Стеклоткань – технический материал. Свойства, применение и цена стеклоткани

СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО (стекловолокно), формуемое из расплавл. неорг. стекла. Различают непрерывное стеклянное волокно-комплексные стеклянные нити длиной 20 км (и более), диаметром 3-50 мкм, и штапельное стеклянное волокно-длиной 1-50 см, диаметром волокон 0,1-20 мкм.

Получение. Непрерывное стеклянное волокно получают фильерным формованием пучка тонких из расплавл. стекломассы с послед., вытяжкой, замасливанием и намоткой комплексной нити на бобину при высоких (10-100 м/с) линейных скоростях. Штапельное стеклянное волокно формуют путем разрыва струи расплавл. стекла после выхода из фильеры , горячими или др. методами. Его также получают разрубанием комплексных нитей.

Из непрерывного стеклянного волокна делают крученые комплексные нити, однонаправленные ленты, жгуты. Комплексные стеклянные нити различают по составу стекла, среднему диаметру волокна (3-15 мкм или более), числу элементарных нитей (50-800), крутке. Из крученой нити изготовляют , сетки, ленты на ткацких станках. Стеклянные различают по виду переплетения (полотняное, саржевое, сатиновое и др.) и плотности (числу нитей на 1 см по основе и утку). Их ширина варьирует в пределах 500-1200 мм, толщина-0,017-25 мм, масса 1 м 2 -25-5000 г. Жгуты и ленты получают соединением 10-60 комплексных нитей. Штапельные стеклянные волокна и пряди нитей, срезанные с бобин (длина 0,3-0,6 м), используют для изготовления стекловаты, холстов, матов, плит. Холсты, полученные из рубленого стекловолокна или непрерывных нитей, обычно смолами или мех. прошивкой.

Состав и свойства стеклянного волокна определяются составом и св-вами волокнообразующего стекла, из к-рого его изготовляют. В зависимости от состава различают неск. марок такого стекла (табл. 1).

А-стекло называют также известково-натриевым, С-стекло -натрийборосиликатным, E-стекло - алюмоборосиликатным, S-стекло - магнезиальноалюмосиликатным. Наиб. важные характеристики стеклянных волокон приведены в табл. 2.

Повыш. стеклянного волокна (по сравнению с исходным стеклом) объясняют по-разному: "замораживанием" изотропной структуры высокотемпературного стекла или наличием прочного поверхностного слоя (толщина ок. 0,01 мкм), к-рый образуется в процессе формования вследствие большей и вытяжки по сравнению с внутр. слоями.

При кратковременном нагружении стеклянное волокно ведет себя практически как упругое хрупкое тело, вплоть до разрыва подчиняясь . При длит. действии нагрузки наблюдается возрастание , упругое последействие, зависящее от состава стекла и . С увеличением диаметра волокна возрастает сопротивление изгибу и кручению и уменьшается при растяжении. Во влажном , в и в водных р-рах ПАВ стеклянного волокна снижается на 50-60%, но частично восстанавливается после .

Из высокощелочного А-стекла получают волокна, к-рые менее устойчивы к , чем волокна из E-стекла, но стойки к действию .

Более высокую хим. стойкость по сравнению с А-стеклом обеспечивает С-стекло. Потеря массы волокон из таких стекол при обработке составляет 0,02-0,05 г/м, а при обработке щелочными р-рами-0,3-2,5 г/м.

Волокна из S-стекла имеют наиб. высокую и повыш. .

В зависимости от толщины; плотности переплетения и вида поверхностной обработки стеклянные могут обладать высокими значениями коэф. светопропускания (до 64%), звукопоглощения (до 90% при частотах 500-2000 гц), отражения (до 80%).

