Стеклоткань

Виды стеклоткани по назначению и их применение

По назначению принято выделять конструкционные, электроизоляционные, базальтовые, ровинговые и кремнеземные стеклоткани. У них есть отличия и по характеристикам.Для изготовления конструкционных стеклотканей используются нити из специального алюмоборосиликатного стекла. Они скрепляются не только с помощью переплетения, но и покрываются парафиновой эмульсией, а затем прямым замасливателем. Такие стеклоткани находят свое применение в автомобиле-, судостроении и в некоторых других областях промышленности. Особую ценность для производства представляет сочетание высокой прочности и небольшой массы конструкционных стеклотканей.Электроизоляционные стеклоткани обладают высокой коррозионной устойчивостью в сочетании с превосходной прочностью. При этом они не воспламеняются и не проводят электричество, что сделало их лучшим материалом для создания печатных плат, диэлектриков (фольгированных), теплоизоляции труб. Также они применяются в качестве материала для изготовления стеклопластиковых конструкций, лодок, цистерн, различных труб.Базальтовая стеклоткань легко выдерживает температуры от -270 до +700 °С, что сделало ее незаменимой при создании огнезащитных материалов и теплоизоляции. Во многих отраслях промышленности базальтовая стеклоткань используется в качестве более экологичного аналога асбеста. В строительстве она может быть применена при кровельных и гидроизоляционных работах.Ровинговые стеклоткани – отличный материал для создания стеклорубероида, яхт, корпусов авто, летательных аппаратов, трубопроводов и т. п. Эти стеклоткани обладают великолепными антимагнитными свойствами, коррозионной устойчивостью, крайне низкой растяжимостью.Кремнеземные стеклоткани обладают наивысшей устойчивостью к высоким температурам. Они легко выдерживают +1000 °С, но могу противостоять и большей температуре, если она кратковременна. Также им не страшна радиация и повышенная влажность, при которых кремнеземные стеклоткани сохраняют свои электроизоляционные свойства. Это позволило использовать такие стеклоткани для создания специальных прокладок или перегородок, которые защищают от ядерного излучения, брызг расплавленных веществ и агрессивных сред.

Правила хранения стеклотканиХранить рулоны стеклоткани нужно в сухом прохладном месте. Допустимы температуры хранения до 35 °С, а влажность должна составлять не более 75%. Упаковку с рулона можно снимать только непосредственно перед использованием стеклоткани. Если упаковка была повреждена во время хранения, или влажность была большой, то перед использованием следует проверить стеклоткань на пригодность.

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:

  • Превосходная гибкость стеклоткани дает возможность ей гнуться, не повреждаясь, не разбиваясь, как стекло и обретать запрограммированную форму.При этом отлично работать при механических воздействиях;
  • Экологичность, не токсичный материал, так как в составе не присутствуют вредные ингредиенты;
  • Стеклоткань не горит, не воспламеняется при непродолжительном воздействии открытого пламени. Виды стеклоткани особого назначения обладают повышенной термостойкостью, что делает возможным использовать их как огнеупорный композит;
  • Механическая прочность превосходит данный показатель по сравнению с металлической проволокой. Для этого достаточно сравнивать коэффициенты равные отношению прочности к объемной массе материалов;
  • Диэлектрические свойства присущи благодаря отсутствию свободных зарядов, что делает возможным использование ее, как изолирующей материи;
  • Геометрическая устойчивость создается в силу мизерного линейного расширения, поэтому при колебании температур, материя держится стабильно;
  • Материя не восприимчива к гниению, ультрафиолетовым лучам, химстойкая, легкая, долговечная, возможно использование ее в роли теплоизоляции;

Что такое искусственные минеральные волокна?

Термин ИМВ является общим названием для широкого спектра изготовленных волокнистых материалов. Они имеют шерстяную консистенцию, обычно выполненную из расплавленного стекла, камня или шлака. Индивидуально они могут быть известны как стекловата, каменная вата или шлаковая шерсть в соответствии с материалами, из которых они изготовлены. Этот термин не включает встречающиеся в природе силикатные волокна, такие как асбест. Он также не включает искусственные органические волокна, такие как нейлон и искусственный шелк.

Читайте про: идентификацию ткани для изготовления одежды.

Существует множество разнообразных ИМВ. Используется минеральное волокно, изготовленное человеком:

  • как тепловая и акустическая изоляция зданий и технологических установок
  • для противопожарной защиты зданий
  • для изоляции труб
  • для высокоэффективной фильтрации
  • как замена асбеста, использование которого теперь запрещено
  • ИМВ обычно используется в изоляционных плитах, одеялах с целью термообработки, в качестве электрической изоляции и в армировании пластика и цемента.

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.

СвойстваСверхчистые  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.

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 SiO2–Al2O3–CaO–MgO.Коммерческое стекловолокно марки Е получают на основе системы SiO2–Al2O3–CaO–MgO–B2O3 или системы SiO2–Al2O3–CaO–B2O3. 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/см3) по сравнению со своим экологически чистым аналогом (2,62 г/см3). 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.

Виды материи и их использование

steklotkan-5
steklotkan-6

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.

ispolzovanie-2
ispolzovanie-4

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

Подготовка формы(антиадгезионная обработка)

Первой стадией при получении любого изделия в открытой форме является нанесение на ее поверхность антиадгезионного покрытия. Без этого деталь постоянно будет прилипать к форме.В мировой практике применяется много различных антиадгезионных материалов (табл. 1). Их выбор зависит от типа формуемой поверхности, заданной степени глянцевитости готового продукта и наличия или отсутствия вторичных отделочных операций (например, окрашивания).

