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.

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 фото

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: 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) .

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 .

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.

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

Таблица Г.1.2 - Механические свойства стекловолокон

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

Тип волокон Марка волокна Свойства волокон длиной 10 мм Свойства композиционных материалов *
σ в E σ в E σ в / (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) .

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.

Сегодня производят различные виды стеклоткани, нашедшие применение в промышленности, машиностроении, радиотехнике, строительстве, прочих отраслях. Производным сырьем является стекловолокно, получаемое из жидкого термически обработанного стекла со специальными добавками. Технология процесса сводится к получению тончайших волокон – путем протягивания расплавленной массы стекла через фильеры с микроотверстиями.

Волокна преобразуют в тончайшие нити (диаметр измеряется в микронах), разные по фактуре в зависимости от назначения. Например, они могут быть как шпагат, крученные, сетчатые, в виде полотна, шнуров, прочего. Благодаря микроскопической толщине исходного сырья, технологиям производства эти стеклянные микронити приобретают новое качество – гибкость. Это дает возможность вырабатывать из них разную по предназначению стеклоткань.

Характеристики стеклоткани, свойства

Примечательно, что некоторые свойства стекломатерии сродни исходнику (стеклу). Но в тоже время она имеет ряд прямо противоположных стеклу характеристик, делающих ее уникальной. Некоторые свойства можно охарактеризовать как редкие, даже эксклюзивные.

Рассмотрим главные из них:

Виды стеклоткани, применение

Нынешний рынок представлен разновидностями материала стеклоткани с определенными характеристиками, составом, структурой, согласно назначению:

  • Конструкционная стеклоткань вырабатывается из особого алюмоборосиликатного стекла с многообразной структурой сплетения. Для улучшения сцепления применяется пропитка формальдегидными, полиэфирными, эпоксидными, прочими смолами. Благодаря специфической технологии в итоге стекломатерия приобретает повышенную прочность при сравнительно малой массе.

    Конструкционная стеклоткань нашла широкое применение в автомобильных, судостроительных, иных сферах, применима при изготовлении стеклопластиков, прочих изделий. Наиболее востребованы марки T-11, T-13, T-14,T-23, T-24, прочие.

  • Базальтовая стеклоткань характеризуется способностью работать при значительном разбеге температурного режима. Нижний предел температуры с минусом (- 300°) до плюсовой (+680°) – при этом не меняя свои свойства. Это позволяет считать базальтовую стеклоткань многофункциональной тканью, что и определяет область ее использования. Она применима как гидроизоляционный и теплоизоляционный стройматериал при укладке трубопроводов тепло и водоснабжения, кровельных и спецработах. Виды стеклоткани очень многофункциональны в зависимости от характеристик входящих ингредиентов, поэтому и область применения разнопланова.
  • Электроизоляционная стеклоткань формируется определенным характером плетения нитей, что наделяет её значительными прочностными качествами. Кроме этого, ей свойственны диэлектрические, антикоррозийные характеристики, невозгораемость. Электроизоляционная разновидность работает, как диэлектрик

    Эти качества решают область применения – изолирующие материалы в области электрики, производство диэлектрических пластин, прочего. Также служит для изолирования трубопроводов, деталей, металлических емкостей, изготовления стеклопластиков и другого.

  • Кремнеземная стеклоткань, кварцевая незаменимы в сложных условиях, сопряженных с агрессивными средами, высоком температурном режиме (выше 1000°). Более того, она стабильна в отношении радиации, что позволяет прибегать к ее применению в этой сфере. Её с успехом применяют в качестве тепловых барьеров, она может заменить асбест, служить изолирующим материалом при высоком нагревании.
  • Фильтрационная стеклоткань имеет особую геометрию – расположение нитей диагональное, что при обычной своей прочности делает ее более эластичной. Применима ткань в газовой сфере, где необходимо фильтрование газа на фракции.
  • Радиотехническая стеклоткань имеет в своем составе вшитые металлические нити или тончайшую проволоку. Тем самым, стекломатериал позволяет препятствовать проникновению радиоволн и светового потока. Если необходимо такое требование при изготовлении товара, устройства, то востребован именно этот тип ткани.
  • Ровинговая стеклоткань – это скорее определение структуры стекломатериала, так как все вышеперечисленные виды плетутся из стекловолокон, сплетаемых в ткань. Маркировочный знак ее – ТР, представлены в рулонном либо листовом виде. Ей присущи все характерные свойства тканей и область применения распространена в судо — автостроении, прочих областях.
  • Стеклоткань для строительных работ применяется согласно проекту. На выбор вида стеклоткани влияет назначение (специфика) объекта строительства, виды общестроительных и спецработ. Её в строительстве используется в основном для изоляции трубопроводов(строительная стеклоткань). Многие мои знакомые часто называют стеклохолст и стеклосетку стеклотканью, что не совсем правильно. Так, усиливая (армируя) гипсовую штукатурку используют стеклосетку, она может использоваться и для армирования гидроизоляции. Так же для отделки стен и потолков во избежание возникновения трещин, поверхность оклеивается стеклохолстом. При устройстве мастичных кровель применяют стеклохолст (в местах примыканий, у воронок). Да, все эти материалы содержат в своем составе, как исходный материал, волокна из стекла, как и , например, но это разные материалы.