Применение. Стеклянные волокна служат конструкционными, электро-, звуко- и теплоизоляц. материалами. Их используют в произ-ве фильтровальных материалов, стеклянной и др. Как правило, А-стекло перерабатывают в и используют в виде матов и плит для звуко- и теплоизоляции. Стекловолокнистые материалы благодаря высокой имеют малый коэф"

Все стеклянные волокна условно можно разделить на два больших класса: дешевые волокна общего применения и дорогостоящие волокна специального применения. Почти 90 % всех стеклянных волокон, которые выпускаются сегодня в мире это стекловолокно марки Е. Подробно требования к таким волокнам изложены, например, в стандарте ASTM D578-98. Остальные 10% процентов – это волокна специального назначения. Большинство марок стекловолокна получили свое название благодаря своим специфическим свойствам:

‐ – низкой электрической проводимости;
‐ – высокой прочности;
‐ – высокая щелочестойкость;
‐ – низкая диэлектрическая проницаемость;
- - значительная термическая стойкость;
‐ C (chemical) – высокой химической стойкости;
‐ M (modulus) – высокой упругости;
‐ А (alkali) –высокое содержание щелочных металлов, известково-натриевое стекло.

Для электрической изоляции применяется только бесщелочное (или малощелочное) алюмосиликатное или алюмоборосиликатное стекловолокно. Для конструкционных стеклопластиков, как правило, используют бесщелочное магнийалюмосиликатное или алюмоборосиликатное стекловолокно. Для стеклопластиков неответственного назначения можно употреблять и щелочесодержащее стекловолокно.

Механические характеристики стекловолокон напрямую зависят от метода производства, химического состава стекла, температуры и окружающей среды. Самую большую прочность имеют непрерывные стекловолокна из бесщелочного и кварцевого магнийалюмосиликатного стекла. Повышенное содержание щелочей в исходном стекле значительно снижает прочность стекловолокон.

Таблица 1. Химический состав некоторых стекол для получения непрерывного волокна.

Таблица 2. Физико-механические свойства некоторых марок стеклянного волокна.

Стекло E

Химический состав
На сегодняшний день в мире выпускается 2 типа стекловолокна марки E. В большинстве случаев E-стекло содержит 5-6 масс. % оксида бора. Современные экологические нормы в США и Европе запрещают выброс бора в атмосферу. В то же время известно, что в процессе стеклообразования, а также в последующих процессах стекловарения происходит обеднение стекломассы некоторыми компонентами за счет их улетучивания. Из компонентов шихты наибольшей летучестью обладают борная кислота и ее соли, оксид свинца, оксид сурьмы, селен и некоторые его соединения, а также хлориды. Летучесть, рассчитанная на 1% содержания оксида в обычных стеклах, составляет для отдельных оксидов в масс. %: Na2O (из Na2CO3) – 0.03, К2О (из K2CO3) – 0.12, В2О3 – 0.15, ZnO – 0.04, РbО – 0.14, CaF2 – до 0.5. Таким образом, современные предприятия вынуждены устанавливать у себя дорогие системы фильтрации.

В качестве альтернативы возможно получение Е-стекол, не содержащих бора на основе системы SiO 2 –Al 2 O 3 –CaO–MgO.

Коммерческое стекловолокно марки Е получают на основе системы SiO 2 –Al 2 O 3 –CaO–MgO–B 2 O 3 или системы SiO 2 –Al 2 O 3 –CaO–B 2 O 3 . Продукты, полученные на основе последней системы, как правило, все-таки содержат небольшое количество оксида магния (до 0,6 масс. %), что связано с особенностями сырья, которое использую для получения стекол.

Важно отметить, что точный состав стекловолокна Е может отличаться друг от друга не только для разных производителей, но даже и для разных заводов одной компании. Это обусловлено прежде всего географическим расположением предприятия и, как следствие, доступностью сырья. Кроме того на разных предприятиях осуществляется разный контроль за технологическим процессом и методы его оптимизации.

Состав борсодержащего стекловолокна и стекловолокна без оксида бора значительно отличается друг от друга. Содержание оксида кремния в борсодержащих стеклах марки Е составляет 52-56 %. Для стекловолокна без оксида бора содержание оксида кремния несколько выше и лежит в интервале 59-61 %. Содержание оксида алюминия для обоих типов стекла Е близко и составляет 12-15 %. Содержание оксида кальция также отличается незначительно – 21-23 %. Содержание оксида магния в стекле варьируется в широких пределах. Для стекол, полученных на основе тройных систем, оно составляет менее 1%, и является следствием неоднородности сырья. В случае если в состав шихты входит доломит содержание оксида магния может достигать 3,5 %.Отличительной особенностью Е-стекол, не содержащих бор, является повышенное содержание в них оксида титана – от 0,5 до 1,5 %, в то время как в классическом Е стекле его содержание находится в пределах 0,4-0,6 %.

