Стеклянные волокна: Стеклянные волокна — Словарь терминов | ПластЭксперт

Стеклянные волокна — Словарь терминов | ПластЭксперт

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.

ХиМиК.ru — СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО — Химическая энциклопедия

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО (стекловолокно), искусственное волокно, формуемое из расплавл. неорг. стекла. Различают непрерывное стеклянное волокно-комплексные стеклянные нити длиной 20 км (и более), диаметром мононитей 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 мононитей 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 воздухом, паром, горячими газами 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 ткани, сетки, ленты на ткацких станках. Стеклянные ткани 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 м²-25-5000 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 скрепляют 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. прочность стеклянного волокна (по сравнению с исходным стеклом) объясняют по-разному: «замораживанием» изотропной структуры высокотемпературного расплава стекла или наличием прочного поверхностного слоя (толщина ок. 0,01 мкм), к-рый образуется в процессе формования вследствие большей деформации и вытяжки по сравнению с внутр. слоями.

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

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

Более высокую хим. стойкость по сравнению с А-стеклом обеспечивает С-стекло. Потеря массы волокон из таких стекол при обработке водой 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 прочность и повыш. теплостойкость.

Кварцевые стекла, состоящие более чем на 99% из SiO

2, используют в произ-ве жаростойких волокон, св-ва к-рых, в т. ч. диэлектрич. проницаемость и тангенс угла диэлектрич. потерь, мало меняются до 700 °С.

Дополнит. обработка пов-сти стеклянного волокна замасливателями и шлихтой приводит к ее гидрофобизации, снижению поверхностной энергии и электризуемости, снижению коэф. трения от 0,7 до 0,3, увеличению прочности при растяжении на 20-30%. Поверхностные св-ва стеклянного волокна и капиллярная структура изделия определяют малую (0,2%) гигроскопичность для волокон и повышенную (0,3-4%) для тканей.

В зависимости от толщины; плотности переплетения и вида поверхностной обработки стеклянные ткани 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, стеклопластиков, стеклянной бумаги и др. Как правило, А-стекло перерабатывают в штапельные волокна и используют в виде матов и плит для звуко- и теплоизоляции. Стекловолокнистые материалы благодаря высокой пористости имеют малый коэф» теплопроводности [0,03-0,036 Вт/(м·К)]. Ткани из С-стекла применяют в хим. пром-сти для фильтрации кислотных и щелочных р-ров, для очистки воздуха и горячих газов. Срок службы фильтров из стеклянного волокна значительно выше, чем фильтров из обычных текстильных материалов. Ткани из стекла А и E используют в производстве стеклотексто-литов.

Из высокопрочных волокон S-стекла получают композиты для самолето- и аппаратостроения. Кварцевые волокна являются высокотемпературными диэлектриками и жаростойкими материалами.

Для защиты от действия рентгеновского и радиоактивного излучения используют т. наз. многосвинцовые и многоборные стеклянные волокна. Оптические (светопрозрачные) стеклянные волокна применяются в произ-ве световодов и стекловолокнистых кабелей.

В промышленно развитых странах в 1990 общий объем выпуска непрерывного стеклянного волокна составил 2050 тыс. т, в т. ч. 875 тыс. т в США, 375 тыс. т в Японии. Объем произ-ва стеклянного волокна в 1989 в странах бывшего СССР 162 тыс. т.

Лит.: Стекло. Справочник, под ред. Н. М. Павлушкина, М., 1973; Бартенев Г. М., Сверхпрочные и высокопрочные неорганические стекла, М., 1974; Стеклянные волокна, М., 1979; Справочник по композиционным материалам, под ред. Дж. Любина, пер. с англ., кн. 1, М., 1988. В. И. Киселев.

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Свойства стекловолокна

Свойства стекловолокна

Стекловолокно представляет собой материал, состоящий из нескольких тонких волокон стекла . Этот продукт является одним из самых универсальных промышленных материалов, известных сегодня. Его механические свойства сопоставимы с другими волокнами, такими как углеродное волокно и полимеры. Стекловолокно используется в качестве армирующего агента для многих полимерных изделий, чтобы сформировать очень прочный и легкий материал, известный как . 0005 стекловолокно .

Стекловолокно обладает некоторыми уникальными преимуществами по сравнению с другими материалами благодаря своей толщине, весу и прочности . Обладая таким широким диапазоном свойств, этот материал может удовлетворить проектные и проектные задачи во многих отраслях промышленности.

Свойства стекловолокна 

• Высокая прочность на растяжение. Стекло обладает большей прочностью на растяжение, чем стальная проволока того же диаметра, при меньшем весе.

• Размерная стабильность. Стекловолокно не чувствительно к колебаниям температуры и влажности. Имеет низкий коэффициент линейного расширения.

• Высокая термостойкость. Стеклоткани сохраняют 50% прочности на растяжение при комнатной температуре при 370°С, 25% при 480°С, температуру размягчения 845°С и температуру плавления 1135°С.

