Топ 15 самых популярных вопросов о стекловолокне и материалах на его основе
Стекловолокно — это искусственное волокно, которое изготовляют из расплава неорганического стекла. Для его изготовления используют тоже сырье, что и для обычного стекла. Стеклянное волокно состоит из тонких нитей, которые не ломаются и легко гнутся без разрушения.
ВОПРОС: Какие материалы выпускаются на основе стекловолокна?
Стекловолокно — это уникальный материал, который стал основой для получения таких строительных материалов, как стеклохолст, стеклоткань, стеклопластик РСТ и др.
Стеклохолст или полотно стекловолокнистое холстопрошивное типа ПСХ представляет собой многослойный холст, скрепленный вязально-прошивным способом переплетением «цепочка», «зигзаг» или «трико».
Стеклоткань – представляет собой полотно, изготовленное на ткацком станке путем переплетения двух систем стеклянных нитей, расположенных взаимно перпендикулярно. В переплетении продольные нити называются основой, поперечные — утком. Виды стеклотканей – стеклоткани электроизоляционные; стеклоткани конструкционные; стеклоткани строительного назначения; стеклоткани кремнеземные; стеклоткани ровинговые.
Стеклопластик рулонный марки РСТ представляет собой гибкий листовой материал, изготавливаемый из стекловолокнистых нетканных материалов, стеклотканей и полимерного связующего с добавками.
Фольгированные материалы – это рулонные звуко-, термо-, гидро-, теплоизоляционные материалы с фольгированным, металлизированным и пленочным покрытием, получаемые методом каширования стеклянной основы алюминиевой фольгой и / или пленочными полимерными материалами.
ВОПРОС: Области применения стекломатериалов?
Стеклоткань – на сегодняшний день стеклоткань находит применение в качестве армирующего и конструкционного материала, из которого можно изготавливать несущие и ненесущие конструкции различного назначения (от небольших изделий для использования в быту и деталей автомобилей, до целых корпусов яхт и небольших сооружений), в качестве электроизоляционных материалов, для теплоизоляции и т.д. В первую очередь, из стеклоткани изготавливаются стеклопластики и разнообразные композитные материалы. Особые сорта стеклотканей обладают устойчивостью к высоким температурам, поэтому могут использоваться в качестве огнеупорных материалов, а также и радиационной устойчивостью. При этом стеклоткань технологична и довольно проста в использовании (даже в бытовых условиях), поэтому она занимает прочное место в самых разных областях — в строительстве, машиностроении, в радиотехнической отрасли, в легкой промышленности и т.д. И можно с уверенностью сказать, что в будущем роль стеклоткани будет только возрастать.
Стеклохолст марки ПСХ-Т – используется для изоляции труб и оборудования в помещениях, на открытом воздухе, каналах, а так же в индивидуальном строительстве для теплоизоляции и звукоизоляции стен, потолков, полов, дверей, крыш, межэтажных перекрытий и т.п.
Стеклопластик рулонный марки РСТ – предназначен для применения в качестве покровного слоя теплоизоляции трубопроводов, находящихся внутри помещений, а так же при канальной прокладке тепловых сетей.
Фольгированные материалы – фольма-ткань, фольма-холст, фольгоизол СРФ предназначены для использования в строительных конструкциях промышленной тепловой изоляции в качестве покровного слоя теплоизоляции трубопроводов и теплоизоляционного слоя с парозащитным теплоотражающим покрытием.
ВОПРОС: Какими главными преимуществами обладают стекломатериалы?
Основными преимуществами материалов на основе стекловолокна являются – механическая прочность, устойчивость к высоким температурам, высокие электроизоляционные характеристики, устойчивость к процессам коррозии, высокая стабильность размеров после последующей переработки.
ВОПРОС: При каких температурах применяются стекломатериалы?
Диапазон рабочих температур — это показатель минимальной и максимальной температуры, при которых происходит нормальная работа материала:
Рабочая температура — Стеклоткань от – 200°С до +400°С.
Рабочая температура — Стеклохолст ПСХ-Т от – 200°С до +400°С.
Рабочая температура — Стеклоткань кремнеземная от – 200°С до +1100°С.
Рабочая температура — Стеклопластик рулонный марки РСТ от – 60°С до +200°С.
Рабочая температура — Фольгированные материалы (фольма-ткань фольма-холст, фольгоизол СРФ) от – 200°С до +200°С.
ВОПРОС: Подлежат ли стекломатериалы обязательной пожарной сертификации?
Согласно статьи 146 Федерального закона от 22.07.2008 года № 123 ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» стекломатериалы обязательному подтверждению соответствия требованиям указанного регламента НЕ ПОДЛЕЖАТ.
ВОПРОС: Являются ли стекломатериалы водонепроницаемыми?
Без дополнительной обработки полимерами стекломатериалы не является водонепроницаемыми за исключением фольгированных материалов.
ВОПРОС: Что обязательно нужно знать при выборе стекломатериалов?
Перед приобретением стеклотканей различных марок или стеклопластиков марки РСТ воспользуйтесь памяткой – Будьте бдительны «Большие хитрости маленьких производителей или поставщиков» – скачать на главной странице сайта.
ВОПРОС: В чем разница стекломатериалов, выпускаемых по ГОСТу и ТУ?
ГОСТ это государственный стандарт. Для создания ГОСТа задействуются многие институты, предприятия, эксперты. Проводятся многочисленные эксперименты, тесты, испытания. После выработки и подтверждения стандарта его утверждает Госстандарт России – организация с правами министерства, которая не только проверяет и утверждает ГОСТ, но и ревностно следит за тем, чтобы производители его соблюдали.
ТУ сокращение от «технические условия», которые формирует сам производитель, то есть в отличие от ГОСТа может быть добавлены в изделие другие комплектующие (составляющие) которые существенно не влияют на свойства изделия, но могут придавать ему другие качества.
ВОПРОС: Области применения стекломатериалов, выпускаемых по ГОСТу и ТУ?
Стеклоткани, выпускаемые по ГОСТу предназначены для использования в военно-промышленном комплексе, машиностроении, авиастроении и т.п. Стеклоткани, выпускаемые по ТУ имеют общестроительное назначение.