Особенности получения
Температура получения волокон из борсодержащего Е-стекла составляет 1140-1185 °С. Температура плавления составляет 1050-1064ы плавления. В отличие от своего экологически чистого аналога борсодержащие волокна из Е-стекла имеют более низкую на 110 °С температуру получения, которая составляет 1250-1264 °С, а температуру плавления 1146-1180 °С. Температуры размягчения для волокон на основе борсодержащих Е-стекол и Е-стекол без оксида бора составляют 830-860 °С и около 916 °С соответственно. Более высокая температура получения экологически чистых стеклянных волокон на основе Е-стекла приводит к росту потребления энергоресурсов для их получения, и, как следствие, увеличению стоимости.

Свойства
Механические свойства обоих видов волокон на основе Е-стекла почти одинаковы. Прочность на разрыв составляет 3100-3800 МПа. Однако модуль упругости у волокон без оксида бора несколько выше (80-81 ГПа), чем у обычных волокон (76-78 ГПа). Основным отличием стекловолокна марки Е без бора является более чем в 7 раз большая кислотостойкость (выдержка при комнатной температуре в течение 24 часов в 10% растворе серной кислоты). По своей кислотостойкости эти волокна приближаются к химически стойким волокнам на основе ECR стекла.

Плотность борсодержащих стеклянных волокон несколько ниже (2,55 г/см 3) по сравнению со своим экологически чистым аналогом (2,62 г/см 3). Плотность Е-стекла выше, чем у стекол других типов (за исключением ECR стекла).

С увеличением содержания бора в таких стеклах уменьшается коэффициент преломления и коэффициент линейного расширения. Не содержащие бор Е-стекла имеют более высокую диэлектрическую постоянную, которая при комнатной температуре и частоте 1 МГц составляет 7. Поэтому борсодержащие волокна чаще используют при производстве электронных плат и в аэрокосмической промышленности. В широком производстве композитов эта разница не имеет такого критического значения.

Стекло S

Впервые химический состав стекла под маркой S-glass был запатентован компанией Owens Corning в 1968 (патент 3402055). В состав этого стекла входило 55-79,9 % SiO 2 , 12,6-32 % Al 2 O 3 , 4-20 % MgO. Создание стекловолокна марки S было вызвано бурным развитием композиционных материалов в США в то время и, как следствие, необходимостью созданию стекловолокна с высокими прочностью и модулем упругости. В настоящее время стекло под этой маркой получают на основе систем SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO или SiO 2 -A 2 O 3 -MgO-CaO. В исключительных случаях в S-стекло добавляют BeO 2 , TiO 2 , ZrO 2 .

Особенности получения
Благодаря высокому содержанию тугоплавких оксидов S-стекло имеет очень высокую температуру размягчения 1015-1050 °С. Соответственно высокими являются и температура получения волокон – около 1200 °С, что сопоставимо со стекловолокном марки AR.

Свойства
Стекловолокно марки S обладает рекордными значениями прочности и модуля упругости для данного класса материалов. Лучшая продукция из S-стекла ничем не уступает по своему качеству углеродному волокну и также как и последнее применяется в основном в аэрокосмической области. Прочность волокон при комнатной температуре составляет 4500-4800 МПа, модуль упругости – 86-87 ГПа, прочность лучших образцов волокна марки ВМП – до 7000 МПа.

Стекло AR

Химический состав
В начале 70-х годов английская фирма «Pilkington Brothers» разработала и стала выпускать в промышленных масштабах высоко-циркониевое стеклянное волокно Cemfil для армирования цемента. Впоследствии эта марка перешла компании Saint-gobain, в настоящее время основным производителем стекловолокна на основе стекла AR является компания OwensConing и японскаякомпания Nippon electric glass. Щелочестойкие стекла выпускают на основе системы ZrO 2 -SiO 2 -Na 2 O. Содержание дорогого оксида циркония в них варьируется в пределах 15-23 %. Поскольку температура плавления чистого оксида циркония достаточно высока (2715 С), в стекло добавляют значительное количество щелочных металлов, чаще всего Na2O 18-21 %.

