Список тематических статей

Стеклянные волокна

Понятие и получение стекловолокно

Это волокна или мононити, которые изготавливают из предварительно расплавленного неорганического стекла. Существует широкий ассортимент марок стеклянных волокон, так диаметр волокна может варьироваться в пределах от 0,1 до 100 микрометров, а длина достигать более 20 километров.  От геометрических параметров, в том числе зависят свойства волокна.

Непрерывное стеклянное волокно изготавливают методом фильерного формования из расплавленного стекла пучка тонких волокон с дальнейшей механической вытяжкой, замасливанием и намоткой получившейся нити на бобины на скорости от 10 до 100 м/с. Обычно количество отверстий в фильере лежит в диапазоне от 200 до 2000 шт.

Штапельное стекловолокно получают в одну стадию способом разделения струи жидкого стекла водяным паром, воздухом или другими нагретыми газами. Также существуют прочие, более редкие способы его получения.

Рис.1. Рубленое (шпательное волокно)

Холсты или ткани, произведенные из непрерывных волокон (стеклоткани) чаще всего скрепляют смолами или механическими способами.

Виды стекловолокна

Как было упомянуто ранее, существует два основных типа стеклянных волокон: непрерывное и шпательное. Первое обычно имеет больший диаметр (от 3 до 100 микрон) и длину (до десятков километров). Шпательное стекловолокно обладает диаметром от 0,1 до 20 микрометров и длиной от 10 до 500 миллиметров.

По своему внешнему виду стекловолокно похоже на природные волокна, например натурального или искусственного шёлка в случае непрерывного стекловолокна или измельченные нити хлопка или шерсти в случае шпательного волокна. При этом они резко отличаются по своим свойствам.

Свойства стекловолокна

Особенности рассматриваемых волокон зависят от их химической природы, но в общем случае можно отметить их высокую теплостойкость и диэлектрические характеристики, низкую теплопроводность, низкое термическое расширение, высокую химическую стойкость и физико-механические свойства.

Для некоторых видов волокна характерны следующие выдающиеся характеристики:

- Теплостойкость - выше 1000 °С.

- Удельное объёмное электрическое сопротивление - выше 1000 ом. См.

- Механическая прочность - 300-500 кгс/кв.мм.

При кратком механическом воздействии стекловолокно работает подобно упругому хрупкому телу по закону Гука до полного разрушения. В случае продолжительных воздействий нагрузок на волокна деформации растут. Стекловолокна больших диаметров имеют большее сопротивление изгибу и кручению, но меньшую прочность на растяжение. Важно отметить, что при высокой влажности и в водных растворах различной природы прочностные свойства стеклянных волокон уменьшаются и снижение может достигать 60 процентов. Однако, в случае удаления воды (сушки волокна) его прочности в определенных пределах, но не полностью, восстанавливается.

Применение

Стекловолокно по-прежнему широко применяется в современной промышленности в форме жгутов (ровингов), кручёных нитей, лент, тканей, нетканых материалов и в других видах. Основное назначение этих волокон – армирование других материалов и придание им ценных, прежде всего прочностных, свойств.

Рис.2. Конструкционное литьевое изделие из стеклонаполненного полиамида

Наиболее широко стекловолокно используется как упрочняющий агент в стеклопластиках, как слоистых листовых, так и армированных в массе, а также в прочих композитах. Кроме того, волокно распространено в производстве фильтрующих элементов и изоляторов в области электротехники.

Из самых распространенных армированных полимеров наиболее известен стеклонаполненный полиамид (ПА6, ПА6.6 и т.д.), поликарбонат и полипропилен. Полимеры могут наполняться как непрерывным, так и шпательным волокном. Причем в случае использования непрерывного варианта значения физико-механических свойств пластмасс обычно выше.