ВОПРОС: Особенности монтажа покровных материалов на трубопроводы?
При монтаже на трубопроводах покрывного слоя из стеклоткани, стеклопластика РСТ и фольгированных материалов – рекомендуется воспользоваться памяткой «Руководство по монтажу» – скачать на странице сайта в разделе продукция.
ВОПРОС: Как рассчитать количество покровного слоя на трубопроводе?
Согласно рекомендациям справочника строителя «Тепловая изоляция» под редакцией Кузнецова Г.Ф. 4-е издание дополнительное и переработанное – Москва «Стройиздат» 1985 года с. 163-165, на основании формулы определения длинны окружности или периметра круга. Или воспользоваться калькулятором расчета количество покровных материалов для изоляции трубопроводов.
ВОПРОС: Сколько метров в одном рулоне стекломатериалов?
Технические показатели на рулонные материалы должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и нормативного документа на конкретный вид материала:
Фольма-холст длина в одном рулоне состовляет — 15 метров.
Фольма-ткань длина в одном рулоне состовляет — 100 метров.
Стеклохолст ПСХ-Т длина в одном рулоне состовляет — 20 метров.
Фольгоизола марки СРФ длина в одном рулоне состовляет — 20 метров.
Стеклопластик рулонный марки РСТ длина в одном рулоне состовляет — 100 метров.
Стеклоткань различного назначения длина в одном рулоне состовляет в зависимости от марки от 100 – до 300 метров.
ВОПРОС: Что означает буква «Р» и «П» в маркировке стеклотканей?
В марке стеклоткани Т-23Р буква «Р» после цифры указывает тип станка, вырабатывающего ткань (пневморапирный). В марках электроизоляционных и конструкционных стеклотканей буква «П» после цифры указывает, что ткани вырабатываются на бесчелночных ткацких станках с перевивочной кромкой.
ВОПРОС: В чем разница между стеклохолстами ПСХ-Т и ИПС-Т?
Полотно стеклянное холстопрошивное ПСХТ-450 представляет собой многослойный холст, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, скрепленных вязально-прошивным способом. А иглопробивное полотно представляет собой стеклохолст, сформированный аэродинамическим способом, волокна которого скреплены многократным иглопрокалыванием.
Стекловолокно. Виды и применение. Производство и особенности
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.
Технические особенности
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.
Сфера применения стекловолокна
Стекловолокно очень распространенный материал, из которого изготовляют самые разнообразные изделия. Его используют практически во всех сферах:
- Строительство.
- Производство бытовых предметов.
- Электроизоляция проводников.
- Медицина.
Использование в производстве стройматериалов
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.
Стены
Стекловолокно представляет собой волокна или нити, изготовленные из стекла или его производных, но благодаря сложному процессу производства приобретшее в конечном итоге уникальные свойства, нехарактерные для обычного стекла. Оно не разбивается при ударе, а легко гнется, при этом не деформируясь и не повреждаясь. Из материалов, производимых на его основе, изготавливаются различные изделия, успешно заменяющие традиционные привычные материалы, а сферой применения становятся области строительства, автомобилестроение, дорожные работы в другие направления. В статье речь пойдет о разновидностях стекловолокна.
Содержание:
Производство искусственного волокна и применение материалов на его основе представляет большой интерес как прогрессивное направление бизнеса. Оно занимает сегодня огромную часть отрасли стекольной промышленности с приличными капиталовложениями. Это говорит о том, что стекловолокно востребованный продукт среди ассортимента производимых товаров в современном мире.
Синтетическое стекловолокно может выпускаться из различного типа сырья, среди которых стекло, шлак, различные горные породы и минералы. Стекловолокно может быть произведено методом непрерывных нитей, или другим способом — в виде штапельного волокна.
Стекловолокно характеристики
Стекловолокно популярно и востребовано как материал благодаря своим замечательным свойствам, которые в значительной мере отличаются от исходного материала. Особое внимание стоит остановить на следующих характеристиках:
- высокий уровень прочности, который превосходит прочность легированной стали. Диаметр нитей стекловолокна составляет 7-9 мк. Они произведены из магнийалюмосиликатного стекла и стекла, не содержащего щелочь, обладают самыми большими показателями прочности;
- устойчивость к термической обработке. Структура эпоксидного стекловолокна сохраняется даже при сильном нагревании, в условиях, когда природные волокна органического происхождения уже полностью разрушаются;
- придание дополнительной прочности в составе других материалов. В этом случае стекловолокно играет роль армирующей основы;
- толерантность некоторых видов стекловолокон к химически и термически агрессивных средам — кислотам, горячей воде и воздействию пара высокого давления. Лучшими показателями обладают волокна кремнеземного, кварцевого и каолинового происхождения;
- звукопоглощающие свойства. Шумоизолирующий эффект достигается благодаря оригинальному строению материала, в котором пространство, остающееся между волокнами, заполнено микроскопическими пузырьками воздуха;
- теплоизолирующие свойства. Небольшая плотность и содержание воздуха среди волокон обеспечивают удержание тепла зимой и отсутствие нагрева летом;
- негорючесть и экологичность. Стекловолокно не воспламеняется, не горит и не плавится, что делает его пожаробезопасным материалом и позволяет избежать токсичных веществ, которые выделяются при горении многих синтетических материалов;
- способности сохранять первоначальную форму, прекрасно сопротивляться старению и противостоять деформации;
- изменение свойств материала при намокании. В мокром виде теряет исходные свойства, а при высыхании восстанавливает их снова;
- плохое отношение стекловолокна к изгибам и многочисленным истираниям. Обработка смолами и лаками меняет дело в положительную сторону;
- экономичности транспортировки. Стекловолокнистая ткань тонкая, гибкая, но в то же время упругая. При необходимости перевозки ее можно сложить достаточно плотно и структура ткани не будет нарушена. Благодаря этому экономится место в транспорте, а значит, и расходы на транспортировку.
Свойства, которыми будет обладать готовое изделие, в конечном итоге зависят от способа изготовления продукта, химического состава сырья, воздействия факторов окружающей среды и толщины стекловолокна.