Особенности получения
Тугоплавкие составы значительно усложняют технологию производства волокна, кроме того, цирконий-содержащее сырье дефицитно и дорого для изготовления массовой продукции. Поэтому вопрос совершенствования составов стекол для армирования цемента продолжает оставаться актуальным. Температура получения волокон из AR-стекла составляет 1280-1320 °С, температура плавления – 1180-1200 °С.

Свойства
Прочность на разрыв волокон на основе AR-стекла довольно низка и составляет около 1500-1700 МПа. Модуль упругости 72-74 ГПа. Такие волокна самые тяжелые среди всех видов стекловолокна, их плотность составляет около 2,7 г/см3.

Поскольку основной областью применения волокон на основе AR-стекла является армирование цементов и бетонов, то основной характеристикой таких волокон является их устойчивость в щелочной среде. Потеря массы после кипячения в насыщенном растворе NaOH для волокон на основе AR-стекла составляет 2-3 %. Для сравнения эта же характеристика для базальтовых волокон составляет 6-7 %.

Стекло ECR

Химический состав
Впервые стекловолокно под маркой ECR-glass (в некоторых источниках оно указано как химически стойкое Е-стекло) стали выпускать в 1974 г. Это стекло имеет в своем составе до 3 % TiO2 и до 3 % ZnO. Совершенно некорректно называть это стекло разновидностью Е- стекла, поскольку, согласно требованиям международных стандартов, Е-стекло вообще не должно содержать оксида циркония, и к тому же содержание TiO2 в ECR стеклах превышает положенные 1,5 %. Стекловолокно на основе ECR стекла не содержит в своем составе оксида бора, что положительно сказывается на экологичности производства. Зачастую в состав стекловолокна ECR вводят до 3 % Li2O.

Особенности получения
Оксид титана является плавнем, его значительное содержание приводит к заметному уменьшению вязкости стекла и, как следствие, температуры получения волокон. Оксид циркония положительно влияет на химическую стойкость стекла. Температура формования волокон на основе ECR стекла составляет около 1218 °С, что меньше, чем у стекловолокна на основе Е-стекла. В то же время для стекол с высоким содержанием оксида лития температура получения волокон выше, чем у стекловолокна Е и составляет около 1235 °С. Фактически это означает, что оксид цинка является более эффективным плавнем, чем оксид бора, к тому же более экологичен и придает дополнительно полезные свойства стекловолокну.

Свойства
Стекловолокно ECR было разработано специально для использования в агрессивных средах, например устойчивость в кислых средах в 4-5 раз выше. При этом прочность этих волокон остается на уровне стекловолокна Е и составляет порядка 2800-3000 МПа, модуль упругости около 80-83 ГПа. Несмотря на то, что плавление и выработка волокна из ECR проводят при более низких температурах его стоимость превышает стоимость стекловолокна Е из-за наличия дорогих компонентов.

Стекло D

В настоящее время волокна из D-стекла являются больше экзотикой, чем реальным продуктом на рынке стекловолокна, поскольку многие производители плат предпочитают использовать вместо них альтернативные виды стекловолокна. Например, сверхчистые кварцевые волокна, полые волокна из Е-стекла также обладают более низкими диэлектрическими характеристиками, чем широко распространенное стекловолокно Е. Однако, у кварцевых волокон меньше модуль упругости, что важно при изготовлении печатных плат, а полые волокна теряют свои диэлектрические свойства в условиях высокой влажности.

Химический состав
Зачастую в электронной промышленности требуются материалы с очень низкими показателями диэлектрической проницаемости. Электрические свойства волокон определяются такими свойствами как удельное объемное сопротивление, поверхностная проводимость, диэлектрическая постоянная и тангенс угла диэлектрических потерь. В большинстве случаев при производстве плат в качестве армирующего наполнителя используют Е-стекло, однако уменьшение размеров печатных плат предъявляет повышенные требования к стекловолокну. Для решения этой проблемы было разработаны составы стекол марки D. Такие стекла и волокна получают на основе системы SiO2-B2O3-R2O. Содержание в стеклах с низкими диэлектрическими характеристиками оксида кремния достигает 74-75 %, оксида бора – до 20-26 %. Для уменьшения температуры выработки в эту систему добавляют оксиды щелочных металлов (до 3%). Иногда оксид кремния частично замещают на оксид алюминия (до 15 %).

