Interested Article - Стекловолокно

sigourney
  • 2020-07-29
  • 1

Для термина «волокно» см. также другие значения .
Пучок стеклянных волокон

Стекловолокно́ (стеклонить) — волокно или комплексная [ прояснить ] нить, формируемые из стекла . В такой форме стекло демонстрирует необычные для себя свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань .

Стекловолокна естественного происхождения встречаются в местах, где происходили извержения вулканов , и называются волосы Пеле . Они состоят из базальтовых пород, содержат включения кристаллов и по физико-механическим свойствам не являются аналогами стекловолокна .

Виды стекловолокна

Стекловолокно экструдируют из расплава стекла специального химического состава. Экструзия, как и в других случаях, производится путём продавливания расплава через прядильные фильеры . Исходный продукт, как и в других областях производства химических волокон , получается в виде бесконечных элементарных волокон ( филаментов ), из которых далее в процессе переработки формируются или комплексные нити (диаметр филаментов 3—100 мкм ( линейная плотность до 0,1 Текс )) и длиной в упаковке 20 км и более ( непрерывное стекловолокно ), линейная плотность до 100 Текс, или в стеклянные ровинги (продукты линейной плотностью более 100 Текс). В этом случае, как правило, продукт перерабатывается в кручёные нити (ровинги) на крутильно-размоточных машинах. Данные полуфабрикаты далее могут быть подвергнуты любым формам текстильной переработки в кручёные изделия (нити сложного кручения, шнуры , шпагаты , канаты ), текстильные полотна ( ткани , нетканые материалы ), сетки (тканые, специальной структуры).

Стеклянные наполнители для композитных материалов: слева вверху — шарики диаметром около 300 мкм, справа вверху — обрезки стекловолокна; снизу — образцы стеклоткани

Стекловолокна также могут выпускаться в дискретном ( штапельном ) виде. Также исходный стеклянный ровинг может быть переработан путём резки, рубки или разрывного штапелирования в дискретные (штапельные) волокна со штапельной длиной 0,1 (микроволокно) — 50 см, титр волокна в данном случае, как правило, ниже, чем филаментных нитей и соответствует диаметру 0,1—20 мкм. Основная масса штапельных стекловолокон перерабатывается в нетканые материалы ( кардные , иглопробивные, нитепрошивные, ) по различным технологиям (кардочесание, преобразование прочёса, иглопробивание, нитепрошивание, «вэт-лэйд»), стекловату, штапельную пряжу. По внешнему виду непрерывное стекловолокно напоминает нити натурального или искусственного шёлка , а штапельное — короткие волокна хлопка или шерсти .

Основная область применения стекловолокна и стеклотекстильных материалов, — использование в качестве армирующих элементов стеклопластиков и других композитов . Также стеклоткани могут самостоятельно использоваться в качестве конструкционных и отделочных материалов. В этом случае они зачастую подвергаются той или иной форме отделки, главным образом — пропитке связующим ( латекс , полиуретан , крахмалы , смолы . прочие полимеры ).

Производство

Непрерывное стекловолокно формуют вытягиванием из расплавленной стекломассы через фильеры (число отверстий 200—4000) при помощи механических устройств, наматывая волокно на бобину. Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Технологический процесс может быть осуществлён в одну или в две стадии. В первом случае стекловолокно вытягивают из расплавленной стекломассы (непосредственно из стекловарочных печей), во втором используют предварительно полученные стеклянные шарики, штабики или эрклез (кусочки оплавленного стекла), которые плавят в стеклоплавильных печах или в стеклоплавильных аппаратах (сосудах).

Производство штапельного стекловолокна

Штапельное стекловолокно формуют путём раздува струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами и другими методами.

Физико-механические свойства

Механические свойства волокон :

Волокно Плотность, 10 3 ·кг/м 3 Модуль растяжения, ГПа Предел прочности при растяжении, ГПа
E-стекло 2,5 73 2,5
S-стекло 2,5 86 4,6
Кремнезём 2,5 74 5,9

Свойства высокомодульных волокон и однонаправленных эпоксидных композиционных материалов:

Тип волокон Марка волокна Свойства волокон длиной 10 мм Свойства композиционных материалов
σ в E σ в E σ в / (pg), км
ГПа ГПа ГПа ГПа
Стеклянные ВМ-1 3,82 102,9 2,01 69,1 98
>> ВМП 4,61 93,3 2,35 64,7 114
>> М-11 4,61 107,9 2,15 72,6 98
Борные БН (сорт 2) 2,75 392,2 1,37 225,5 75
>> БН (сорт 1) 3,14 382,4 1,72 274,6 87
>> Борофил (США) 2,75 382,4 1,57 225,5 80
Органические СВМ 2,75 117,7 1,47 58,5 111
>> Кевлар-49 (США) 2,75 130,4 1,37 80,4 100

Объёмная доля наполнителя 60 %.

Механические свойства волокон:

Марка стекла Плотность
ρ, 10 −3 кг/м 3 		Модуль
упругости
Е, ГПа 		Средняя
прочность на базе
10 мм, ГПа 		Предельная
деформация
ε, %
Высокомодульное 2,58 95 4,20 4,8
ВМ-1 2,58 93 4,20 4,8
ВМП 2,46 85 4,20 4,8
УП-68 2,40 83 4,20 4,8
УП-73 2,56 74 2,00 3.6
Кислотостойкое 7-А

К сведению

Физико-механические свойства стекла

На предел прочности на растяжение стёкол влияют микроскопические дефекты и царапины на поверхности. Для конструктивных целей в основном применяют стекло с прочностью на растяжение 50 МПа. Стёкла имеют модуль Юнга около 70 ГПа.

См. также

Примечания

  1. Волосы Пеле // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. Аблесимов Н. Е., Земцов А. Н. Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты: от извержения до волокна. — Раздел 6.1.1. Терминология. — М.: ИТиГ ДВО РАН, 2010.
  3. ↑ Болтон У. Конструкционные материалы, металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. Карманный справочник / Пер. с англ. — М. : Додека-XXI, 2004. — 320 с. — (Карманный справочник). — ISBN 5-94120-046-3 .
  4. Б. Н. Арзомасов. Конструкционные материалы. — Машиностроение, 1990. — 688 с. — ISBN 5-217-01112-2 .
  5. Медведев В. В., Червяков А. Н. . 23 декабря 2010 года.
Источник —

sigourney
  • 2020-07-29
  • 1
  • Tags:

Same as Стекловолокно

The title for the last searches