Необходимо сказать о мерах предосторожности при работе и утилизации отходов. При нарезке микро частички стеклянных нитей могут попасть на открытые участки тела либо в дыхательные пути, что отрицательно скажется на самочувствии. Поэтому следует применять индивидуальные средства защиты, а отходы утилизировать в закрытой таре.
Все виды стеклоткани являются исключительной производной стекла с многофункциональным спектром применения. По сделанному шаблону из гипса, глины, прочего возможно из нее, пропитав смолами, выполнить объемные полые элементы. Область применения велика, и здесь можно поставить многоточие, чтобы описать другие сферы использование в дальнейших публикациях.

Для армирования пластиков могут использоваться самые разнообразные волокна, но для высокопрочных пластиков чаще всего используются стеклянные волокна. Это объясняется удачным сочетанием их свойств и не в последнюю очередь низкой стоимостью большого разнообразия промышленных стекловолокон.

Секловолокна по прочности превосходят все другие распространенные конструкционные материалы. Так, прочность неповрежденных волокон из E-стекла равна в среднем 365 кг/мм 2 , они имеют довольно высокий модуль Юнга (5-11)·10 3 кг/мм 2 и на много превосходят в этом отношении армируемые ими полимеры. Поэтому в стеклопластиках большую часть нагрузки воспринимают волокна. А поскольку плотность стекла сравнительно низкая (~2.5 г/см 3), стекловолокна имеют высокую удельную прочность и удельный модуль, что особенно важно при применении этих материалов в авиации и на водном или сухопутном транспорте и т.д.

Стекловолокна довольно инертны химически, а поскольку полимеры также хорошо устойчивы во многих агрессивных средах, то стеклопластики часто используются там, где металлы сильно корродируют, например, при изготовлении трубопроводов для химически агрессивных жидкостей, подземных емкостей для хранения бензина и т.д.

Промышленностью выпускаются стекловолокна двух основных типов, в виде непрерывной нити и штапельного (резанного) волокна. Исходным технологическим процессом для получения всех видов стекловолокон является процесс вытяжки нитей из расплава.

Стеклонить - это тонкая белая прядь собранная из некоторого количества элементарных нитей, изготовленных из стекла типа «E», произведенных с правым или левым направлением крутки и заданным числом оборотов на каждый метр длины. Нити могут быть одинарного и двойного плетения.

Однонаправленные стеклонити представляют собой срезы (отрезки нити определенной длины) с паковок стеклянных комплексных нитей или непрерывных элементарных нитей. Предназначены для фильтрации, изготовления теплозвукоизоляционных материалов, наполнения пластмасс и других целей.

Стеклонити двойного плетения применяются для производства различных тканых и нетканых материалов, для электроизоляции обмоточных и монтажных проводов, для производства композиционных материалов на основе эпоксидных, фенольных и других связующих.

В зависимости от применения стеклонити имеют различные типы замасливателя для обеспечения наилучших потребительских и технологических свойств при их дальнейшей переработке. Намотка стеклонити производится на катушки разного типа, исходя из требований оборудования для дальнейшего использования. Нанесение замасливателя в 2 - 3 раза увеличивает прочность стеклонити, придает эластичность и гибкость, что позволяет подвергать ее дальнейшей переработке. Намотка стеклонитей, пропитанных термореактивной смолой, является методом изготовления многих крупногабаритных изделий для авиационной, ракетостроительной, судостроительной и гражданской промышленности. Для стеклонити применяется парафиновый, крахмальный или водно-эмульсионный замасливатели.

