Стекловолокно: что же это такое? Эксплуатационные свойства стекловолокон.

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 .

Продолжение таблицы 1.3

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 .

Все большую популярность в современном строительстве приобретают инновационные Что представляет собой стекловолокно для авто и почему оно получило такое широкое распространение? Эти вопросы достаточно актуальны в настоящее время.

Современный композит представляет собой материал, который состоит из целого ряда компонентов. Проще говоря, он является не монолитным веществом, а смесью самых разнообразных элементов. Композит состоит из матрицы, представляющей собой пластичную основу, наполненную слоями большого количества материалов.

Какое преимущество имеет стекловолокно для авто перед всеми остальными современными материалами? Прежде всего, оно является очень прочным и жестким, но вместе с этим довольно легким и эластичным материалом. Стекловолокно количественно и качественно превосходит каждый из компонентов. Если композиты применить в автомобильной отрасли, то конструкция приобретет прекрасные механические свойства, и это ни в коем случае не отразится на ее весе.

Стекловолокно и эпоксидная смола

При объединении вышеуказанных компонентов получается один из лучших современных композитов - стеклопластик. В настоящее время это наиболее популярный и распространенный материал, который применяют в автомобильных системах.

Некоторое время назад большинство самых разнообразных деталей изготавливали из металла или пластмассы. Но, как показывает практика, проверки временем и критики не выдержал ни тот, ни другой материал. Любые изделия, изготовленные из металла, отличались довольно большим весом и часто выходили из строя вследствие возникновения коррозионных процессов, а вот кузов из стекловолокна зарекомендовал себя только с положительной стороны, даже при длительном использовании полностью исключается появление ржавчины.

Что касается пластмассы, то она, наоборот, слишком ломкая, хрупкая и не способна выдерживать значительные нагрузки, но характеризуется небольшим весом. Открытие стеклопластика все кардинально изменило.

Внутреннее строение стеклопластика

Современный материал стеклопластик представляет собой эпоксидное стекловолокно, основой которого является наполнитель из ткани, обработанный смолой. Каркас материала создает именно волокно, отвечающее также за уровень качества детали, изготовленной из стеклопластика. Основными критериями этого вещества являются степень стойкости при изгибе или разрыве и уровень прочности.

Эпоксидная смола является связующим компонентом. Именно она определяет эксплуатационные свойства стеклопластика, например, антикоррозионную стойкость, теплопроводность, упругость и диэлектрические показатели. Стекловолокно и эпоксидная смола образуют уникальную структуру, которая позволяет иметь столько преимуществ перед всеми остальными материалами.

Технология производства эпоксидного стекловолокна

Промышленное производство стеклопластика осуществляется либо в одну, либо в две стадии. При проведении технологического процесса стекловолокно вытягивается непосредственно из расплавленной стеклянной массы. Если же производство материала проводится в два этапа, то сначала делаются небольшие части оплавленного стекла или же своеобразные стеклянные шарики. Они расплавляются, после чего к полученной стеклоткани добавляется смола. Благодаря данной технологии бампер из стекловолокна получается намного прочнее, чем из пластмассы.

Преимущества материала

Стекловолокно имеет довольно много важных преимуществ перед всеми остальными аналогичными материалами. Рассмотрим их:

• влагонепроницаемость;
• небольшой вес;
• простота укладки;
• стойкость к воздействию окружающей среды;
• стоимость (выбирая стекловолокно, цена которого - около 100 руб. за 1 кв. метр, вы значительно удешевляет ;
• высокий уровень теплоизоляции;
• продолжительный срок эксплуатации - до 50 лет;
• низкая степень теплопроводности;
• быстрота монтажа.

Стекловолокно широко используется в разных сферах. Тем не менее, основное применение этот материал нашел в автомобильных системах. Здесь из него производят кузов, бампер и другие детали.

Технология ремонтных работ

Стекловолокно для авто - наиболее подходящий материал, особенно если необходимо выполнить ремонт кузова. Для этой работы главное - в точности соблюдать технологию.