Материалы на основе стекловолокна
Само стекловолокно является лишь сырьем для производства различных продуктов — стеклонитей, ровингов и рубленого волокна, из которых впоследствии изготавливаются разные материалы строительного, электроизоляционного, производственного и конструкционного назначения.
Из непрерывных стекловолокнистых нитей получают:
- стеклоткани, которые производятся таким же ткацким методом, что и обычное полотно – переплетением продольных и поперечных нитей между собой. В зависимости от вида переплетения – сатинового, полотняного, шашечного или саржевого, плотности и извивистости пряжи ткани отличаются между собой свойствами и назначением. Стеклоткани бывают электроизоляционные, строительные, конструкционные, кремнеземные и ровинговые. В зависимости от марки цена стекловолокна составляет 25-200руб/м2$
- армированное стекловолокно и ленты, отличающиеся размером ячейки, видом и плотностью пропитки и предназначенные для дорожных или строительных наружных и внутренних отделочных работ;
- пластиковое стекловолокно – композиты с разнообразными свойствами, которые задаются изначально в зависимости от условий эксплуатации. Они позволяют производить изделия любой сложности и конфигурации и поэтому именно стекловолокна в сочетании с полимерами получили самое широкое применение и распространение в самых различных сферах нашей жизни.
Из штапельных стекловолокнистых нитей и рубленых волокон можно купить стекловолокно следующего назначения:
- утеплитель — стекловату и стекломаты;
- стеклохолсты различной степени толстости, стеклопластики;
- такое сырье используется и как компонент строительных растворов.
Каждый из этих материалов имеет свои присущие только ему особенности и индивидуальные характеристики, что предоставляет неограниченные возможности для широчайшего использования их во всех областях человеческой жизни.
Стекловолокно применение
Сегодня без изделий из стекловолокна не обходятся строительные, ремонтные и отделочные работы. Этот материал применяется также и при проведении дорожных работ. Широкое использование он получил в авто- и судостроении, в сфере производства товаров бытового, спортивного и медицинского назначения. А из-за превосходных диэлектрических свойств давно применяется в энергетической отрасли в качестве изоляционных материалов.
Применение стекловолокна в строительстве
Очень много продуктов из стекловолокна используется в строительстве. Одним из них является стеклопластиковая арматура, которая разрабатывалась как замена для стальной. Дело в том, что долгое время сталь являлась практически единственным материалом, у которого имелись необходимые для армирующего элемента свойства — исключительная прочность и долговечность. Альтернативы не было, а значит, приходилось мириться и с недостатками стали. Когда развитие технологий сделало возможным получение материалов с ранее недоступными свойствами, изменились и стандарты производства стройматериалов, в том числе и армирующих. На смену стальной пришла композитная стеклопластиковая арматура.
- Она обладает прочностью и надежностью стали, но в то же время в несколько раз легче ее, не подвержена коррозии, устойчива к неблагоприятным воздействиям влаги, имеет низкую теплопроводность, не проводит электричество и полностью химически инертна. Все эти замечательные качества обеспечивают композиту самое широкое использование в самых различных случаях — для армирования фундаментов, бетонных конструкций и дорожного или авиационного полотна, крепления теплоизоляции, в виде армирующих сеток для несущего или облицовочного слоя при строительстве или ремонте зданий, для возведения осветительных опор, ограждений, канализационных и мелиоративных конструкций.
- Еще одним изделием из стекловолокна является стеклофибра, которую добавляют в бетонный раствор в качестве скрепляющего элемента. Как известно, обычная бетонная смесь в процессе застывания подвержена усадке, в результате которой образуются микротрещины. Что является нежелательным, так как негативно влияет на качество бетона и его долговечность. Добавление в раствор фибры меняет дело. Когда свежий бетон начинает застывать, внутри раствора химические и физические процессы могут приводить к образованию дефектов. Волокна стекловолокна способны остановить прорастание микротрещин на ранних стадиях его твердения. В некоторых случаях такой состав позволяет обойтись без дополнительного армирования. Стеклофибру применяют для создания газобетонов, пенобетонов и ячеистых бетонов, в сухих смесях и штукатурках, стяжках и стеновых панелей для зданий и т. д. Полученная продукция выходит лучшего качества и с более высокими характеристиками.
- Стекловолокно — прекрасный утеплитель. Чем хорошо пользуются в строительстве для теплоизоляции различных ненагруженных конструкций, внутри и снаружи зданий. Для наружных работ применяется в системе вентилируемых фасадов как самостоятельный элемент утепления или в составе сэндвич-панелей. Может использоваться как в рулонах, так и в матах. Внутренние работы включают в себя утепление кровли, чердачного помещения, теплоизоляцию стен и потолков, внутренних перегородок обычных и каркасных зданий. Стекловолоконными изделиями утепляют также различные подходящие к зданиям коммуникации – трубопроводы, системы канализации и вентиляции, отопления. Для этих целей в основном используют иглопробивные материалы. Обладающими паро- и теплоотражающими качествами фольгированными матами изолируют холодильные камеры, сауны и подобные помещения.
- Ремонт и отделка помещений также не обходится без изделий из стекловолокна. Их главное назначение — создание армирующего слоя на поверхности при штукатурных работах. Таким образом, реставрация проходит успешно. Множество мелких трещин или одну крупную можно закрыть с помощью шпаклевки стекловолокна.
- Кроме этого ее используют как армирующий элемент перед заливкой наливного пола, укладкой гидроизоляции, для укрепления соединений листов гипсокартона. Для более тонкой отделки поверхностей под покраску, при работе с гипсокартоном, для предупреждения появления мелких изъянов и получения идеальной картины в целом используется более изящный вариант армирующего материала — нетканый стеклохолст. Финишная отделка с применением стеклохолста дает всегда отличные результаты, качественное однородное покрытие без дефектов и изъянов. К тому же это еще и гарантия того, что идеальное состояние поверхности в ближайшее время не будет нарушено.
- Еще одним отделочным материалом из стекловолокна являются стеклообои – прекрасное декоративное покрытие, но требующее большого количества краски из-за высоких впитывающих свойств. В отличие от обычных обоев, они выносливы, выдерживают механические нагрузки и воздействия химических сред.