Свойства стекловолокон

Свойства стекловолокон в первую очередь определяет состав стекла . Не менее значимой оказывается и термическая предыстория стекла.

Высокая прочность при растяжении - стекловолокна имеют очень высокий предел прочности при растяжении, превышающий прочность других текстильных волокон. Удельная прочность стекловолокон (отношение прочности при растяжении к плотности) превышает аналогичную характеристику стальной проволоки.

Тепло- и огнестойкость - так как природа стекловолокон неорганическая, они не горят и не поддерживают горение. Высокая температура плавления стекловолокон позволяет использовать их в области высоких температур.

Хемостойкость - стекловолокна не воздействуют на большинство химикатов и не разрушаются под их влиянием. Устойчивы стекловолокна и к воздействию грибков, бактерий и насекомых.

Влагостойкость - стекловолокна не сорбируют влагу, следовательно, не набухают, не растягиваются и не разрушаются под ее воздействием. Стекловолокна не гниют и сохраняют свои высокие прочностные свойства в среде с повышенной влажностью.

Термические свойства - Стекловолокна имеют низкий коэффициент линейного расширения и большой коэффициент теплопроводности. Эти свойства позволяют эксплуатировать их при повышенных температурах, особенно, если необходима быстрая диссипация температуры.

Электрические свойства - Поскольку стекловолокна не проводят ток, они могут быть использованы как очень хорошие изоляторы. Это особенно выгодно там, где необходимы высокая электрическая прочность и низкая диэлектрическая постоянная.

Свойства Марка стекла
A C E S
Физические
Плотность, кг/м2 2500 2490 2540 2480
Твердость по Моосу - 6,5 6,5 6,5
Механические
Предел прочности при растяжении, МПа: 3033 3033 3448 4585
при 22 °C - - 2620 3768
при 371 °C - - 1724 2413
при 533 °C
Модуль упругости при растяжении при 22 °C, МПа - 69,0 72,4 85,5
Предел текучести, % - 4,8 4,8 5,7
Упругое восстановление, % - 100 100 100
Термические
Коэффициент линейного термического расширения, 10 -6 К -1 8,6 7,2 5,0 5,6
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·K) - - 10,4 -
Удельная теплоемкость при 22 °C - 0,212 0,197 0,176
Температура размягчения, °C 727 749 841 -
Электрические
Электрическая прочность, В/мм - - 19920 -
Диэлектрическая постоянная при 22 °C:
при 60 Гц - - 5,9-6,4 5,0-5,4
при 1 МГц 6,9 7,0 6,3 5,1
Потери при 22 °C:
при 60 Гц - - 0,005 0,003
при 1 МГц - - 0,002 0,003
Объемное сопротивление при 22 °C и 500 В постоянного тока, Ом·м - - 10 17 10 18
Поверхностное сопротивление при 22 °C и 500 В постоянного тока, Ом·м - - 10 15 10 16
Оптические
Коэффициент преломления - - 1,547 1,423
Акустические
Скорость звука, м/с - - 5330 5850

Табл. Свойства стекловолокон произведенных из различных марок стекла.

Стеклянные волокна в зависимости от их назначения и способа производства изготавливают из стекол различного химического со­става (таблица 15.1).

Комплексную нить получают главным образом из безщелочного алюмоборосиликатного стекла. Волокна, работающие при температурах около 1000°С, получают из кварцевого стекла, расплавов каолина и щелочесодержащих стекол, в которых после выщелачивания содержание SiO 2 достигает 96-97%. Комплексную нить, предназначенную для защиты от рентгеновских и радиоактивных излучений, получают из свинцово- и боросодержащих стекол. Полупроводящие волокна - из стекол, содержащих одновалентные оксиды меди и серебра.

Свойства стеклянных волокон зависят не только от состава стекла, но и от способа производства, диаметра нити, состояния и температуры окружающей среды.

Свойства стеклянных волокон во многом определяются их составом, воздействием окружающей среды (особенно влаги), тем­пературой испытания, условиями текстильной переработки.