1. Кузов необходимо очистить от краски, для этого можно воспользоваться специальной смывкой.
2. После этого вырезается кусок стекловолокна, размеры которого должны соответствовать поврежденному месту.
3. Следующим этапом будет подготовка эпоксидной смолы. Надо подобрать специальную емкость, добавить отвердитель и хорошо перемешать.
4. Поврежденное место на кузове обрабатывают смолой.
5. После этого наклеивают стекловолокно и опять покрывают смолой. Этот процесс очень длительный, так как необходимо тщательно обработать всю поверхность.
6. Последний штрих - финишная пропитка смолой с помощью валика хаотичными движениями.

Возможности стекловолокна

Многие водители предпочитают самостоятельно экспериментировать со стекловолокном, изготавливая из него новые детали. Однако сформировать его достаточно сложно. Для этого рекомендуется использовать стекломаты. Такой процесс не потребует больших вложений. Стекловолокно (цена, повторимся, - от 100 рублей) чаще всего обрабатывают гелькоутом, стоимость которого не превышает 400 р. за один килограмм. Наносят его кисточкой или краскопультом, и после этого формируют необходимую плоскость.

Почему стекловолокно?

В настоящее время большинство производителей предлагает потребителям стекловолокно для авто разных марок, исходя из их функционального назначения. На современном строительном рынке данный материал составляет достойную конкуренцию другим видам, которые еще до недавнего времени прочно занимали ведущие позиции, например, стеклу, бетону, металлам и их сплавам, керамике и древесине. По своим основным характеристикам и свойствам ни один из этих материалов не способен сравниться со стекловолокном.

Благодаря его использованию детали автомобиля приобретают высокую прочность: если машина постоянно используется зимой, то ее детали, изготовленные из стеклопластика, спокойно выдерживают разные климатические условия. Стоит добавить, что данный материал, как и нержавеющая сталь, совершенно не поддается ни гниению, ни коррозии. Именно благодаря его изобретению появилась уникальная возможность продлить срок эксплуатации автомобилей на несколько десятков лет, поскольку такие детали на протяжении долгого периода времени не требуют никакой антикоррозионной обработки.

Содержание статьи:

Стекловолокно - это нити, которые получают из расплавленного стекла или его производных. В сложном технологическом процессе волокна преобразуются в материал, который имеет уникальные нехарактерные для традиционного стекла свойства. Он не разбивается от ударов, легко гнется и имеет много разновидностей. Это стекловата, стеклохолст, стеклоткань, стеклопластик и стеклянная сетка. Обладая всеми характеристиками стекловолокна, они всегда востребованы в строительстве и часто применяются при отделке и ремонте стен.

Основные разновидности стекловолокна

Стекловолокно является полуфабрикатом для производства акустических, теплоизоляционных и отделочных материалов. Сырьем при изготовлении стекловолокна для стен служит стеклянный бой или шихта, содержащая известняк (доломит), кварцевый песок и соду (сульфат натрия). Все это плавится в специальных печах, а затем из массы, находящейся в полужидком состоянии, вытягиваются тончайшие нити.

Полученное волокно по способу производства можно разделить на два вида:

• Длинные нити . Вытянутые на тысячи метров нити получают непрерывным способом. Расплавленная масса, вытекая струйками через специальные отверстия фильера, наматывается на вращающийся барабан. Струйки вытягиваются при этом в волокна и остывают. Волокна получаются очень тонкими и напоминают шелковую нить. После вытягивания они проходят через замасливающий аппарат, где увлажняются застывающими эмульсиями, содержащими в основе клеящими веществами (желатин, декстрин или крахмал) и пластификаторами. Они придают волокну гибкость для последующей переработки.
• Тонкие и короткие нити . Нити длиной 30-50 мм, похожие на шерсть, изготавливают штапельным способом. Он предусматривает раздув расплавленной стеклянной массы воздухом или паром.

Стекловолокно различается по диаметру нитей: толстое волокно имеет диаметр более 25 мкм, соответственно утолщенное - 12-25 мкм, тонкое - 4-12 мкм, супертонкое - 1-3 мкм, ультратонкое - менее 1 мкм.

Ткани, изготовленные из особо тонких волокон, служат в качестве фильтров для химического производства. Из тонкой стеклоткани изготавливают спецодежду, необходимую для работников химической отрасли и горячих цехов.