• Хорошая теплопроводность. Стекловолокно является отличным теплоизолятором из-за высокого отношения площади поверхности к весу. Это свойство делает его очень полезным в строительной отрасли.

• Высокая огнестойкость. Поскольку стекловолокно является минеральным материалом, оно негорюче. Он не распространяет и не поддерживает пламя. Он не выделяет дыма или токсичных продуктов при воздействии тепла.

• Хорошая химическая стойкость. Стекловолокно обладает высокой устойчивостью к воздействию большинства химических веществ.

• Выдающиеся электрические свойства. Стекловолокно обладает высокой диэлектрической прочностью и низкой диэлектрической проницаемостью. Это отличный электрический изолятор даже при небольшой толщине.

• Диэлектрическая проницаемость. Это свойство стекловолокна делает его пригодным для электромагнитных окон.

• Совместимость с органическими матрицами. Стекловолокно может различаться по размеру и способно сочетаться со многими синтетическими смолами и некоторыми минеральными матрицами, такими как цемент.

• Высокая прочность. Стекловолокно не подвержено воздействию солнечных лучей, грибков и бактерий.

• Негниющий. Стекловолокно не гниет и не подвергается воздействию грызунов и насекомых.

• Высокая экономичность. Это экономичный выбор по сравнению с аналогичными материалами.

Благодарим вас за то, что вы нашли время прочитать наш блог. Если вы думаете об обучении за границей, взгляните на нашу степень магистра в области композитов.

 

В PFH мы позаботимся о том, чтобы вы получили высококачественное образование, максимально используя опыт обучения за границей!

9Стекловолокно 0000 AR для GFRC

Найти продукты и производителей

Найти смеси GFRC

С исходными волокнами из E-стекла долговечность была большой проблемой, поскольку стекло разрушалось и теряло прочность. Стекловолокно, используемое в GFRC с 1970-х годов, представляет собой щелочестойкое стекло, и проблема долговечности в основном исчезла. Несколько вещей, которые вы должны знать о стекловолокне AR:

Волокна распределяются по всей бетонной смеси. MeldUSA в Роли, Северная Каролина

Рубленые волокна имеют длину всего ½ дюйма. Богатые волокна и системы

• Существует несколько производителей просветляющего стекловолокна, в том числе NEG America, Nycon и Owens Corning. Компания Owens Corning недавно купила предприятие Saint-Gobain по производству стекловолокна Vetrotex (Cem-FIL) и передала продажи и маркетинг своего волокна для армирования бетона (включая стекловолокно AR) компании Rich Fibers & Systems, принадлежащей Continental Marketing.
• Щелочестойкость стекловолокна AR является результатом добавления в стекло циркония (оксида циркония) — лучшие волокна имеют содержание циркония 19% или выше.
• Волокна, используемые для столешниц, облицовки каминов и других декоративных элементов, отличаются высокой целостностью (это означает, что нити не распадаются на отдельные нити) и обычно имеют длину ½ дюйма (13 мм) или комбинацию 13, 19, и 25 мм.
• «Прядь может содержать от 50 до 200 нитей», — сказал Майкл Драйвер, руководитель подразделения Nippon Electric Glass America. «Это то, что дает вам псевдопластичность. Поскольку вы не фиксируете каждую нить, вы получаете вытягивание волокна, и это то, что обеспечивает пластичность. Прочность на растяжение стекловолокна выше, чем у стали и модуль упругости в 3 раза больше, чем у бетона, поэтому, когда вы подвергаете бетонную систему нагрузке, стекло поглощает энергию и не позволяет ей треснуть Полипропиленовое волокно отлично подходит для уменьшения растрескивания при пластической усадке, но оно не может остановить растягивающие напряжения в затвердевшей бетон — он не может перестать трескаться. Со стеклом вы действительно не получаете никакого удлинения — если оно выходит из строя, это скорее хрупкое разрушение. Предел текучести и предел прочности в основном одинаковы. Некоторые люди считают это плохим но это означает, что вы просто проектируете, чтобы оставаться в пределах предела текучести».

Волокнистый ровинг в катушке должен быть измельчен с помощью пистолета-резака по мере смешивания и нанесения GFRC. Rich Fibers & Systems

Стеклянная пластина не подвержена коррозии и имеет более высокую прочность, чем сталь. Паучья рейка

Стекловолокно
• AR также доступно в виде ровинга, который представляет собой катушку непрерывной длины из нескольких нитей стекловолокна, скрученных вместе (обычно 28 нитей в ровинге по 200 нитей на прядь). При обычном распылении GFRC эта ровница подается в пистолет-измельчитель, который отрезает волокна до определенной длины, когда они смешиваются с бетоном во время его распыления.
Стекловолокно
• также доступно в виде холста, представляющего собой волокнистую ткань. Его помещают в места, которые могут иметь склонность к растрескиванию. «Наш холст не тканый, — сказал Драйвер, — волокна уложены друг на друга и склеены с помощью органического вещества».
• Другим армирующим стекловолокном для бетона и раствора является решетка.