Właściwości i zastosowania włókna szklanego

Włókno szklane to dość powszechny materiał na bazie piasku kwarcowego. Jest szeroko stosowany do produkcji materiałów budowlanych i konstrukcji high-tech. Przyjrzyjmy się bliżej cechom materiału, jego zaletom i wadom, a także zakresowi zastosowania.

Włókno szklane to włókno utworzone ze szkła. W tej formie szkło wykazuje niezwykłe właściwości – nie pęka, nie pęka, ale łatwo przybiera zakrzywiony kształt.

Nazywane są włosami Pele, ich skład chemiczny jest zbliżony do skał bazaltowych. Jednak pod względem właściwości fizycznych i technicznych nie można ich uznać za kompletne analogi nici szklanych.

Włókno szklane zostało po raz pierwszy wykonane przez przypadek - w przemyśle szklarskim wydarzył się wypadek, pod naporem powietrza roztopiona masa spęczniała i dzieliła się na cienkie elastyczne nitki. Dla inżynierów było to dużym zaskoczeniem, ponieważ szkło zwykle twardnieje po zestaleniu. Od tego momentu minęło ponad 150 lat. Przez ten czas technologia była wielokrotnie ulepszana, ale jej zasada pozostała niezmieniona.

Do produkcji włókna szklanego stosuje się piasek kwarcowy, podczas recyklingu używa się stłuczki szklanej - mogą to być pojemniki szklane, potłuczone szkło lub odrzucone produkty szklane uzyskane w warunkach produkcyjnych. Odpady z produkcji szkła podlegają w 100% recyklingowi. Prowadzi to do wykorzystania w produkcji materiałów nadających się do recyklingu – może to znacznie obniżyć koszt gotowego materiału i zachować ochronę środowiska naturalnego.

Technologia sprowadza się do wydmuchiwania najdrobniejszych nici z surowców. W tym celu surowce topi się w temperaturze 1400 stopni. Lepka masa wchodzi do jednostki formującej i jest przepuszczana przez wirówkę. Rezultatem jest wełna szklana z przemieszanymi włóknami. Na etapie wykańczania powstały półprodukt przepuszczany jest przez sito z mikroperforacją i wydmuchiwany pod wysokim ciśnieniem powietrza. Na wyjściu uzyskuje się nawet długie nici, które później służą jako surowce do tworzenia bardziej złożonych produktów.

Powstałe włókna mogą być dwojakiego rodzaju.

• Długie pasma - rozciągnięte na tysiące kilometrów, uzyskiwane są metodą ciągłą. Cienkie strumienie wypływają przez otwory, są chłodzone i nawijane na bęben. Zewnętrznie takie włókno przypomina jedwabną nić. W procesie ciągnienia nici przechodzą przez maszynę do zaklejania, są impregnowane klejami i plastyfikatorami. W wyniku tej obróbki powstają elastyczne włókna.
• Krótkie wątki - mają długość 35-50 cm, wyglądają jak filcowana wełna. Produkcja oparta jest na technice staple - roztopiona masa szklana jest wydmuchiwana parą lub gorącym powietrzem.

W zależności od grubości nici są:

• grube włókno - ponad 25 mikronów;
• pogrubiony - 12-25 mikronów;
• cienki - 4-12 mikronów;
• bardzo drobny - 1-3 mikrony.

Produkcja włókna szklanego podlega aktualnym GOST:

• do tkanin do celów budowlanych - GOST 19170-2001;
• do materiału izolacyjnego - GOST 19907-83.

Włókno szklane posiada szereg zalet, które decydują o jego powszechnym zapotrzebowaniu w różnych sektorach budownictwa i przemysłu.