Для изготовления стеклопластиков конструкционного и электротехнического назначения широко применяются стеклянные волокна алюмоборосиликатного состава с низким содержанием ок­сидов щелочных элементов, обладающие одновременно высокой прочностью и высокими показателями объемного поверхностного электрического сопротивления (стекло Е). Для изготовления стек­лопластиков и конструкций, где требуется повышенная прочность и жесткость, применяют волокна из стекла магнезиального алюмо-силикатного состава (стекло ВМ-1, ВМП, за рубежом - S-994). Для изготовления пластиков с повышенной стойкостью к действию кислот применяют щелочные составы (стекло 7А, С), для радиа­ционной защиты - свинцовое стекло (состав L). Для изготовления высокотемпературной изоляции и пластиков теплозащитного на­значения освоено производство тугоплавких волокон (кварцевых, кремнеземных, базальтовых).

Свойства наиболее широко применяемых стеклян­ных волокон приведены в таблице 15.3.

Таблица 15.3 – Свойства стеклянных волокон и стекол различного состава .

Показатели Алюмоборосиликатное Е Известковонатриевое А Магнезиальное алюмосиликатное высокопрочное Щелочное кислотостойкое С низкой диэлектриче-ской проницаемостью D Свинцовое для радиа-ционной защиты L Плавленый кварц
S-994 BM-1 C 7A
Плотность, кг/м 3 стекла волокна – – – – –
Скорость звука в стекле, м/с – – – – – –
Коэффициент преломления стекла волокна 1,547 1,542 1,518 1,516 1,523 – – – – – 1,552 1,550 1,470 – – – 1,458 1,458

Продолжение таблицы 1.3

Разрушающее напряжение при растяжении волокна, МПа 3000– 4650–
Модуль упругости при растяжении, ГПа стекла волокна 73,5 – – – – – 52,5 – 73,8 73,8
Относительное удлинение при разрыве волокна, % 4,8 4,0 5,4 4,8 – 3,6 4,7 – –
Показатель поглощения в видимой части спектра, мм -1 0,012 0,02 – – – 0,13 – – –
Удельная теплоемкость стекла, Дж/кг·К ­– – – –
Коэффициент теплопроводности стекла, Вт/(м·К) 0,9 – – – 1,05 – – – –
Коэффициент линейного термического расширения, × 10 –6 , ºС –1 (20–100ºС) стекла волокна 6,0 5,0 – – 2,9 2,5 – 3,6 – – 7,7 7,0 3,1 – – – 0,55 –
Диэлектрическая проницаемость стекла, ε при 10 2 Гц 10 6 Гц 10 10 Гц 8,43 6,32 6,12 – – – 4,57 4,53 6,21 – – – 6,70 6,24 6,60 – – – 3,61 3,56 4,00 – 9,49 – 3,78 3,78 3,78
Тангенс угла диэлектрических потерь стекла, tg δ при 10 2 Гц 10 6 Гц 10 10 Гц 4,2 1,0-1,5 3,9-5,0 – – – 3,3 2,0 6,8 – – – 1,5 5,2 13,0 – – – 3,0 0,5 2,6 – 0,7 – – 0,15 0,15
Удельное объемное электрическое сопротивление стекла, Ом·м при 10 2 Гц 10 6 Гц 10 10 Гц 6,7·10 11 1,9·10 8 4,9·10 3 – – – 1,2·10 12 2,0·10 8 5,1·10 3 – – – 1,2·10 12 5,8·10 7 2,1·10 3 – – – 1,7·10 12 1,0·10 9 0,9·10 4 – – – 1·10 18 1·10 17 ­­–
Температура размягчения стекла, ºС – – –

Чистый оксид кремния SiО 2 в стеклообразном состоянии (кварцевое стекло) прозрачен в диапазоне длин волн от 200 до 5000 нм, устойчив к действию минеральных кислот (кроме HF и Н 3 Р0 4 при нагревании), отличается радиационной стойкостью, тер­мостойкостью, огнеупорностью (Т раб =1000°C - длительно и 1900°С - кратковременно), практически не имеет диэлектрических потерь в широком диапазоне частот. Для изготовления непрерыв­ных кварцевых волокон применяется штабиковый способ - вытяж­ка волокон из кварцевых штабиков или трубок диаметром 3 - 4 мм, концы которых расплавляются пламенем газовых горелок (Т ~2150°С). Этот способ малопроизводительный и в значительной степени ограничивает применение кварцевых волокон.

Промыш­ленные кварцевые волокна всегда содержат примеси других окис­лов, которые создают микронеоднородности и резко снижают прочность промышленных волокон по сравнению с чистыми волок­нами или с теоретической прочностью кварца.