Применение стекловолокна в дорожном и промышленном строительстве
- Широкое распространение применение стекловолокна получило в промышленном и дорожном строительстве. Здесь оно незаменимо как скрепляющий компонент. Дорожное полотно с уложенной стеклопластиковой арматурой, при условии соблюдения технологии строительства, не растрескивается и не продавливается при нагрузках. Наличие в слоях покрытия дорог стеклосетки гарантирует увеличение производительности и срока их эксплуатации, снижает толщину асфальтного покрытия, предупреждает образование и распространение трещин и выбоин, увеличивает проходимость и долговечность дорог, позволяет увеличить сроки между ремонтами.
- В гидротехническом строительстве без укрепляющих стекловолоконных сеток не обходится возведение плотин, набережных, мостов, подпорных стенок, ливневых коллекторов. Значительная часть канализационных емкостей (отстойников, фильтров, септиков) выполнена все из того же стеклопластика.
- Из него изготавливаются сидения, устанавливаемые на стадионах, в аэропортах, авто- и ж/д вокзалах; оборудование остановок, бассейнов. Везде, где предусматривается большое скопление людей.
Применение стекловолокна в авто- и судостроение
- Стеклоткань и композитный стеклопластик, благодаря малому весу и исключительной прочности, способности хорошо поддаваться механической обработке и окрашиванию, поэтому востребованы в автопромышленности и автоспорте. Из этих материалов производят различные части кузова — двери, крыши, крышки багажников, капоты. А также бампера, спойлеры, обвесы, рейлинги и внутренние детали салона. Стекловолокно применяют для придания дополнительной жесткости шинам, и в глушителях как звукоизоляционный материал.
- В тюнинговых ателье изделия из стекловолокна используются для создания отделочных элементов благодаря способности легко копировать форму заготовки для воспроизведения необходимой детали. Простота в обработке, небольшая толщина, гибкость и пластичность материала позволяют изготавливать из него изделия разной степени сложности и формы.
- Те же замечательные качества стекловолокна обеспечивают его применение в промышленном масштабе и в судостроительной отрасли. Корпуса моторных и весельных лодок, гоночных и крейсерных яхт, рыболовецких судов малой тоннажности, скутеров и катеров сегодня частично или полностью выполнены из этого материала. Стеклопластиковыми могут быть и другие части суден.
Лодка из стекловолокна видео
Другие способы применения стекловолокна
В зависимости от толщины стекловолокна из него производят различные товары народного потребления и другие изделия:
- сантехнические детали — биотуалеты, септики, душевые кабинки, чаши бассейнов;
- товары для спорта и отдыха — весла для гребли, лыжные палки, удочки и т. д.;
- ящики и контейнеры для бытовых отходов твердого типа;
- медицинские изделия, используемые в стоматологии — пломбы и несъемные протезы, ленты для шинирования зубов ;
- медицинские изделия, используемым в ортопедии — протезы, костыли, трости;
- разнообразные виды трубок бытового назначения — антенны, держатели, флагштоки;
- электротехнические изделия — индикаторы, предохранители, заземлители.
Это далеко не полный список перечислений всех мест, где может быть использованы изделия из стекловолокна. С каждым днем область их применения все больше расширяется, охватывая все новые и новые сферы нашей деятельности.
Широкое распространение и применение стекловолокна и изделий на его основе стало возможным благодаря достижениям современного производства, высоким технологиям в области химпромышленности, в частности полимеров и композитных материалов, и высоким требованиям к качеству конечного продукта. Стекловолокно — уникальный продукт, который как нельзя лучше отвечает реалиям времени и требуемым характеристикам и свойствам, присущим современным материалам. Поэтому такое его разностороннее применение совсем неудивительно.
Стекловолокно и все, что вы хотели знать о нем
Стекловолокно было изобретено Рене Фершо де Реомюром. Крупномасштабное производство стекловолокна началось в конце XVIII века. До 1935 года он оставался забытым композитным материалом, и только после того, как стекловолокно было превращено в пряжу, он приобрел популярность. Стеклопластик впервые был использован в авиационной промышленности в качестве композиционного материала. С тех пор он был использован во многих видах деятельности.
Стекловолокно было названо так потому, что оно сделано из стекла – того же стекла, которое используется для изготовления окон и посуды. Для производства стекловолокна используется расплавленное стекло, которое продавливается через отверстия с очень тонким в диаметром. Нити стекла, которые получаются, чрезвычайно тонкие и могут быть использованы для производства тканей и материалов, которые используются в звукоизоляции и изоляции.
Сегодня стеклопластиковое волокно или стекловолокно используется в производстве целого ряда изделий, начиная от автомобилей и заканчивая самолетами, гидромассажными ваннами и душевыми кабинами. Стекловолокно более гибкое и менее дорогое, чем углеродное волокно. Оно также отличается тем, что прочнее многих металлов. Оно легкое и очень податливое, а это значит, что его можно легко формовать в различные формы.
Стекловолокно полностью захватило рынок по очевидным причинам. Если вы хотите знать, что именно такое стекловолокно и почему оно доминирует в отрасли, вы можете прочитать дальше, чтобы узнать все, что известно о стекловолокне.
Свойство стеклопластика
Стекловолокно является самым популярным армирующим полимером благодаря своему комплексу свойств. Как мы уже говорили ранее, стекловолокно используется во многих различных отраслях промышленности. Давайте посмотрим на его свойства.
Механическая Прочность
Удельное сопротивление стекловолокна больше, чем у Стали, что делает его высокоэффективным армирующим материалом.
Электрические Характеристики
Стекловолокно обладает хорошей электрической изоляцией даже тогда, когда его толщина невероятно мала.
Стабильность Размеров
Одним из лучших свойств стекловолокна является то, что оно не чувствительно к изменениям гигрометрии и температуры. Коэффициент линейного расширения довольно низок.
Теплопроводность
Теплопроводность стекловолокна низкая, что делает его очень полезным материалом в строительной отрасли.
Негорючесть
Еще одной особенностью, которая делает стекловолокно популярным материалом для использования, является его минеральный состав. Поскольку это минеральный материал, он не горюч, а это значит, что он не поддерживает и не распространяет пламя. Он не выделяет токсичных веществ или дыма даже при воздействии высокой температуры.