• Materiał ma niską przewodność cieplną, dlatego do izolacji termicznej stosuje się wełnę szklaną. Wełna szklana ma najniższy wskaźnik – jej przewodność cieplna odpowiada 0,05 W/m*K. Dzięki temu latem pomieszczenie jest chłodne, a zimą ciepło nie opuszcza budynku.
• Włókno szklane jest odporne na kwasy i zasady. Charakteryzuje się zwiększoną obojętnością chemiczną, ponieważ prawie w całości składa się z piasku kwarcowego. Pod działaniem agresywnych roztworów nie zachodzi reakcja chemiczna, dlatego włókno szklane można z powodzeniem łączyć z dowolnymi materiałami budowlanymi i wykończeniowymi.
• Nici są bardzo wytrzymałe, gęstość odpowiada 2500 kg/m3. Jednocześnie nici są puszyste, dzięki czemu gotowy produkt ma dużą objętość w połączeniu z niską wagą.
• Włókno szklane jest często używane do produkcji sprzętu przeciwpożarowego. Jest to materiał żaroodporny o temperaturze topnienia 1200 stopni - takie ogrzewanie można zapewnić tylko przy bezpośrednim działaniu palnika. Teoretycznie możliwe jest stworzenie warunków, w których nastąpi pożar. Ale w tym przypadku palne spoiwa muszą być obecne we włóknie szklanym, co jest niezwykle rzadkie.
• Materiał ma niezwykłą strukturę. W nim przestrzeń między włóknami wypełniona jest mikroskopijnymi pęcherzykami powietrza. Osiąga to wysoki efekt dźwiękoszczelności.
• Włókno szklane jest odporne na odkształcenia i zużycie, dzięki czemu zachowuje swój pierwotny kształt przez wiele lat.
• Materiał jest elastyczny, cienki, ale elastyczny. Podczas transportu można go złożyć lub zwinąć w rolki - nie wpłynie to na wydajność płótna. Pozwala to zaoszczędzić miejsce w transporcie towarowym, a w konsekwencji obniżyć koszty transportu.

Jednocześnie włókno szklane ma swoje wady. Tak więc, gdy jest mokry, traci swoje właściwości użytkowe. Jednak po wyschnięciu są ponownie przywracane. Dlatego materiał można stosować tylko w połączeniu z niezawodną hydroizolacją.

Wartości liczbowe wymienionych parametrów fizyko-technicznych zależą bezpośrednio od technologii wytwarzania włókna, jego grubości, składu chemicznego oraz oddziaływania określonych czynników zewnętrznych.

Wśród prezentowanej różnorodności produktów z włókna szklanego można wyróżnić dwie grupy materiałów:

• 100% surowców;
• kompozyt - do kompozycji wprowadzane są dodatkowe składniki, dające określone właściwości użytkowe.

W zależności od tego włókno szklane produkowane jest w kilku rodzajach.

• Maty z wełny szklanej - takie produkty są szeroko stosowane w sektorze przemysłowym i budowlanym. Jest wymagany podczas instalacji do izolacji akustycznej i cieplnej. Konstrukcja mat polega na łączeniu kierunkowych nitek połączonych ze sobą w naturalny sposób. Produkty te są w 100% z włókna szklanego.

• Rolka wełny szklanej - pod względem składu i sposobu produkcji produkt ten jest absolutnie identyczny z matami, tylko produkowany jest w formie rolek. Ta forma jest uważana za bardziej praktyczną do wykonywania niektórych rodzajów prac termoizolacyjnych.

• Siatki z włókna szklanego - taki produkt służy do wykonywania zbrojenia różnego rodzaju powierzchni przy wykonywaniu prac naprawczych i wykończeniowych. Konstrukcja składa się ze splecionych ze sobą nici szklanych i poddanych specjalnym impregnacjom. Może być produkowany w arkuszach i rolkach.

• Taśma samoprzylepna produkowana jest na bazie siatki z włókna szklanego, do jego produkcji, na szklaną podstawę nakłada się spoiwo akrylowe lub silikonowane. Gotowy produkt charakteryzuje się wysoką wytrzymałością przy niewielkiej grubości, dobrą konserwacją i niewymagającym demontażu. Ta taśma służy do klejenia połączeń i szczelin między panelami blachy.

• Włókno szklane - pod względem funkcjonalności jest podobny do siatki, ale różni się gęstszym przeplataniem szklanych nici. Wykonywany jest przy użyciu technologii tkania. Stosowany w produkcji i elektrotechnice.

• Włókno szklane - uniwersalny kompozyt. Składa się z nici szklanych z dodatkiem żywic polimerowych. Jest formowany, dzięki czemu umożliwia produkcję szerokiej gamy części.

• Wzmocnienie z włókna szklanego - dobra alternatywa dla stalowych odpowiedników, w większości zastosowań może zastąpić metal.

Do produkcji wyrobów stosuje się włókno szklane kilku marek, wykonane według różnych technologii o różnych parametrach grubości i długości nici.

