестве скрепляющей добавки, которая предотвращает усадку бетона и образование микротрещин при этом.

(10 оценок, среднее: 4,90 из 5) Загрузка...

Стекловолокно: способ получения, свойства, применение

Стекловолокно (стеклонить) — волокно или комплексная нить, формуемые из стекла. В такой форме стекло демонстрирует необычные для него свойства: не бьётся, не ломается и легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань, изготавливать гибкие световоды и применять во множестве других отраслей техники.

Стекловолокно имеет совершенно уникальное сочетание характеристик: повышенная прочность при сжатии и растяжении, термостойкость, негорючесть, низкая гигроскопичность, стойкость к химическому и биологическому воздействию. Из стекловолокна производят материалы с высокими тепло-, электроизоляционными и звукоизоляционными свойствами, и, конечно, механической прочностью.

Производство стекловолокна

Стекловолокно производят из лома стекла или из сырья, идентичного сырью для производства собственно стекла. Непрерывное стекловолокно формуют вытягиванием из расплавленной стекломассы через фильеры (число отверстий 200-4000) при помощи механических устройств, наматывая волокно на бобину. Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Технологический процесс может быть осуществлен в одну или в две стадии. В первом случае стекловолокно вытягивают из расплавленной стекломассы (непосредственно из стекловарочных печей), во втором используют предварительно полученные стеклянные шарики, штабики или эрклез (кусочки оплавленного стекла), которые плавят в стеклоплавильных печах или в стеклоплавильных аппаратах (сосудах) [1].

Исходный продукт, как и в других областях производства химических волокон получается в виде бесконечных элементарных волокон (филаментов), из которых далее в процессе переработки формируются или комплексные нити (диаметр филаментов 3—100 мкм (линейная плотность до 0,1 Текс)) и длиной в паковке 20 км и более (непрерывное стекловолокно), линейная плотность до 100 Текс, или в стеклянные ровинги (продукты линейной плотностью более 100 Текс). В этом случае, как правило, продукт перерабатывается в крученые нити (ровинги) на крутильно-размоточных машинах. Данные полуфабрикаты далее могут быть подвергнуты любым формам текстильной переработки в крученые изделия (нити сложного кручения, шнуры, шпагаты, канаты), текстильные полотна (ткани, нетканые материалы), сетки (тканые, специальной структуры).

Стекловолокна также могут выпускаться в дискретном (штапельном) виде. Штапельное стекловолокно формуют путём раздува струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами и др. методами.

Также исходный стеклянный ровинг может быть переработан путем резки, рубки или разрывного штапелирования в дискретные (штапельные) волокна со штапельной длиной 0,1 (микроволокно) - 50 см, титр волокна в данном случае как правило ниже, чем филаментных нитей и соответствует диаметру 0,1-20 мкм. Основная масса штапельных стекловолокон перерабатывается в нетканые материалы (кардные, иглопробивные, нитепрошивные, стеклохолст) по различным технологиям (кардочесание, преобразование прочеса, иглопробивание, нитепрошивание), стекловату, штапельную пряжу. По внешнему виду непрерывное стекловолокно напоминает нити натурального или искусственного шёлка, а штапельное — короткие волокна хлопка или шерсти [1].

Существует два типа технологий производства стекловолокна – одностадийный и двухстадийный.

Двухстадийный (наиболее распространенный) способ получения волокна включает в себя стадию подготовки шихты, варки стекла, выработки эрклеза, стеклошариков или штабиков, и стадию плавления эрклеза и стеклошариков в плавильном сосуде и вытягивания волокна.

Вторая стадия получения волокна состоит из следующих операций:

1) Подготовка и подача стеклянных шариков или эрклеза в стеклоплавильный сосуд.

2) Плавление шариков и эрклеза и подготовка стекломассы к формованию.

3) Заправка грубых волокон (при использовании штабиков).

4) Формование волокон.

5) Охлаждение волокон.

6) Нанесение на волокна замасливателя и соединение их в нить.

7) Раскладка и намотка нити.

При более прогрессивном одностадийном способе, волокна вытягивают из стекломассы, поступающей в выработку сразу из стекловаренной печи, питаемой шихтой, т.е. исключается промежуточная стадия выработки эрклеза и стеклянных шариков, при этом расход энергии сокращается практически в два раза. Вместо нее осуществляется операция распределения потока стекла в распределителе стеклоплавильной печи по отдельным фильерным питателям. Одностадийный метод получения стекловолокна используется на предприятиях ОАО «Сен-Гобен Ветротекс Стекловолокно», ОАО «Стеклонит», ООО «УРСА Серпухов» и ООО «Сен-Гобен Изовер Егорьевск».

Дополнительная обработка поверхности стекловолокна замасливателями приводит к ее гидрофобизации, снижению поверхностной энергии и электризуемости, снижению коэффициента трения от 0,7 до 0,3, увеличению прочности при растяжении на 20-30%. Поверхностные свойства стекловолокна и капиллярная структура изделия определяют малую (0,2%) гигроскопичность для волокон и повышенную (0,3-4%) для тканей.

При производстве волокна для нетканых материалов операции соединения волокон в нить, раскладки или приема волокна или нити модернизируются в зависимости от вида и назначения материала.