Совместимость с органическими материалами
Он обладает способностью сочетаться с рядом минеральных веществ, таких как цемент, а также с многочисленными синтетическими смолами.
Долговечность
Стеклопластик-очень прочный материал, так как он не гниет. Он не подвержен воздействию насекомых или грызунов. Это обеспечивает структурную целостность и долговечность конструкций, построенных с использованием стекловолокна.
Диэлектрическая Проницаемость
Стеклопластик является диэлектрически проницаемым материалом.
Основной состав стеклопластика
Существует много типов стекловолокна для специфического применения . Различные типы стекловолокна имеют различные составы, которые имеют различные характеристики.
Основной состав всех видов стеклопластика одинаков, за исключением нескольких видов сырья. Количество всех исходных материалов в каждом типе стекловолокна различно, что придает каждому типу уникальный набор свойств.
Основное сырье, которое используется в производстве стекловолокна, включает кварцевый песок, кальцинированную соду и известняк. Другие ингредиенты включают буру, кальцинированный глинозем, Магнезит, каолиновую глину, полевой шпат и т. д. Кварцевый песок-это стеклообразователь, а кальцинированная сода и известняк снижают температуру плавления. Другие ингредиенты способствуют улучшению различных свойств. Например, бура повышает химическую стойкость.
Виды стеклопластиков на основе их свойств
Как уже говорилось выше, существует много видов стеклопластика в зависимости от состава. Основные типы стекловолокна будут перечислены ниже:
1. A-Стекловолокно (A-glass)
A-glass также известен как щелочное стекло или содово-известковое стекло. Это наиболее часто доступный тип стекловолокна. Около 90% стекла – это щелочное стекло. Это самый распространенный тип, который используется при производстве стеклянной тары, такой как банки и бутылки для пищевых продуктов и напитков, а также оконные стекла. Иногда, формы для выпечки, которые вы используете, сделаны из закаленного натриево-известкового стекла.
Натриево-известковое стекло химически устойчиво, относительно недорого, чрезвычайно обрабатываемо и довольно твердо. Его можно многократно переплавлять и размягчать, поэтому стеклопластик типа А-стекло является идеальным типом стекла для вторичной переработки .
Сырье, используемое для изготовления а-стекловолокна
Основные материалы, которые используются для изготовления а-стекла, включают в себя:
- Сода (карбонат натрия)
- Лайм
- Кремнезем (диоксид кремния)
- Доломит
- Глинозем (оксид алюминия)
- Мелющие агенты, такие как хлорид натрия и сульфат натрия
2. C-Стекловолокно
C-стекло или химическое стекло показывает самую высокую устойчивость к химическому воздействию. Он обеспечивает структурное равновесие в агрессивных средах. Это свойство обусловлено наличием большого количества боросиликата кальция. Значение рН химических веществ, которые используются при изготовлении стеклопластика типа А-стекло, обеспечивает достаточно высокую стойкость стеклопластика этого типа независимо от окружающей среды (кислой или щелочной).
С-стекло используется в наружном слое ламината в виде поверхностной ткани для труб и резервуаров, которые удерживают воду и химикаты.
3. D-Стекловолокно
D-стекло-это тип стекловолокна, который известен своей низкой диэлектрической проницаемостью, что связано с присутствием в его составе триоксида Бора. Благодаря этой характеристике D-glass является идеальным типом стекловолокна для использования в оптических кабелях. D-стекло также содержит боросиликат, который придает этому типу стекловолокна чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения. Благодаря этим свойствам D-стекло часто используется в электроприборах и кухонной посуде.
4. E-Стекловолокно
Электронное стекло более широко известно как электрическое стекло. Это легкий композитный материал, который используется в аэрокосмической, морской и других видах промышленности. Стеклоткань E-glass – это отраслевой стандарт, обеспечивающий баланс между производительностью и стоимостью, что делает его наиболее часто используемым.
Сырье, используемое для производства электронного стекловолокна
Е-стекло-это щелочное стекло. Сырьем, которое используется при производстве стеклопластика E-glass, являются:
- Кремнезем (двуокись кремния)
- Глинозем (оксид алюминия)
- Оксид кальция
- Оксид магния
- Триоксид Бора
- Оксид натрия
- Оксид калия
Свойства волокна е-стекла
Ключевыми свойствами, которые делают E-glass популярным типом стекловолокна, являются:
- Низкая стоимость
- Высокая прочность
- Низкая плотность
- Высокая жесткость
- Устойчивость к нагреву
- Невоспламеняемость
- Хорошая устойчивость к химическим веществам
- Относительно нечувствительный к влаге
- Хорошая электрическая изоляция
- Способность поддерживать прочность в различных условиях
Применения волокна е-стекла
E-стекло изначально использовалось электрической отрасли, но сейчас оно используется в во многих отраслях. Это привело к производству стеклопластика в сочетании с термореактивными смолами. Листы и панели из стеклопластика достаточно широко используются практически во всех промышленных зонах. Он защищает структурную целостность от любого механического воздействия.
5. Стекловолокно Advantex
Стекло Advantex-это новый промышленный стандарт, который сочетает в себе механические и электрические свойства электронного стекла с кислотной коррозионной стойкостью стекловолокна типа ECR. Этот тип стеклопластика соответствует стандартам кислотной коррозионной стойкости стекла ECR по стоимости, которая аналогична E-glass. Стеклоткань Advantex имеет более высокую температуру плавления, что дает возможность ее использования при больших тепловых колебаниях.
Стекловолокно Advantex содержит оксид кальция в больших количествах, как и стекловолокно ECR. Он используется в тех случаях, когда конструкции более подвержены коррозии. Кроме того, этот тип стекловолокна широко используется в нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности, на электростанциях и в судостроении (канализационные системы и системы канализации).
6. стекловолокно ECR
Стекловолокно ECR также называют электронным стекловолокном. Он обладает высокой механической прочностью, хорошей гидроизоляцией, а также устойчивостью к щелочной и кислотной коррозии. Самое большое преимущество ECR glass перед другими видами стекловолокна заключается в том, что его способ изготовления является экологически чистым.