Свойства
Высокое содержание оксида бора приводит к значительному снижению в D-стеклах диэлектрической постоянной и тангенса угла диэлектрических потерь по сравнению с Е- стеклом.

Особенности получения
Из-за высокой стоимости волокна из D-стекла в настоящее время получают только мелкосерийными партиями. Кроме того, высокое содержание в них оксида бора делает их процесс изготовления очень трудным, что связано с высокой летучестью этого компонента в процессе плавления шихты. Температура размягчения D-стекол составляет 770 °С.

Кварцевое стекло

Кварцевые волокна используют в тех случаях, когда требуется значительная термическая стойкость. Кварцевые волокна с содержанием SiO2 менее 95 % (как правило их называют кремнеземные волокна) получают путем путем кислотной обработки волокна алюмоборосиликатного состава, широко применяемого для изготовления бесщелочного волокна, и из силиката натрия с различными добавками. Кремнеземные волокна, полученные выщелачиванием волокон из горных пород, не уступают кремнеземным волокнам, выпускаемым промышленностью. Температура применения кремнеземных волокон 1200 °С.

Сверхчистые кварцевые волокна (содержание SiO2 более 99 %) получают методом сухого формования из водного раствора жидкого стекла. Такие волокна выпускаются под торговой маркой Silfa и используются для теплозащиты. В СССР кварцевые волокна получали по штабиковому способу: вытягиванием нити из капли разогретого конца штабика или путем раздува образующейся капли ацителено-кислородным или кислородно- водородным пламенем. Производство кварцевого волокна может также осуществляться в два приема: получение волокон диаметром 100-200 мк, а затем их раздув потоком раскаленных газов. Волокна собираются на конвейере и формуются либо в виде матов, либо в виде ровницы. Температура плавления таких волокон 1750 °С. При Т = 1450-1500 °С происходит спекание (деформация в твердой фазе), но без размягчения. В условиях длительной эксплуатации и теплосмен, изделия из кварцевого волокна являются стойкими до Т = 1200°С, выше которой у них снижается прочность вследствие кристаллизации.. В настоящее время такие волокна выпускаются под маркой quartztel и astroquartz.

Свойства
Сверхчистые кварцевые волокна в основном применяются в аэрокосмической промышленности в тех областях, где требуется высокаятермостойкость. Сочетая высокую термическую стойкость, прочность и радиопрозрачность для ультрафиолетового излучения и излучения с большей длиной волны такие волокна используют для производства обтекателей самолетов.

Использованы материалы из учебного пособия "Стеклянные волокна". С.И. Гутников, Б.И. Лазоряк, Селезнев А.Н.

Самыми востребованными на российском рынке являются
циновочное и тканевое стекловолокна…

Стеклотканью (или стекловолокном) называется современный высокотехнологичный материал, который, благодаря своим уникальным эксплуатационным свойствам, нашел широкое применение в быту, в промышленной и строительной отрасли. Для получения своих оригинальных свойств этот материал смешивают со специальными полимерными смолами. Работы со стеклотканью требуют определенных начальных навыков, но изучить основные методы не составит труда любому желающему.

Эксплуатационные характеристики стеклоткани

Стеклоткань изготавливается в форме холста, состоящего из переплетающихся между собой стекловолокон (стеклонитей). Сами нити производятся из Е - стекла, которое отличается своими термостойкими и огнестойкими качествами. К тому же стекловолокна являются экологически чистым материалом. В строительной области стеклоткань обычно применяется как тепло- и гидроизоляционный слой в различных ответственных конструкциях. Также, с помощью стеклоткани можно возводить армирующее основание под кровельное покрытие. В строительстве кровли часто применяют каркасную стеклоткань, в изготовлении которой используется некрученая прядь и ровинг.

Основные виды стеклоткани

Современные технологии производства стеклоткани позволяют создавать несколько видов этого материала. Каждый тип материала предназначен для определенной области использования и значительно отличается от других видов своими характеристиками.

