главная > справочник > химическая энциклопедия:

Стеклянное волокно

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

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 стеклянное волокно 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 свойствами волокнообразующего стекла, из которого 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 стеклянное волокно приведены в табл. 2.

Повыш. прочность стеклянное волокно (по сравнению с исходным стеклом) объясняют по-разному: "замораживанием" изотропной структуры высокотемпературного расплава стекла или наличием прочного поверхностного слоя (толщина ок. 0,01 мкм), который 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 растворах ПАВ прочность С. в. снижается на 50-60%, но частично восстанавливается после сушки.

Из высокощелочного А-стекла получают волокна, которые 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 растворами-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 SiO₂, используют в произ-ве жаростойких волокон, свойства которых, в т. ч. диэлектрич. проницаемость и тангенс угла диэлектрич. потерь, мало меняются до 700 °С.

Дополнит. обработка пов-сти стеклянное волокно 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 свойства 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. промышленности для фильтрации кислотных и щелочных растворов, 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 стеклотекстолитов.

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 стеклянное волокно Оптические (светопрозрачные) стеклянное волокно 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.