Стекло ECR имеет более высокую термостойкость, лучшие механические свойства, более низкую электрическую утечку, лучшую гидроизоляцию и более высокое поверхностное сопротивление по сравнению с электронным стеклом. ECR-волокно используется при изготовлении прозрачных стеклопластиковых панелей. Он изготовлен из алюмосиликатов кальция, которые обеспечивают его прочность, стойкость к кислотной коррозии и электропроводность, что делает его пригодным для применения там, где эти свойства необходимы.
Срок службы ECR-стекла более длительный. Это более прочный тип стекловолокна из-за его превосходной стойкости к воде, кислоте и щелочам.
7. AR-Стекловолокно
AR-стекло или щелочестойкое стекло было разработано специально для использования в бетоне. Его состав был разработан специально с цирконием на оптимальном уровне. Добавление циркония-это то, что делает этот тип стекловолокна пригодным для использования в бетоне.
AR-стекло предотвращает растрескивание бетона, обеспечивая прочность и гибкость. AR-стекло трудно растворить в воде, и на него не влияют изменения рН. Кроме того, его можно легко добавлять в бетонные и стальные смеси.
AR-стекловолокно используется в различных материалах для армирования бетона и строительных растворов. Он обладает высоким модулем упругости и прочностью на растяжение. Более того, в отличие от Стали, оно не ржавеет.
8. R-стекло, S-стекло или T-Стекловолокно
R-Glass, S-Glass и T-glass являются торговыми названиями для одного и того же типа стекловолокна. Они имеют большую прочность на растяжение и модуль по сравнению со волокнами е-стекла. Смачивающие свойства и кислотная прочность этого типа стекловолокна также выше. Эти свойства получены путем уменьшения диаметра нити.
Этот тип стекловолокна разрабатывается для оборонной и аэрокосмической промышленности. Он также используется при создании жесткой баллистической брони. Объем производства этого вида стеклопластика ниже, а значит, и его себестоимость относительно выше. Объем производства невелик, поскольку этот тип стеклопластика является высокоэффективным и используется только в определенных отраслях промышленности.
9. S2-Стекловолокно
S2-стекловолокно-это самый высокоэффективный тип стекловолокна, который доступен. S2-стекло имеет более высокий уровень кремнезема в своем составе по сравнению с другими видами стекловолокна. В результате он обладает улучшенными свойствами, лучшими весовыми характеристиками, высокой термостойкостью, высокой прочностью на сжатие и улучшенной ударопрочностью. Прежде всего, S2-glass более экономичен.
Прочность на растяжение S2-стекла примерно на 85% больше, чем у обычного стекловолокна. Это обеспечивает стабильную высокую производительность и долговечность. Он обладает лучшей прочностью волокон и модулем сопротивления, что обеспечивает улучшенные ударные характеристики готовых деталей, а также более высокую устойчивость к повреждениям и долговечность композита. Он обеспечивает примерно на 25% большую линейную упругую Жесткость и демонстрирует отличную устойчивость к повреждениям.
S2-стекловолокно в основном используется в композитной и текстильной промышленности благодаря своим физическим свойствам, которые лучше, чем у обычных видов стекловолокна.
10. М-Стекловолокно
М-стекловолокно имеет в своем составе бериллий. Этот элемент придает стеклопластику дополнительную эластичность.
11. Z-Стекловолокно
Z-стекло применяется во многих отраслях промышленности, в том числе в арматурной промышленности бетона, в которой оно используется для создания изделий, которые выглядят прозрачными. Он также используется для создания волокон 3D-принтера. С высоким сопротивлением механических, ультрафиолетовых, кислоты, щелочи, соли, царапин, износостойкости и температуры, волокно Z-стекла один из самых прочных и самых надежных типов стеклоткани.
Стекловолокно и изделия из него
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.
© 1999-2019 Европолис.
Продажа cтеклоткани, стеклопластиков, эпоксидных и полиэфирных смол, композитных, теплоизоляционных и гидроизоляционных материалов.
Адрес: Россия, г. Санкт-Петербург, Октябрьская наб., 104 корп. 23 А.
Телефон: +7(812) 640-13-40, +7(812) 677-13-40.
Схема проезда
Стеклопластики. Их свойства. Производство. Методы изготовления.
Доброго времени суток.
Сегодня будем повышать культуру производства. Обязательно к прочтению 🙂 особенно новичкам.
Стеклопластик — композиционный материал, состоящий из стеклянного наполнителя и синтетического полимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна в виде нитей, жгутов (роввингов), тканей, матов, рубленых волокон; связующим — полиэфирные, феноло-формальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, полиимиды, алифатические полиамиды, поликарбонаты и др. Для стеклопластика характерно сочетание высоких прочностных, диэлектрических свойств, сравнительно низкой плотности и теплопроводности, высокой атмосферо-, водо- и химстойкости. Механические свойства стеклопластика определяются преимущественно характеристиками наполнителя и прочностью связи его со связующим, а температуры переработки и эксплуатации — связующим.
Наибольшей прочностью и жёсткостью обладают стеклопластики, содержащие ориентированно расположенные непрерывные волокна. Такие стеклопластики подразделяются на однонаправленные и перекрёстные; у первых волокна расположены взаимно параллельно, у вторых — под заданным углом друг к другу, постоянным или переменным по изделию. Изменяя ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства стеклопластиков.
Большей изотропией механических свойств обладают стеклопластики с неориентированным расположением волокон: материалы на основе рубленых волокон, нанесённых на форму методом напыления одновременно со связующим, и на основе холстов (матов). Диэлектрическая проницаемость стеклопластиков 4-14, тангенс угла диэлектрических потерь 0,01-0,05.
Изделия из стеклопластика с ориентированным расположением волокон изготавливают методами намотки, послойной выкладки или протяжки с последующим автоклавным, вакуумным или контактным формованием либо прессованием, из пресс-материалов — прессованием и литьём.
Примеры изделий из стеклопластика
Стеклопластик применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, выхлопных труб, деталей машин и приборов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.
Свойства стеклопластиков.
Стеклопластик обладает многими очень ценными свойствами, дающими ему право называться одним из материалов будущего. Ниже перечислены некоторые из них.