Текстурированная лента стекловолокна
применяемая как жаростойкий изолятор…

Электроизоляционная стеклоткань. Данный тип материала применяется в качестве тепло- и электроизоляционного слоя. Может использоваться в изготовлении разных видов облегченного стеклопластика.

Конструкционная стеклоткань. В соединении со стеклопластиком образует стройматериалы, имеющие повышенную прочность и большую ударную вязкость.

Ткань на основе базальтового волокна. Имеет отличные теплоизоляционные свойства. Применяется в качестве утеплительного слоя.

Кремнеземная стеклоткань. Этот материал – отменный заменитель асбеста, способный выдержать температуру до 1800 градусов. Такая стеклоткань считается совершенно экологически чистым сырьем, чего нельзя сказать об асбесте.

Рулон стекловолокна (весом примерно 40 кг)…

Области применения стекловолокна

Ровинговая стеклоткань. Благодаря своему широкому температурному диапазону этот материал чаще других применяется в различных отраслях промышленности.

Нужно добавить, что все эти виды стеклоткани имеют несколько главных качеств, которые наблюдаются у каждого вида данного материала. Такими эксплуатационными характеристиками являются экологичность, химическая стойкость, долговечность и большая прочность. Помимо этого почти все виды стеклотканей обладают высокими теплоизоляционными качествами.

Что знали о стекловолокне в прошлом веке? Видео.

Фото: moldmakingninja.com, cnbm2007.en.made-in-china.com, taishanjinyu.com

Основу жилого дома составляют стены, поэтому главными требованиями к ним являются прочность в сочетании со способностью удерживать тепло. Наиболее распространенными материалами для возведения стен уже много десятилетий и даже веков остаются камень, дерево, кирпич и бетон. Бетон применяют для изготовления монолитных конструкций методом заливки раствора в съемную (или несъемную) опалубку. Съемную опалубку, дождавшись отвердения бетона,…

Обои винилового типа относятся к новым видам обоев. Их отличительная черта заключается в двухслойном строении, которое выполняется из флизелинового или бумажного нижнего слоя, и декоративного верхнего слоя поливинилхлорида. В декоративных целях верхний слой зачастую может быть выполнен с индивидуальным тиснением либо рисунком. Флизелиновый поливинилхлорид - это материал, имеющий очень высокую стойкость к температурным режимам, влажности…

Технологии теплых полов появились достаточно давно. Но только сегодня они доступны широким массам. Существуют две технологии теплых полов – электрическая, работающая от электросети, и водяная, которая работает от центрального отопления. Данный способ обогрева совершенно безопасен, при этом требуются минимальные затраты газа или электроэнергии, чтобы в помещении установилась необходимая температура. Когда установлены теплые полы, в помещении…

«Свет мой, зеркальце, скажи, да всю правду доложи. Я ль на свете…», ну и так далее. Эти строки с детства знакомы всем, но здесь будет говориться не о прекрасном мире поэтических сказок, а о зеркалах. Давно прошли те времена, когда зеркало считалось очень ценным предметом, а иметь его могли очень зажиточные и богатые люди. Ко…

Лучшее место для применения зелёного цвета и его оттенков – несомненно, спальня. Бледно-зелёные обои, постельное бельё нежной зелени успокоят нервы, дадут отдых глазам и попросту усыпят. Интерьер спальни можно разбавить «морской волной». Прекрасное сочетание. И медики не остались в стороне. По их мнению, зелёный цвет завоевывает жилые и производственные помещения по причине нехватки естественных цветов…

Время чтения: 3 минуты

Существуют чудесные технологии, благодаря которым вещество меняет свои свойства буквально на противоположные. В результате одного такого преображения хрупкое и звонкое стекло превращается в мягкую материю, обладающую новыми, потрясающими качествами. Это и есть так называемая стеклоткань.

Производство

Стеклоткань – это технический материал, который получается из стекловолоконных нитей, пропитанных так называемым замаслеванителем – эмульсией, содержащей парафин. Производство востребованных в народном хозяйстве технических тканей всегда регламентируются государственными стандартами. Стеклоткань не является исключением, она вырабатывается в строгом соответствии с ГОСТ 19907-83.