W zależności od rodzaju powłoki wszystkie rodzaje włókna szklanego są podzielone na kilka kategorii.

• Folia - najpopularniejszy rodzaj materiałów, w tym przypadku tkanina szklana pokryta jest folią aluminiową. Klejenie włókien do folii odbywa się poprzez ekspozycję w wysokiej temperaturze na główne składniki produktu. Taka folia nie rozwarstwia się, nie przepuszcza wody i chroni włókna szklane przed promieniami UV.

• Silikon - impregnowane jednostronnie lub dwustronnie silikonem. Co więcej, im grubsza powłoka, tym większa zdolność materiału do zatrzymywania wody i gazu. Takie produkty są odporne na fale wibracyjne i mają długą żywotność.

• Poliuretan - impregnacja zwielokrotnia odporność materiału na zużycie i substancje agresywne. Takie płótno służy do produkcji produktów o przeznaczeniu przeciwpożarowym.

• Fluoroelastomer - odporna wełna szklana, z powodzeniem odporna na działanie paliw i smarów oraz działanie wysokich temperatur. Stało się szeroko rozpowszechnione w lotnictwie i chemii.

• Pokryty grafitem- takie produkty muszą być wzmocnione drutem stalowym. Włókno szklane charakteryzuje się przepuszczalnością wody i pary, a po podgrzaniu nie wydziela toksycznych związków.

• Hydrofobizowany - tkanina z impregnacją hydrofobową i wysokimi właściwościami dielektrycznymi. Głównym celem takiego włókna szklanego jest ochrona przed agresywnym działaniem wody i prądu.

Jednym z najbardziej znanych producentów włókna szklanego w Rosji jest firma "TechnoNicol"... Produkuje wysokiej jakości materiały budowlane spełniające wszystkie normy europejskie. Przedsiębiorstwo wykorzystuje wszystkie zalety tkaniny szklanej przy tworzeniu konstrukcji termoizolacyjnych i dachowych, materiałów do izolacji głównych rurociągów i wielu innych produktów.

Jest bardzo poszukiwany Produkty BauTex Ortex... To wysokiej jakości włókno szklane wykonane w niemieckiej technologii. Produkt tej marki jest poszukiwany w budownictwie okrętowym i lotniczym oraz jest wykorzystywany do produkcji tworzyw sztucznych z włókna szklanego.

Tkanina szklana firmy "RATL" to praktyczna podstawa do prac dekarskich.

Ze względu na wyjątkowe właściwości techniczne i operacyjne włókno szklane jest poszukiwane w wielu różnych obszarach.

W budownictwie włókno szklane jest szeroko stosowane jako materiał izolacyjny do fundamentów, ścian, sufitów i podłóg. Służy do poprawy ochrony termicznej budynków mieszkalnych i przemysłowych, a także rurociągów. W tym celu stosuje się tafle szklane, maty i rolki waty szklanej.

Włókno szklane jest często używane do układania miękkich dachów, a także gęstych pokryć dachowych. W tym celu przędze szklane łączy się z dodatkami kompozytowymi.Rezultatem jest piękny materiał, który jest odporny na promienie ultrafioletowe, ciepło i wilgoć.

Do tworzenia obiektów budowlanych stosuje się włókno szklane - kompozyt na bazie włókna szklanego i komponentów polimerowych. Produkowane są z niego ochronne elementy architektoniczne oraz płyty termoizolacyjne.

Tapeta z włókna szklanego jest szeroko stosowana w pracach wykończeniowych, do tynkowania używana jest siatka.

Ogniotrwałe i niepalne włókno szklane jest często używane do izolacji pieców termicznych, sklepień grzewczych oraz wykładania kominów i kotłów ceramicznych.

Włókno szklane jest również wykorzystywane w budownictwie drogowym. Tkanina ułożona za pomocą wzmocnienia z włókna szklanego nabiera dużej wytrzymałości. Wytrzymuje duże obciążenia i nie pęka podczas użytkowania. Materiał ten jest bardziej praktyczny niż beton, a także zmniejsza wysokość warstwy asfaltu. Zastosowanie materiałów z włókna szklanego zapobiega powstawaniu wybojów, a tym samym zwiększa komfort jazdy po drogach, wydłuża czas między naprawami i przyczynia się do trwałości powłoki.