Малый вес.
Удельный вес стеклопластиков колеблется от 0,4 до 1,8 и в среднем составляет 1,1 г/см3. Напомним, что удельный вес металлов значительно выше, например, стали – 7,8, а меди — 8,9 г/см3. Даже удельный вес одного из наиболее легкого сплава, применяемого в технике, — дуралюмина составляет 2,8 г/см3. Таким образом, удельный вес стеклопластика в среднем в пять-шесть раз меньше, чем у черных и цветных металлов, и в два раза меньше, чем у дуралюмина. Это делает стеклопластик особенно удобным для применения на транспорте. Экономия в весе на транспорте переходит в экономию энергии; кроме того, за счет уменьшения веса транспортных конструкций (самолетов, автомобилей, судов и т.п.) можно повысить их полезную нагрузку и за счет экономии топлива увеличить радиус действия.
Диэлектрические свойства.
Стеклопластики являются прекрасными электроизоляционными материалам при использовании как переменного, так и постоянного тока.
Высокая коррозионная стойкость.
Стеклопластики как диэлектрики совершенно не подвергаются электрохимической коррозии.
Существует целый ряд смол (некоторые полиэфирные смолы, смолы Norpol DION), позволяющие получить стеклопластики стойкие к различным агрессивным средам, в том числе и к воздействию концентрированных кислот и щелочей.
Хороший внешний вид.
Стеклопластики при изготовлении хорошо окрашиваются в любой цвет и при использовании стойких красителей могут сохранять его неограниченно долго. Прозрачность. На основе некоторых марок светопрозрачных смол можно изготовить стеклопластики, по оптическим свойствам немногим уступающим стеклу.
Высокие механические свойства.
При своем небольшом удельном весе стеклопластик обладает высокими физико-механическими характеристиками. Используя некоторые смолы и определенные виды армирующих материалов, можно получить стеклопластик, по своим прочностным свойствам превосходящий некоторые сплавы цветных металлов и стали.
Теплоизоляционные свойства.
Стеклопластик относится к материалам с низкой теплопроводностью. Кроме того, можно значительно повысить теплоизоляционные свойства путем изготовления стеклопластиковой конструкции типа “сэндвич”, используя между слоями стеклопластика пористые материалы, например пенопласт. Благодаря своей низкой теплопроводности, стеклопластиковые сэндвичевые конструкции с успехом применяются в качестве теплоизоляционных материалов в промышленном строительстве, в судостроении, в вагоностроении и т.д.
Простота в изготовлении.
Существует много способов изготовления стеклопластиковых изделий, большинство из которых требует минимальных вложений в оборудование. Например, для ручного формования потребуются только матрица и небольшой набор ручных инструментов (прикаточные валики, кисти, мерные сосуды и т.д.). Матрица может быть изготовлена практически из любого материала, начиная с дерева и заканчивая металлом. В настоящие время широкое распространение получили стеклопластиковые матрицы, которые имеют сравнительно небольшую стоимость и длительный срок службы.
Стеклопластик получают путем горячего прессования стекловолокна(Здесь имеется ввиду метод производства СТЕКЛОМАТЕРИЛА. Rules26), перемешанного с синтетическими смолами. В стеклопластиках стекловолокно играет роль армирующего материала, придающего изделиям высокую механическую прочность при малой плотности.
В настоящее время существует целый ряд различных смол, используемых в производстве стеклопластиковых изделий. Наибольшее распространение получили полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные смолы. В зависимости от метода формования, химсостава и области применения все смолы можно разделить на следующие группы:
а) по методу формования:
для ручного формования
для вакуумной инжекции
для горячего прессования
для процессов намотки
для пултрузии
б) по области применения:
обычные конструкционные
химстойкие
огнестойкие
теплостойкие
светопрозрачные
Основные методы изготовления стеклопластиковых изделий.
1. Ручное (контактное) формование.
При этом методе стеклоармирующий материал вручную пропитывается смолой при помощи кисти или валиков. Затем пропитанный стекломат укладывается в форму, где он прикатывается прикаточными валиками. Прикатка осуществляется с целью удаления из ламината воздушных включений и равномерного распределения смолы по всему объему. Отверждение ламината происходит при обычной комнатной температуре, после чего изделие извлекается из формы и подвергается мехобработке (обрезка облоя, высверливание отверстий и т.д.)
Применяемые материалы:
Смолы: Любые, например эпоксидные, полиэфирные, винилэфирные.
Волокна: Любые.
Наполнители: Любые, стойкие к используемым смолам.
Основные преимущества:
Широко используется в течении многих лет.
Простота процесса.
Недорогие используемые инструменты, если используются смолы, отверждаемые при комнатной температуре.
Широкий выбор поставщиков и материалов.
Более высокое содержание стеклянного наполнителя и более длинные волокна по сравнению с методом напыления рубленного роввинга.
Основные недостатки:
Качество смеси смолы и катализатора, качество ламината, содержание стеклообразующего в ламинате очень зависят от квалификации рабочих.
Высокая вероятность воздушных включений в ламинате.
Малая производительность метода.
Вредные условия труда.
2. Метод напыления рубленного ровинга.
Стеклонить подается в ножи пистолета, где она рубится на короткие волокна. Затем они в воздухе смешиваются с струей смолы и катализатора и наносятся на форму. После нанесения рубленного роввинга, его необходимо прикатать с целью удаления из ламината воздушных включений. Прикатанный материал оставляют отвердевать при обычных атмосферных условиях.
Применяемые материалы:
Смолы: Прежде всего полиэфирные.
Волокна: Только стеклонить в виде роввинга (ровницы).
Наполнители: Любые, стойкие к стиролу. Укладываются вручную.
Основные преимущества:
Широко используется много лет.
Быстрый путь нанесения волокна и смолы.
Дешевые формы.
Основные недостатки:
Ламинаты имеют тенденцию быть очень богатыми смолой и поэтому чрезмерно тяжелыми.
Присутствуют только короткие волокна, которые ограничивают механические свойства ламината.
Смолы должны быть с низкой вязкостью для возможности их напыления. Это приводит к уменьшению их механических свойств и теплостойкости.