Рассмотрим подробнее, что же это такое, стекловолокно? Сырьём для материала является силикатное стекло с содержанием алюминия и бора. Его растапливают в специальных печах и продавливают через тончайшие отверстия-фильеры. Полученные волокна отличаются мягкостью, эластичностью и особой тонкостью. Их диаметр зачастую гораздо меньше человеческого волоса и составляет от 3 до 100 микрометров. Они невероятно легкие, например, вес 1м 2 стеклоткани Э3/2-100 равен всего 120 г. При этом они обладают невероятной прочностью. Поражает и длина волокон, составляющая 20 километров.

Крепко скрученные нити наматывают на бабины и отправляют в дальнейшую обработку на челночные или бесчелночные ткацкие станки, где различными способами плетения и создаётся стеклоткань.

Волокна тканного материала соединены в несколько нитей. Нетканое стекловолокно таких пучков не имеет: нити ложатся по одной.

Свойства стеклоткани

Материал обладает парадоксальными для тканей качествами.

• Невоспламеняемость и негорючесть. Стеклоткань выдерживает кратковременное воздействие открытого огня.
• Экологическая чистота и абсолютная нетоксичность.
• Химическая и биологическая инертность. Изделия выносят обработку щелочами и кислотами, они не гниют и не являются питательным субстратом для микроорганизмов.
• Невосприимчивость к ультрафиолетовым лучам.
• Беспримерная прочность, превышающая аналогичный показатель стальной проволоки.
• Долговечность, не знающая конкуренции.
• Отсутствие таких явлений, как механический износ и коррозия.

Виды материи и их использование

Марки стеклоткани отличаются различной устойчивостью к воздействиям химических веществ и высоким нагрузкам. На свойства материала во многом влияет способ переплетения нитей. Например, электроизоляционные ткани создаются полотняным плетением, конструкционные – полотняным и сатиновым, а фильтровальные ещё и саржевым методом. Итак, материал бывает следующих видов:

• Конструкционные – самые популярные, они идут на армирование стеклопластика и на производство надёжных конструкций в автомобильном, авиационном и судостроении.
• Ровинговые – лучшие материи для стеклорубероида. (Ровингом называют плоский жгут из стекловолокон, который получают сращиванием нескольких нитей.) Из них также делают корпуса яхт, катеров, автомобилей, детали летательных аппаратов.
• Изоляционные – востребованы при изготовления тепло-или гидроизоляции.

• Электроизоляционные – менее востребованная стеклоткань. Она идёт на производство печатных плат, фальгированных диэлектриков, а также на электроизоляцию теплопроводов.
• Базальтовые – выдерживают температуру до +700 о С.
• Кремнезёмные – наиболее термостойкие ткани, выдерживающие до +1200 о С. Их применяют в качестве покрывал при сварке, из них шьют средства первой защиты при пожаре.

Другие области применения

Кроме указанных областей, стеклоткань идёт на изготовление кровельных материалов: более дешёвых гладких и не деформирующихся, но более дорогих каркасных.

Используют для утепления и гидроизоляции домов, трубопроводов и автомобилей.

Из стеклоткани делают уникальные по прочности и конфигурации детали для аппаратов и станков.

В 1970-е годы цветное стекловолокно шло даже на украшение интерьеров. Тогда были весьма модными шторы, абажуры и торшеры из этой ткани.

Негорючесть материала служит основанием для использования стеклоткани на некоторых огнеопасных производствах и в наши дни.

Особенность утилизации

Стеклоткань – это нетоксичный материал, который можно утилизировать, как прочий строительный мусор. Однако при его измельчении в воздух попадает множество микрочастиц, способных вызвать зуд на коже, попасть в дыхательные пути и нанести вред здоровью. При утилизации стекломатерий следует соблюдать некоторые правила.

• Работу производить в перчатках и масках.
• Включать вытяжную вентиляцию.
• Минимизировать количество разрезов.
• Смачивать ткань при измельчении.
• Утилизированный материал должен находиться в герметичных пакетах, а рабочее место требует своевременной и тщательной очистки.

Этот необычный материал сегодня стал неотъемлемой частью нашей жизни. Путешествуем ли мы на поезде, летим ли на самолёте, передвигаемся на автомобиле или бороздим океанские просторы на круизном лайнере, кругом нам окружают предметы из стеклоткани или стеклопластика. Лёгкие, надёжные, экологичные изделия делают жизнь эстетичнее и комфортнее, а нашу планету – чище.