Волокна любого вида используются при получении стеклопластика, который часто служит защитным покрытием стеновых панелей либо применяется для изготовления более сложных форм.

Волокно в виде стеклохолста или сетки применяют в качестве армирующего материала, который придает дополнительную прочность поверхности строительных конструкций и предупреждает развитие трещин.

Плиты, изготовленные из коротких штапельных волокон, используются для утепления стен, перекрытий и кровель домов. Кроме этого, этот материал обладает звукоизолирующими свойствами.

На основе стекловолокна изготавливают влагостойкие обои для стен - превосходный отделочный материал.

Достоинства стекловолокна

1. Теплоизолирующие свойства материалов, изготовленных на основе волокна, превосходны. Частицы утеплителя удерживают воздух, который в закрытом пространстве сам по себе является отличным изолятором. Поэтому стекловата, расположенная в стеновой конструкции, надежно защищает помещение от летней жары и зимнего холода.
2. Защита помещений от шума. Материалы обладают звукопоглощающими свойствами, которые зависят от толщины плит.
3. Упругость материала. Стекловолоконные изделия не слеживаются, их можно без боязни транспортировать в рулонах или плитах на значительные расстояния.
4. Экологическая чистота. Волокно не выделяет вредных для здоровья веществ, а потому абсолютно безопасно.
5. Материал не горюч, от воздействия огня он не выделяет токсичных веществ.
6. На поверхности утеплителей не появляется плесень.
7. Стекловолоконные материалы, не деформируясь, превосходно выдерживают старение.

Особенности использования стекловолокна для стен

Все эти свойства позволяют успешно использовать волокно в виде различных изделий, созданных на его основе, для утепления, армирования и декора стен способами, которые мы рассмотрим ниже.

Малярная сетка для стен

На первом этапе работ выполняется очистка поверхности от старой отделки, удаление пятен и пыли. Неровности поверхности более 20 мм выравниваются штукатурным раствором. После его высыхания стены нужно загрунтовать для понижения их влагопоглощения.

Следующий этап - это нанесение на поверхность слоя шпаклевки и монтаж малярной сетки. На свеженанесенную шпаклевку укладываются полотна сетки внахлест около 10-15 см. Затем при помощи шпателя или терки ее утапливают в гипсовую смесь на 2/3 глубины и дают шпаклевке высохнуть.

На третьем этапе работ поверх сетки наносится финишный слой шпаклевки, который также должен высохнуть в течение 12-24 часов. После этого поверхность стены шлифуется наждачной бумагой. Полученное армированное покрытие не растрескивается, поэтому вполне подходит для дальнейшей отделки обоями или лакокрасочными материалами.

Малярный стеклохолст для стен

Гладкий стеклохолст широко используется на стенах, склонных к растрескиванию, и предотвращает появление щелей на финишной отделке, армируя поверхность и укрепляя основание.

Стеклохолст можно использовать вместо обоев. Для его монтажа применяется специальный клей, который поступает в продажу в готовом виде. Стены необходимо предварительно подготовить: очистить, выровнять и загрунтовать. Оклеенную поверхность шпаклевать необязательно, можно обработать ее жидким клеем, а после его высыхания покрасить. Обновлять стекловолокно под покраску стен можно до двадцати раз, меняя его цвет и придавая нужную фактуру финишному слою.

Несмотря на малую толщину, стеклохолст не боится нагревания, воды и химических веществ. При этом он свободно пропускает воздух, обеспечивая отсутствие плесени на стенах. Выгода использования этого материала очевидна: он вдвое дешевле стеклообоев, являясь при этом абсолютно экологически чистым изделием.

Кроме этого, стеклохолст имеет другое преимущество: стоимость его наклейки меньше в два раза, чем использование малярной сетки в комбинации со шпаклевкой. Тем более что толщина покрытий существенно различается. Толщина слоя стеклохолста составляет чуть более 0,2 мм, а шпаклевки с сеткой - 4 мм.