Pomimo szerokiego zastosowania w budownictwie, w ostatnich latach włókno szklane ustępuje pozycją wełny bazaltowej. Ta ostatnia znacząco wygrywa pod względem izolacji termicznej, jej włókna nie kruszą się i nie podrażniają skóry, błon śluzowych oczu i narządów oddechowych. Właśnie dlatego włókno szklane jest dziś używane głównie do izolowania rur.

Z włókna szklanego wykonane są z długiej nici, dzięki czemu nie kruszą się. Ich stosowanie jest całkowicie bezpieczne dla ludzi i zwierząt. Ponadto wyglądają efektownie i mogą stać się prawdziwą atrakcją wnętrza.

Dzięki stabilnej konstrukcji i wykluczeniu kruszących się części włókno szklane jest całkowicie bezpieczne dla ludzi. Dlatego jest często wykorzystywany do tworzenia protez i implantów, w tym stomatologicznych. Materiał jest poszukiwany w produkcji niektórych rodzajów sprzętu chirurgicznego.

Zastosowanie w tym zakresie potwierdza bezpieczeństwo materiału dla zdrowia. Tylko najmniejsze cząsteczki włókien i pyłu szklanego, które otaczają wełnę szklaną, a także powstają podczas piłowania włókna szklanego, mogą spowodować uszkodzenie. We wszystkich innych sposobach użytkowania materiał jest nieszkodliwy.

Włókno szklane jest poszukiwane w tworzeniu jednostek pływających, budowy samolotów i innych gałęziach przemysłu, w których kluczowymi czynnikami są łatwość konserwacji, odporność na korozję i przystępne koszty.

Włókno szklane służy do wykonywania futerałów na instrumenty, do pokrywania łodzi i łodzi oraz do elementów maszyn.

W zależności od parametrów nici z włókna szklanego produkowane są również inne produkty:

• urządzenia sanitarne - prysznice, szamba, a także miski do basenów;
• artykuły sportowe - kijki narciarskie, wiosła, spinningi i wędki;
• pojemniki do pakowania - pojemniki, kosze na śmieci;
• wszelkiego rodzaju rury do użytku domowego - uchwyty, anteny, maszty flagowe.

To nie jest cała lista obszarów, w których stosuje się włókno szklane. Z roku na rok zakres zastosowań materiału poszerza się coraz bardziej, obejmując nowe obszary działalności.

W życiu codziennym do izolacji przewodów w lampach stosuje się nici szklane, ponieważ materiał ten jest dielektrykiem. Tkanina z włókna szklanego jest wykonana z włókien szklanych i owinięta wokół przewodnika.

W przemyśle przędze szklane znajdują zastosowanie w następujących sytuacjach:

• uzwojenie drutu;
• izolacja uzwojenia transformatora;
• produkcja tablic elektronicznych;
• produkcja dielektryków foliowanych.

Bardzo poszukiwane są światłowody - długie włókna z włókna szklanego pokryte osłoną z PVC.

W razie potrzeby niektóre przedmioty z włókna szklanego można wykonać ręcznie w domu. Może to być wszystko, od żaroodpornego stojaka na czajnik po model samochodu, a nawet domową łódź - nic nie ogranicza Twojej wyobraźni.

Najprostszym sposobem jest zastosowanie technologii nakładania warstwa po warstwie włókna szklanego na gotowy model produktu, każda warstwa jest sklejana żywicą epoksydową. Ta metoda może być wykorzystana do wykonania zderzaka samochodowego, deski rozdzielczej, a nawet jednostki pływającej.

Aby ułatwić usunięcie zamrożonego produktu, model pokryty jest woskiem lub parafiną.

Po całkowitym utwardzeniu przedmiot obrabiany jest usuwany, cięty wzdłuż wymaganego konturu i szlifowany. W razie potrzeby w gotowym produkcie wycina się otwory.

Szerokie zastosowanie włókna szklanego i produktów z niego wykonanych stało się dostępne dzięki osiągnięciom nowoczesnego przemysłu w produkcji kompozytów i materiałów polimerowych. To produkt uniwersalny, spełniający wszystkie ówczesne realia. Posiada właściwości użytkowe najwyższej jakości materiałów.

Do czego służą tkaniny z włókna szklanego, zobacz następny film.