Кремнеземное или кварцоидное волокно изготавливают вы­щелачиванием стеклянных (натрий-силикатных, натрий-циркон-си­ликатных) волокон в растворах кислот до содержания оксида кремния 96 - 99%. Этот процесс сопровождается появлением пор, снижением прочности до 500 - 1000 МПа и ростом влагоемкости. Нагрев кремнеземных волокон приводит к их усадке (до 6%) и по­явлению остаточных напряжений. Кремнеземные волокна устойчи­вы к действию интенсивного гамма-нейтронного облучения и аг­рессивных сред - кислот и щелочей.

Боратные стекловолокна, основной компонент которых В 2 О 3 , способны эффективно поглощать медленные нейтроны.

Физико-механические свойства. Основными механическими характеристиками стеклянных во­локон являются прочность при растяжении и модуль упругости. Высокая прочность стеклянных волокон заложена в самой природе стекла: теоретически рассчитанное разрушающее напряжение при растяжении стекла составляет 10 - 14 ГПа в случае многокомпо­нентных составов и 25 ГПа для плавленого кварца.

Прочность технических волокон лежит в пределах 1 - 6 ГПа и зависит, помимо их состава и условий вытяжки (температуры, влажности окружающей среды), от степени дефектности волокон (поверхностные микротрещины, внутренние пустоты и различные включения), взаимодействия поверхности волокна с влагой, струк­турной неоднородности (микрообъемы с несколько отличной структурой, плотностью, химическим составом), температурного воздействия. Прочность стеклянных волокон возрастает с увеличением содержания в них оксидов кремния и алюминия.

Наиболее высокой прочностью обладают стеклянные волокна в неповрежденной поверхностью, так называемые «нетронутые» волокна, прочность которых ниже теоретической из-за структурной неоднородности. Выпускаемые промышленностью стеклянные волокна, помимо структурной неоднородности, имеют механически и химически поврежденную поверхность. Прочность их зависит от числа и ха­рактера наиболее опасных поверхностных дефектов. Наличие дефектов поверхности приводит к снижению средней прочности стеклянных волокон и увеличению разброса показателей по срав­нению с «нетронутыми» волокнами (таблица 15.4).

Таблица 15.4 – Прочность стеклянных волокон различного состава .

Различия в условиях изготовления, хранения и испытания предопределяют различия в степени дефектности и напряженном состоянии стеклянного волокна, что может привести к значитель­ному разбросу показателей прочности волокон одного и того же состава.

Прочность стеклянных волокон в большой степени зависит от действия влаги, адсорбированной их поверхностью. Считают, что равновесное насыщение влагой происходит в течение несколь­ких секунд после его получения. Адсорбированная влага снижает поверхностную энергию волокон, вызывает набухание поверхност­ных слоев, увеличивая этим напряженность материала, приводит к развитию существующих и возникновению новых микротрещин, снижая прочность волокон. Прочность стеклянных волокон снижа­ется тем больше, чем выше влажность среды, больше продолжи­тельность действия влаги и напряжение в волокнах.

Удаление влаги с поверхности волокон способствует частич­ному восстановлению их прочности. Вакуумирование «нетронутых» волокон алюмоборосиликатного состава при остаточном давлении 0,15 - 1,0 мм рт. ст. в течение 120 мин приводит к увеличению прочности с 3500 МПа до 4060 МПа. Вакуумирование промышлен­ных стеклянных волокон того же состава повышает их прочность с 2200 МПа до 3600 МПа, т.е. на 55%. Необходимо отметить, что поверхностная влага настолько прочно держится на поверхности стеклянного волокна, что даже длительным вакуумированием (до 70 суток при вакууме 0,001 - 0,05 мм рт. ст.) не достигается пол­ная десорбция влаги.

На прочность стеклянных волокон сильно влияет температу­ра. При низких температурах прочность возрастает (рисунок 15.2). Так, прочность в жидком азоте (при -196 °С) «нетрону­тых» волокон алюмоборосиликатного состава достигает 5,8 ГПа , натриевого состава - 9,8 ГПа, кварцевых волокон- 14 ГПа . В тех же условиях прочность промышленных волокон алюмоборосиликатного состава в жидком азоте (при – 196° С) увеличивается в 1,5 - 2 раза, достигая 4000 - 4500 МПа. Столь значительный рост прочности при низких температурах объясняют замораживанием влаги, адсорбиро­ванной поверхностью стекла.