При раскрое стеклохолста мелкие частицы стеклянных волокон могут поранить руки. Поэтому работать с этим материалом следует в перчатках. Чтобы исключить попадание таких «осколков» на кожу тела, в глаза и органы дыхания, необходимо пользоваться плотной спецодеждой и защитными очками.

В одном рулоне шириной 1 м имеется 25 или 50 м 2 материала. Стоимость стеклохолста составляет 500-800 руб./рулон.

Стекловата для стен

Стекловата используется для теплоизоляции наружных стен зданий и звукоизоляции внутренних перегородок. Утеплители, изготовленные из штапельного волокна, негигроскопичны и обладают химической стойкостью. Благодаря отсутствию запаха и специальной противогнилостной обработке материала на изолированных стенах не появляются вредители, грибок и плесень.

Стекловата не горит, а при воздействии огня не выделяет токсинов. Ее тонкие и длинные (до 150 мм) волокна успешно поглощают звуковые волны и обеспечивают эффективную защиту помещений от шума.

Звукопоглощающий стекловолоконный утеплитель выпускается в виде матов, свернутых в рулоны или в форме плит. Маты имеют некоторое преимущество при монтаже. Они позволяют выполнять изоляцию стен более широкими участками с меньшим количеством стыков, чем при утеплении плитами.

В процессе производства стекловата часто оснащается слоем дополнительного покрытия, которое придает утеплителю полезные свойства. В качестве таких покрытий используется стеклохолст, фольга и прочие. Например, фольгированный слой утеплителя отлично отражает тепло от стен внутрь помещения, не пропуская холода снаружи. Поэтому этот материал часто используется для изоляции банных парилок и саун.

При строительстве домов стекловата применяется:

• В качестве слоя утеплителя навесных вентилируемых фасадов;
• В системах внутреннего утепления ограждающих конструкций;
• В системах с утеплителем, расположенным внутри стен: трехслойные железобетонные панели, «сэндвич» - панели с обшивкой из металла или слоистая кладка.

Предварительно по проекту на стенах устанавливаются крепежные элементы панелей. Плиты утеплителя могут располагаться вне зависимости от разметки кронштейнов, так как их можно проводить сквозь крепеж, выполнив в утеплителе крестообразный разрез.

После монтажа кронштейнов плиты утеплителя прикладываются к стене и фиксируются на ней пластиковыми дюбелями «грибок» по пять штук на каждую. Утеплитель создает на стене практически бесшовное покрытие благодаря упругому распору изделий, который достигается их прижатием друг к другу усилием руки. Толщина утеплителя выбирается в зависимости от климатической зоны и составляет в среднем 10-20 см.

Для утепления стен изнутри помещения предварительно изготавливается деревянная или металлическая обрешетка из бруса или алюминиевого профиля. В ее ячейки укладывается теплоизолятор в виде стекловолоконных плит. Затем он укрывается пароизоляционной мембраной и обшивкой выбранного типа, которая крепится к обрешетке. Это может быть ДСП, фанера, вагонка, гипсокартонные листы и прочие материалы.

Стеклопластик для стен

В первом случае стеклоткань, которая непрерывно сматывается с рулона, поступает в пропиточную ванну, после нее на отжимных валиках удаляется избыток клеящего вещества. Пропитанные полимером листы прессуются и выдерживаются в сжатом состоянии до затвердения состава. После этого специальными ножами производится резка листов.

В другом случае формование изделий производится методом напыления. При этом на подготовленную форму с использованием пистолета-распылителя наносятся одновременно полиэфирная смола и стеклянные рубленые волокна. Таким способом можно напылять стеклопластик на стены и потолки для улучшения акустики помещений: звукозаписывающих студий или концертных залов.

Стеклопластик обладает небольшим удельным весом, низкой теплопроводностью, влагостойкостью и прочностью стали. Его можно изготавливать любой формы, толщины и цвета, а применение специальных смол делает материал негорючим и экологически чистым. По массе готовые изделия состоят на 60% из смолы и на 40% из стекловолокнистого наполнителя.

Листовой стеклопластик используют в качестве декоративного и облицовочного материала. Длина листов составляет 1000-6000 мм, ширина - до 1500 мм, а толщина - от 1-2,5 мм. Непрозрачные стеклопластики образуют наружный лицевой слой навесных стеновых панелей. При использовании пигментов ему могут придаваться необходимые декоративные свойства.