Таблица 1. Методы нанесения и типы антиадгезионных покрытий.

Программа подготовки формы для промышленного применения начинается с тщательного машинного шлифования и полирования новой (не бывшей в употреблении) стеклопластиковой формы. После достижения необходимого блеска наносят несколько слоев (обычно три или четыре) пастообразного парафина. Каждый слой должен быть хорошо отполирован чистой салфеткой. После нанесения очередного слоя форма выдерживается до затвердевания парафина.Для облегчения съема готовых изделий на стадии обкатки формы периодически (после формования 1-4 шт.) на ее поверхность, поверх парафинового покрытия дополнительно напыляют поливиниловый спирт (ПВС).После каждого цикла формования формы всегда надо полировать. Дополнительный слой парафина наносится после каждых 1-5 или более циклов в зависимости от типа парафина и условий формования. При этом необходимо следить, чтобы не образовался избыток парафина на поверхности формы (о чем свидетельствует шероховатая или матовая поверхность деталей).Периодически, через каждые 10-20 деталей, форму чистят (для удаления всех остатков парафина и смолы) с помощью специального приспособления для зачистки форм.Тщательная подготовка формы — один из основных этапов цикла формования. Если он выполнен правильно, изделия будут иметь хороший внешний вид и легко извлекаться из формы. Если же этим этапом вообще пренебрегают или его сокращают, то будет страдать внешний вид изделий, причем при «зависании» детали в форме и невозможности ее извлечения приходится выбрасывать и деталь, и форму.

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 1м2 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.

Виды стеклоткани по переплетению

Свойства стеклотканей зависят от строения ткани, плотности переплетения, извитости пряжи, плотности исходной пряжи и от условий ткачества.Поверхностная плотность стеклотканей может составлять от 200 до 1800 г/м2. Плотность нитей в основе и утке определяется количеством нитей в 1см. ткани в продольном и поперечном направлениях соответственно. «Основа» — это пряжа, расположенная вдоль длины ткани, а «уток» перевивает ткань в поперечном направлении. Следовательно, плотность ткани, ее толщина и прочность при разрыве пропорциональны числу нитей и типу пряжи, используемой при ткачестве.Существуют различные виды переплетений основы и утка для создания прочных тканей. Варьируя вид ткани, можно создать разнообразные армирующие структуры, влияющие в определённой степени на свойства композитов из них. В ряде случаев применения стеклотканей требуются специальные виды переплетений.По виду переплетения стеклоткани принято разделять на полотняные, саржевые, сатиновые и многие другие, плетение которых соответствует видам плетения текстильных изделий. Простая ткань с полотняным переплетением, в которой уток проходит под каждой нитью основы и над ней, обладают самой высокой степенью устойчивости относительно проскальзывания пряжи и менее всего повреждается. Такая ткань стабильна как по плотности утка и основы, так и по расходу пряжи.Сеточное переплетение («рогожка»): два и более элементов основы переплетены двумя или более нитями утка. Эти ткани менее стабильны, чем ткани полотняного переплетения, но более гибки и легче принимают необходимую форму при выкладке.Саржевое («диагональное») переплетение создается переплетением одного или более элементов основы двумя или более элементами утка в правильном чередовании. В результате получают ткань с прямым или изломанным диагональным рисунком. Особенностью такой ткани является большая гибкость и лучшая драпирующая способность, нежели у тканей с полотняным или сеточным переплетениями.Саржевое ломаное 3/1-переплетение характеризуется тем, что одна нить основы перекрывается тремя нитями утка сверху и одной снизу с образованием нерегулярного рисунка. В результате получают гибкую ткань, хорошо приспосабливающуюся к любым формам выкладки.  Восьмиремизковое сатиновое переплетение: одна нить основы перекрыта семью нитями утка сверху и одной нитью снизу с образованием нерегулярного рисунка. В результате получают очень гибкую и удобную для различных выкладок ткань. Эта ткань, имеющая высокую плотность по утку и основе, обладает максимальной изотропной прочностью в композите.Другие переплетения, в которых использованы прочные нити основы и тонкие нити утка носят название однонаправленных. Такие ткани используются при создании композитов с высокой прочностью в направлении армирования.

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.

2020 textiletrend.ru

Свойства стеклоткани

steklotkan-1
steklotkan-2

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.

steklotkan-3
steklotkan-4

  • Электроизоляционные свойства. К тому же, ткань не подвергается магнитным воздействиям.
  • Термостойкость. Некоторые виды материи выдерживают температуру до 1200 оС.
  • Широкий диапазон рабочих температур. Ткань не теряет свойств при использовании её и в -200, и в +600оС.
  • Влагостойкость. Ткань не впитывает влагу, не растягивается и не разрушается под действием жидкостей.
  • Неизменность размеров при эксплуатации.
  • Приобретение высокой жёсткости при определённой обработке.

Из этой эластичной ткани шьют спецодежду, в которой легко, удобно и надежно работать. По гигроскопичности она схожа с вискозой.  В костюме из арселона можно не бояться ни огня, ни органических кислот и растворителей.

С уникальными качествами шерстепона можно ознакомиться

Другие области применения

ispolzovanie-1
ispolzovanie-3

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 в качестве штор на некоторых огнеопасных производствах и в наши дни.

Ссылка на основную публикацию