Вредные условия труда, большое содержаний в воздухе мелких частиц стекла.
Качество конечного продукта в основном зависит от мастерства оператора установки.
Стеклоармирующий материал укладывается на матрицу в виде заранее заготовленных выкроек. Затем укладывается пуансон, который прижимается к матрице при помощи прижимов. Смола подается в полость формы под рассчитанным давлением. Иногда, для облегчения прохода смолы через материал используется вакуум, который создается внутри формы. Как только смола пропитала весь стекломатериал, инжекцию останавливают и ламинат оставляют в форме до полного отверждения. Отверждение может проходить при обычной или повышенной температурах.
Применяемые материалы:
Смолы: эпоксидные, полиэфирные, винилэфирные.
Волокна: Любые. Желательно использовать специально предназначенные для этого стекломатериалы с проводящим слоем и механически связанными волокнами.
Наполнители: Любые стойкие к стиролу, кроме материалов в виде сот.
Основные преимущества:
Могут быть получены ламинаты с высоким содержанием стекла и с минимальным содержанием пустот.
Хорошие условия труда и окружающей среды. Нет большого выброса вредных веществ.
Возможно сокращение трудовых затрат и времени на изготовление изделия. Один рабочий может обслуживать одновременно несколько аппаратов, производяших инжекцию.
Вся форма изделия имеет глянцевую поверхность.
Минимизированы отходы материалов.
Основные недостатки:
Дорогие и сложные формы.
Сложность процесса.
Необходимость иметь инжекционное оборудование.
4. Метод пултрузии.
Волокна подаются от катушечной рамы до ванны со смолой и затем проходят через нагретую фильеру. В фильере убираются излишки смолы, происходит профилирование ламината и отверждение материала. После этого отвержденный профиль автоматически обрезается на необходимые длины.
Применяемые материалы.
Смолы: Эпоксидная смола, полиэфирная смола, винилэфирная смола.
Волокна: Любые.
Наполнители: Не используются.
Основные преимущества:
Это может быть очень быстрый процесс пропитки и отверждения материала.
Автоматизированное управление содержанием смолы в ламинате.
Недорогие материалы.
Хорошие структурные свойства ламинатов, так как профили имеют направленные волокна и высокое содержание стекломатериала.
Закрытый процесс пропитки волокна.
Основные недостатки:
Ограниченная номенклатура изделий.
Дорогое оборудование.
5. Метод намотки.
Этот процесс прежде всего используется для изготовления пустотелых круглых или овальных секционных компонентов, типа труб или резервуаров. Волокна пропускаются через ванну со смолой, затем через натяжные валики, служащие для натяжения волокна и удаления излишков смолы. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, угол намотки контролируется отношением скорости движения тележки к скорости вращения.
Применяемые материалы:
Смолы: Любые.
Волокна: Любые, волокна подаются напрямую от рамы для катушек без дополнительного сшивания в ткань.
Наполнители: Любые.
Основные преимущества:
Это может быть очень быстрый и поэтому экономически выгодный метод укладки материала.
Регулируемое соотношение смола/стекло.
Высокая прочность при малом собственном весе.
Неподверженность коррозии и гниению
Недорогие материалы
Хорошие структурные свойства ламинатов, так как профили имеют направленные волокна и высокое содержание стекломатериала.
Основные недостатки:
Ограниченная номенклатура изделий.
Дорогое оборудование.
Волокно трудно точно положить по длине сердечника.
Высокие затраты на сердечник для больших изделий.
Рельефная лицевая поверхность.
6. Метод RFI (Resin Film Infusion).
Сухие ткани выкладываются вместе со слоями полутвердой пленки из смолы. Весь полученный пакет закрывается специальной пленкой. Сначала между пленкой и формой создается вакуум, после чего форму помещают в термошкаф или автоклав. Под воздействием температуры смола переходит в текучее состояние и благодаря вакууму пропитывает материал. После некоторого времени смола полимеризуется.
Применяемые материалы:
Смолы: Только эпоксидная смола.
Волокна: Любые.
Наполнители: Почти все, хотя ПВХ пена нуждается в специальной обработке из-за высоких температур процесса.
Основные преимущества:
Могут быть получены ламинаты с высоким содержанием стекла и с минимальным содержанием пустот.
Высокие физико-механические характеристики из-за твердого начального состояния полимера и высоких температур отверждения.
Более низкая стоимость процесса по сравнению с методом препрегов.
Хорошие условия труда и окружающей среды. Нет большого выброса вредных веществ.
Основные недостатки:
Мало применяется вне аэрокосмической промышленности.
Для процесса необходима система вакуумного мешка, термошкаф или автоклав.
Требования к оборудованию и инструменту по температуростойкости.
7. Метод препрегов.
Препрег — предварительно пропитанная смолами стеклоткань.
Ткани и волокна предварительно пропитаны пред-катализированной смолой под высокой температурой и давлением. В таком виде препреги могут хранится до нескольких недель, однако для увеличения срока хранения, их хранят при пониженных температурах. Смола в препрегах находится в полутвердом состоянии. При формовании препреги укладываются на поверхность формы и закрываются вакуумным мешком. Затем происходит их нагревание до температуры примерно 120 — 180 град.C при этой температуре смола переходит в текучие состояние и препрег принимает размеры формы. Далее при дальнейшем повышении температуры происходит отверждение смолы. Дополнительное давление (до 5 атмосфер) для формования обычно обеспечивается автоклавом.
Применяемые материалы:
Смолы: Эпоксидные, полиэфирные, фенольные и высокотемпературные смолы типа полиимидных др.
Волокна: Любые.
Наполнители: Любые стойкие к температурам процесса.
Основные преимущества:
Могут быть получены ламинаты с высоким содержанием стекла и с минимальным содержанием пустот.
Хорошие условия труда и окружающая среда. Нет большого выброса вредных веществ.
Возможность автоматизировать процесс и снизить трудовые затраты.
Основные недостатки:
Высокая стоимость материалов
Для отверждения необходимы автоклавы, которые ограничивают размеры выпускаемых изделий.
Надеюсь выше преведеная классификация была Вам полезна и поможет разобраться в основах стеклоластикового производства.