Стеклопластик можно красить, покрывать натуральным шпоном, ПХВ пленкой. Он отлично поддается механической обработке: пилится, сверлится и т.д. Однако этот процесс сопровождается появлением канцерогенной пыли, въедающейся в кожу. Поэтому при работе с этим материалом следует использовать средства защиты.

Стекловолокнистые обои

Кроме этого, обои обладают и другими замечательными свойствами:

1. Это абсолютно натуральный продукт, обои не содержат никакой «химии».
2. Поддерживают чистый микроклимат в помещении, позволяя стенам «дышать».
3. Противодействуют появлению плесени и не накапливают электричество, а значит и пыль.
4. Высокая экономичность обоев: учитывая их тридцатилетний срок эксплуатации, покрытие можно до 20 раз перекрашивать в различные модные цвета.
5. Противопожарные свойства стекловолокнистых обоев уникальны: это единственный материал из всех видов аналогичных покрытий, который не горит после его наклейки на стены.
6. Возможность наносить на такие обои краску предоставляет дизайнерам широчайшее поле деятельности, начиная от простой трафаретной техники и заканчивая живописными картинами на стене.

Материал можно клеить на кирпичную кладку, бетон, ДСП, гипсокартонную поверхность, а также металл и дерево. При подготовке стен нужно обязательно заделать на них трещины, а затем загрунтовать жидким раствором обойного клея. Для выравнивания и армирования стен можно использовать «паутинку».

Для оклейки стен стекловолокном в виде обоев используется специальный клей, совместимый с основным материалом, например, Wellton или Oscar. Клей наносится только на стену, а полотна клеятся встык. После монтажа обоев перед их окраской необходимо выждать время для высыхания покрытия.

Красить стеклотканевые обои следует два раза с перерывом более 12 часов. Для окрашивания лучше выбрать глянцевые латексные краски.

Стекловолоконные панели для стен

Наружная поверхность панелей в процессе изготовления окрашивается в различные цвета и может быть текстурирована под древесину. Сайдинг обеспечивает фасаду вентиляцию, предотвращая сырость на стенах и появление плесени. Между профилями каркаса облицовки может укладываться утеплитель. Ширина панелей - 280 мм, их длина зависит от условий монтажа и перевозки.

Монтаж панели из стекловолокна для стен производится на обрешетку либо непосредственно на поверхность, если она ровная. Обрешетка выполняется из деревянных реек сечением 25х80 мм. Для горизонтального расположения сайдинга рейки крепятся к стенам вертикально. Шаг между ними составляет 50-60 см. Свободное пространство можно заполнить утеплителем. Крепление панелей между собой производится с помощью специальных замковых соединений, предусмотренных конструкцией изделий. На обрешетке панели фиксируются гвоздями или шурупами.

Стекловолоконные панели для внутренней облицовки стен имеют толщину 20 мм. Для удобства влажной уборки их лицевую часть покрывают ПХВ пленкой, а тыльную сторону - войлоком. Изделия используют в бассейнах, кухнях, ванных комнатах. У плит, покрытых стеклотканью, повышается влагостойкость, ударная прочность и звукопоглощение. Эти свойства обеспечивают их использование в спортивных залах, коридорах и офисах. Стеновые панели, имеющие лицевой слой, изготовленный из стекловойлока, применяют в кинотеатрах, ресторанах и лекционных залах.

Большую популярность в последнее время приобретают стекловолоконные светопрозрачные панели типа Kalwall. Конструкции из таких панелей легко выдерживают экстремальные условия погоды и сильную ветровую нагрузку. Поэтому этот материал можно использовать при строительстве в любых климатических регионах.

Главным достоинством таких панелей является способность пропускать свет, благодаря чему ими можно успешно заменить традиционное хрупкое стекло. Небьющиеся и легкие панели часто имеют криволинейные формы и служат для заполнения стен, дверей и панорамных окон.

Как использовать стекловолокно для стен - смотрите на видео:

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.

Табл. Свойства стекловолокон произведенных из различных марок стекла.

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.