□ - в азоте; ○ - в азоте после предварительной выдержки в вакууме;

Δ - в воздушной среде.

Рисунок 15.2 – Зависимость прочности «нетронутых» волокон алюмоборосиликатного состава (а) и кварцевых волокон (б) от температуры .

С повышением температуры прочность стеклянных волокон снижается с постепенно возрастающей скоростью. Интенсивность снижения прочности зависит от состава стекла и влажности воз­духа. Термообработка без нагрузки снижает прочность стеклянных волокон как при нормальной (рисунок 15.3), так и при повышенной температуре, причем тем в большей степени, чем выше температура и продолжительность обработки.

1 - кварцевое; 2 - кремнеземное;

3 - бесщелочное алюмсборосиликатное; 4 - нзтрий-кальций-силикатное.

Рисунок 15.3 –Влияние температуры термообработки волокон различного состава на прочность при комнатной температуре .

Прочность алюмоборосиликатных волокон при 20°С уже заметно снижается, если во­локно предварительно было нагрето до 100°С. Прочность волокон того же состава, выдержанных при 500 °С и охлажденных до 20 °С, уменьшается в два - три раза . Термообработка с одновремен­ным растяжением приводит к увеличению прочности волокон тем в большей степени, чем больше напряжение и ниже начальная прочность волокон. Потеря прочности при термообработке яв­ляется следствием кристаллизации и увеличения микродефектов в поверхностном слое волокон, удаление которого травлением приво­дит к восстановлению прочности (рисунок 15.4).

○ - исходное волокно; ● - термообработанное;

□ - травленое после термо­обработки.

Рисунок 15.4 ­– Изменение прочности во­локон щелочного состава (началь­ный диаметр 17 мкм) после травле­ния плавиковой кислотой и много­кратной термообработки (500ºС, 1 ч) в зависимости от толщины сня­того слоя .

При длительном статическом нагружении стеклянных воло­кон на воздухе их прочность снижается - проявляется статиче­ская усталость волокон. Поскольку в инертной среде и при низких темпе­ратурах (–170°С) статическая усталость не наблюдается, считают, что она обусловлена влиянием влаги и двуокиси углерода, ускоря­ющих рост существующих дефектов. Увеличение усталости при знакопеременных нагрузках для стекла не характерно.

При комнатной температуре, нормальной влажности (~50- 55%) и кратковременном нагружении стеклянное волокно ведет се­бя вплоть до разрыва как идеально упругое тело, подчиняясь за­кону Гука. Модуль упругости, как и другие показатели упругих свойств стекловолокон, зависят от их состава. Зависимость модуля упругости от состава проявляется в снижении его значения с повышением температуры получения волокон, скорости охлаждения, условий дополнительной термообработки (рисунок 15.5). С повышением температуры испытания модуль упругости стекловолокон уменьшается незначительно вплоть до температуры размягчения (рисунок 15.6). Модуль упругости стекловолокон повышают вводя в состав стекломассы оксидов магния, бериллия, титана, циркония, меди .

1- бесщелочное медьсодержащее; 2 – стекло YM-31А; 3 - стекло CYZ 7 13Li;

4 - бесщелочное алюмоборосиликатное; 5,6,7 – стекло Е.

Рисунок 15.5 – Зависимость модуля упругости стекловолокон от температуры

термообработки .

1 - стекло YM-31А, термообработанное при 500 0 С; 2 – стекло Е, термообработанное при 500 0 С; 3,4 – алюмоборосиликатное; 5 – кальций-натриевое; 6 – щелочное; 7 – свинцовое.

Рисунок 15.6 – Изменение модуля упругости стекловолокон

при нагревании .

Химическая стойкость. Н аибольшей химической стойкостью обладают волокна из С-стекла. Очень низкой кислотостойкостью отличаются волокна из Е-стекла. С уменьшением диаметра волокон их стойкость к действию любой агрессивной среды резко снижается вследствие увеличения поверхности кон­такта со средой .