Изделия из стекловолокна хуже работают при многократном истирании и изгибе, однако, стойкость к такому обращению повышается путем пропитки стекловолокна лаками и смолами. На 20-25% повышает прочность склеивание волокон в нити, а пропитка стекловолокнистых материалов лаками увеличивает прочность на 80-100%. При погружении стекловолокна в воду прочность снижается, но после высушивания восстанавливается полностью. При длительном действии деформирующего усилия у стекловолокон развивается упругое последствие. Влага также снижает сопротивление стекловолокна трению и изгибу. В сухом воздухе прочность стекловолокна резко повышается. Аналогично действию сухого воздуха смачивание стекловолокон неполярной углеводородной жидкостью – оно дает наибольшее значение прочности. При нагревании стекловолокна до 250-300°С его прочность сохраняется, в то время как органические волокна в условиях таких температур полностью разрушаются.

Значительное влияние на прочность стекловолокон, подвергнутых термической обработке, оказывает состав стекла. Волокна из натрийкальцийсиликатного и боратного стекол теряют свою прочность при термической обработке, 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 стекловолокон в различных агрессивных средах (водяной пар высокого давления, горячая вода, щелочи, кислоты) также зависит от химического состава стекла. Самой высокой прочностью и стойкостью к горячей воде и пару обладают стекловолокна из бесщелочного алюмоборосиликатного и магнийалюмосиликатного стекла.

Физико-механические свойства стекловолокна

Механические свойства волокон представлены в таблицах 1.1, 1.2.

Таблица 1.1 - Механические свойства волокон [2]

Марка стекла Плотность ρ, 10−3 кг/м3 Модуль упругости Е, ГПа Средняя прочность на базе 10 мм, ГПа Предельная деформация ε, %
Высокомодульное 2,58 4,20 4,8
ВМ-1 2,58 4,20 4,8
ВМП 2,46 4,20 4,8
УП-68 2,40 4,20 4,8
УП-73 2,56 2,00 3.6

Таблица Г.1.2 - Механические свойства стекловолокон [2]

Волокно Плотность, 103·кг·м−3 Модуль растяжения, ГПа Предел прочности при растяжении, ГПа
E-стекло 2,5 2,5
S-стекло 2,5 4,6
Кремнезем 2,5 5,9

Свойства высокомодульных волокон и однонаправленных эпоксидных композиционных материалов из них представлены в таблице 1.3.

Таблица1.3 - Свойства высокомодульных волокон и однонаправленных эпоксидных композиционных материалов [2]

Тип волокон Марка волокна Свойства волокон длиной 10 мм Свойства композиционных материалов*
σв E σв E σв / (pg), км
ГПа ГПа ГПа ГПа
Стеклянные ВМ-1 3,82 102,9 2,01 69,1
ВМП 4,61 93,3 2,35 64,7
М-11 4,61 107,9 2,15 72,6
Борные БН (сорт 2) 2,75 392,2 1,37 225,5
БН (сорт 1) 3,14 382,4 1,72 274,6
Борофил (США) 2,75 382,4 1,57 225,5
Органические СВМ 2,75 117,7 1,47 58,5
Кевлар-49 (США) 2,75 130,4 1,37 80,4

*Объемная доля наполнителя 60 %.

На предел прочности на растяжение стекол влияют микроскопические дефекты и царапины на поверхности, для конструктивных целей в основном применяют стекло с прочностью на растяжение 50 МПа. Стекла имеют Модуль Юнга около 70 ГПа.

Применение стекловолокна

Основная область применения стекловолокна и стеклотекстильных материалов — использование в качестве армирующих элементов стеклопластиков и композитов. Также стеклоткани могут самостоятельно использоваться в качестве конструкционных и отделочных материалов. В этом случае они зачастую подвергаются той или иной форме отделки, главным образом - пропитке связующим (латекс, полиуретан, крахмалы, смолы и прочие полимеры) [2].

Стекловолокно выпускается в рулонах и в виде плит. Плиты из стекловолокна отличаются повышенной жесткостью и выдерживают высокие нагрузки. Для повышения показателей по ветрозащите плиты повышенной жесткости отделывают стекловойлоком.

В большинстве случаев стекловолокнистые плиты применяют для изоляции стен под штукатурные работы в вентиляционных фасадах зданий. На сегодняшний день несколько российский производителей плит повышенной жесткости получили сертификаты пожарной безопасности, которые позволяют использовать плиты из стекловолокна для проведения работ по увеличению огнестойкости металлических конструкций.

Из-за небольшой плотности и значительного количества, содержащегося в нем воздуха, изделия из стекловолокна хорошо сберегают тепло, сохраняя эту способность в течение длительного периода. Легкость, мягкость и эластичность стекловолокна позволяют использовать его для отделки неровных поверхностей, облицовывая конструкции любой формы, не зависимо от конфигурации. Стекловолокно также имеет способность сохранять форму, выдерживать старение и деформации.

Высокие звукоизоляционные свойства стекловолокна, химическая стойкость, отсутствие коррозионных агентов, не гигроскопичность и негорючесть расширяют сферу применения стекловолокнистых изделий.

Изделия из стекловолокна используются в системах наружного утепления, в вентилируемых фасадах зданий для теплоизоляции, для повышения огнестойкости несущих металлических конструкций гражданских и промышленных сооружений.

Стекловолокно входит в структуру гибкой черепицы в качестве несущей арматуры, обеспечивающей изделиям высокую механическую прочность, превосходящую требования международных стандартов качества. В процессе производства стекловолокно пропитывается битумом, чтобы не допустить присутствия влаги в готовом изделии.

Стекловолокно используется так же в стоматологии в составе керамической системы, особенностью которой является возможность химической связи волокон материала с композитами и пластмассами. В качестве арматуры используется стекловолокно, в качестве основы – неорганическая матрица.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Дата добавления: 2017-01-13; просмотров: 13179; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:


Смотрите также