Прочность моноволокна £-стекла и S-стекла равна 3,4 и 4,5 ГПа соответственно. Стандартное отклонение примерно ±10 %. Приведенные значения являются усредненным результатом боль­шого числа отдельных измерений. Распределение значений прочно­сти в этих измерениях обычно подчиняется гистограмме (рис. 16.1), составленной фирмой «Оуэнз-Корнинг файбергласс». Полученные значения охватывают диапазон от близких к нулю (на нижнем участке гистограммы) до приближающихся к теоретически пре­дельным- 10,3 ... 13,8 ГПа (на верхнем участке). Причиной такого широкого разброса являются наличие дефектов в волокнах и воздействие на них различных факторов окружающей среды . Основным таким фактором является влажность. Атмосферная влага воздействует на дефектные места в волокне, особенно когда оно находится в напряженном состоянии, что приводит к росту

Трещин и окончательному разрушению волокна. Этот механизм коррозии под напряжением проявляется как при оценке статиче­ской усталости, так и при растяжении. Трещины в волокне раз­виваются из больших поверхностных дефектов, возникающих в процессе вытяжки или при последующем получении ровингов из волокон, а также из сравнительно небольших изъязвлений поверхности, которые могли образоваться при вытяжке или раз­виться под действием коррозии под нагрузкой или без нее. В стек­ловолокне, кроме того, могут быть внутренние раковины.

Результаты испытаний на растяжение стренг или пучков во­локна примерно на 20 % ниже, чем средние значения для моно­волокна. После разрыва отдельных волокон в пучке на оставшиеся волокна приходится большая нагрузка. В результате этого ито­говая прочность снижается. Фактически прочность стренги может быть рассчитана с высокой точностью по кривой распределения прочности моноволокна. Неодинаковое натяжение волокон внутри деформируемой стренги дает аналогичный прогрессирующий эф­фект разрушения.

По данным фирм, выпускающих стекловолокно, ровинги с боль­шим числом отдельных концов (одиночных нитей), но обычно не более 60, имеют примерно такую же удельную прочность, что и ровинги с единым концом (в виде жгута). Такой вывод основан на предположении, что при соединении отдельных стренг в ровинг дисперсии механических свойств существенно не возрастают.

Диаметр моноволокон - еще один параметр, влияющий на их предел прочности при растяжении. В опытах, проведенных в жестко контролируемых условиях, было показано, что проч­ность моноволокна не уменьшается при увеличении диаметра до максимальных для промышленного волокна размеров. Однако для практических целей совершенно очевидно, что прочность волокон большого диаметра ниже, чем у волокон с меньшим диаметром. Допустимые значения прочности регламентируются военными тех­ническими условиями і?-60346 на применяемый для намотки ровинг. Минимальное значение для ровинга из волокон £-стекла с диаметром G (0,09 ... 0,010 мм) составляет 1,93 ГПа. Для во­локон большего диаметра, т. е. до калибра Т (0,023 ... 0,024 мм), максимально допустимое значение предела прочности при растя­жении 1,38 ГПа.

Прочность волокна зависит также от метода испытания отвер­жденных композитов. При сохранении волокон в выпрямленном состоянии и их равномерном нагружении прочность однонаправ­ленных композитов не ниже или даже выше прочности нитей. При испытании волокон по методу «кольцо NOL» их прочность может достигать 2,76 ... 3,1 ГПа. С другой стороны, при более толстой намотке изделий большего размера максимальная проч­ность не превышает 2,07 ГПа. Значения прочности для таких конструкций ниже по ряду причин: повреждение волокон при намотке; нарушение центровки или плохая коллимация; неравно - 202
мерное натяжение слоев при намотке; изменение напряжения при переходе от внутренних слоев к наружным; появление случайных локальных напряжений.

Общий вывод заключается в том, что при определении проч­ности материала для расчета конструкций следует испытывать композит, а не само волокно. Сравнение с данными, полученными при испытании стренг, свидетельствует об эффективности метода их получения. Для определения истинного напряжения волокна в момент разрушения требуется детальный анализ напряжений.