Теплофизические свойства. В процессе стекловарения в верх­ней части стеклоплавильной печи не зависимо от состава стекол и их температуры плавления обычно поддерживается температура около 1540 °С. Только при получении стекол специального на­значения и применении нестандартного плавильного оборудова­ния могут использоваться другие условия и температура. Для определения и сравнения скорости твердения стекол различного состава при их охлаждении от температуры расплава использу­ются кривые вязкость-температура. Такие кривые могут быть получены различными способами. Все температурные константы стекол (температуры размягчения, отжига и деформационной теплостойкости) характеризуются вполне определенной вязкостью и могут быть найдены по температурным зависимостям вязкости. Наиболее важным показателем, характеризующим способность стекла к затвердеванию, является температура его размягчения. Наряду с плотностью она широко применяется в качестве контро­лируемого параметра при использовании в процессе производства волокон различных партий стекла. Для получения волокон по­стоянного диаметра необходимо, чтобы партии стекла имели одну и ту же температуру размягчения. Стекла с повышенным содержанием оксида алюминия (глинозема), например Е- и S-стекла, имеют наиболее высокие температуры размягчения.

Основной вклад в термическое расширение композиционных материалов на основе стекловолокнистых наполнителей вносит полимерное связующее. Термическое расширение стеклянных волокон суще­ственно сказывается только в материалах с однонаправленной ориентацией волокон. Значения термических коэффициентов линейного расши­рения стеклянных волокон различного состава, приведенные в таблице 1.3, показывают наибольшее влияние оксидов бора и кремния в стекле на его термическое расширение .

Оптические свойства. Сочетание стекловолокнистых наполни­телей и полимерных связующих с близкими показателями прелом­ления дает возможность получать оптически прозрачные стекло­пластики. Очевидно, что при использовании волокон из D-стекла (показатель преломления 1,47) и полиэфирной матрицы (показа­тель преломления 1,55) нельзя получить материал с такой же вы­сокой светопроницаемостью, как при использовании волокон из Е-стекла (показатель преломления 1,547) и той же матрицы. Очевидно, также что существенную роль при получении про­зрачных стеклопластиков должна играть поверхностная обработка волокон. Показано, что в этом случае наиболее целесообразно применение хорошо растворимых (совместимых со связующим) аппретов.

Стеклянные волокна, предназначенные для изготовления стек­лопластиков с высоким светопропусканием, обычно получают из стекол с минимальным содержанием оксида железа, придающего стеклам зеленоватый оттенок. Для этого кремнезем и глинозем, входящие в состав шихты, используемой при получении стекол, подвергают обработке соляной кислотой. Вследствие сведения к минимуму содержания оксида железа в стекле удается получать бесцветные высокопрозрачные стеклопластики.

Для получения стекол с высокой прозрачностью и блеском в их состав обычно вводят оксиды свинца (РbО) и калия (К 2 O), Такие стекла давно и широко используемые в производстве хру­стальных изделий, нашли в настоящее время применение в про­изводстве волокон для световодов. Использование таких во­локон в оптике дает возможность осуществлять передачу световой энергии по криволинейной траектории и увеличивать разрешаю­щую способность оптических приборов. Волоконная оптика дала мощный толчок развитию техники связи, увеличив скорость приема сигналов в десятки раз, а также фото- и кинотехники, медицинской диагностической аппаратуры и др.

Электрические свойства. По своей природе стекла являются хорошими электроизоляторами. Благодаря высоким электро­изоляционным характеристикам стеклопластики широко при­меняются в производстве электротехнических изделий - изоля­торов, переключателей, распределительных щитов и др. Перво­начально в производстве стеклопластиков электротехнического назначения использовали волокна из Е-стекла. Впоследствии они были заменены волокнами из D-стекла, электрические свойства которого намного лучше, чем у Е-стекла (см. таблицу 1.2). Как отмечалось ранее, эксплуатационные свойства стеклопластиков электротехнического назначения могут быть значительно улуч­шены введением в состав связующего дисперсного наполнителя с высокими электрическими показателями.

Низкая прочность адгезионного сцепления полимерного свя­зующего с волокнистым наполнителем, наличие трещин и пор на границе раздела фаз обусловливают ухудшение электрических свойств стеклопластиков при их эксплуатации при повышенных температурах и влажности. При этом показатели прочности стеклопластиков снижаются в меньшей степени (на 25-30%). При этом, стеклопластики, получаемые прессованием при вы­соких давлениях и обладающие меньшей пористостью и более вы­сокой плотностью упаковки наполнителя, характеризуются зна­чительно более стабильными электрическими свойствами .

  • Биржевые посредники, их виды, характеристика и деятельность на товарном рынке
  • Благотворительные и другие общественные фонды: характеристика, основные области деятельности, перспективы развития в России
  • Валютные операции физических лиц, их характеристика. Валютный обменный пункт