- Главная
- Информация
- Материалы. Описание, характеристики
- Стекловолокно и изделия из него
Стекловолокно и изделия из него
Стекловолокном называют волокно, изготовленное из расплавленного стекла.
Стекловолокно обладает редким сочетанием свойств: высокой прочностью при растяжении и сжатии, негорючестью, нагревостойкостью, малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию. Из него изготовляют материалы с высокими электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами и механической прочностью. На основе стекловолокнистых материалов изготавливаются различные виды изделий, которые успешно заменяют традиционные материалы,а также, имеют только им присущие области применения.
Различают два вида стекловолокна: непрерывное – длинной сотни и тысячи метров и штапельное – длинной до 0,5 м. По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный или искусственный шелк, а штапельное – хлопок или шерсть. Изделия из непрерывного волокна имеют вид однонаправленных волокон, тканых материалов, нетканых материалов и волокнистых световодов.
Однонаправленное стекловолокно представляет собой короткие пряди волокон или комплексных нитей, срезанных с бобин. Длина однонаправленного волокна изменяется в зависимости от периметра бобины или барабана, на который оно наматывается. Однонаправленное волокно с бобин имеет диаметр 5-10 мкм и длину не менее 0,5 м.
Тканые материалы получают в ходе текстильной переработки стекловолокна: размотки комплексной нити с бобин с комплексной круткой трощения нитей и вторичной их крутки, подготовки нитей к ткачеству и изготовления тканых материалов на ткацких станках. Для текстильной переработки используются волокна диаметром 5-10 мкм. Волокна большего диаметра имеют пониженную прочность при изгибе и чаще ломается в ходе текстильной переработки.
Нетканые материалы из непрерывного стекловолокна – жгут, холсты из рубленных и непрерывных нитей, ленты из склеенных нитей и стекловолокнистые анизотропные материалы. Жгут представляет собой прядь, состоящую из большого числа комплексных стеклянных нитей, холсты – рулонные нетканые материалы. В жестких холстах хаотически расположенные нити или обрезки нитей скреплены смолами, в мягких холстах – механической прошивкой. Первичные нити или жгуты могут быть склеены в длинные ленты.
При упорядоченной намотке нитей и жгутов на барабаны и одновременном нанесении связующего получают анизотропные материалы, свойства которых в разных направлениях различны. Эти материалы могут быть как рулонные при непрерывном способе производства, так и листовыми – при периодическом. Для нетканых материалов могут применяться волокна диаметром до 20 мкм.
Способ производства стекловолокна.
Способы выработки стекловолокна классифицируется по двум основным принципам его формования:
- утоньшения струйки стекломассы в непрерывное элементарное волокно;
- разделения и расчленения струи расплавленного стекла, сопровождаемых вытягиванием коротких волокон.
Вытягивание волокна из струйки стекломассы может производиться как механическим путем, так и воздухом или паром. Каждый из этих способов может быть одно- или двухстадийным. При двухстадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стеклоплавильных сосудов или печей, питаемых стеклянными шариками, штабиками или эрклезом. При одностадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стекловаренных печей, питаемых шихтой. Механическое вытягивание волокна может осуществляться с помощью барабана, съемных бобин, вытяжных валков или прядильной головки. Способы разделения струи расплавленного стекла делятся на три группы: способы раздува, центробежные и комбинированные.
Что такое «штапель»?
Параметры ткани зависят от волокна, которое используют для создания ткани, параметров нити, типа плетения и технологии изготовления.
Штапель представляет собой мягкий, легкий и плотный материал, в состав которого, могут входить волокна иных тканей. Для создания ткани используют традиционное полотняное плетение, а также могут применять укороченные волокна.
Очень плотная, но легкая и мягкая ткань, хорошо поддается драпировке, и имеет приятную на ощупь поверхность. Она напоминает шерсть, но на ощупь мягкая и нежная. Достаточно эластична и хорошо тянется, что позволяет ей принимать нужную форму и облегать фигуру.
Помимо доступной цены ткань имеет и иные достоинства:
- Материал не изнашивается, не выгорает на солнце, не линяет при стирке, не растягивается во время использования. Очень хорошо сохраняет свой цвет спустя много лет.
- Является декоративной тканью — огромный выбор расцветок и принтов, шелковистая и гладкая поверхность придает вещам прекрасный внешний вид.
- Гигроскопичность — жарким летом охлаждает кожу, и хорошо поглощает влагу.
- Проницаемость — в самый жаркий день, ткань позволяет коже дышать, даря комфорт и прохладу.
Состав ткани
Штапельная ткань представляет собой текстильные волокна небольшой длины (40-45 мм), которые используют для создания пряжи, и иных нетканых материалов. Волокна имеют искусственное (вискоза) и естественное (хлопок, шерсть) происхождение.
Штапельная ткань бывает нескольких видов:
- Классический или смесовый вид. В состав входят вискоза, хлопок, можно добавлять лавсан.
- Коттон. Создается из 100% хлопка. Ткань пропускает больше воздуха, не вызывает раздражение. Минусы: не тянется, сильно мнется. Несмотря на некоторые недостатки, данный вид штапеля имеет лучшие тактильные ощущения и внешний вид. Используя хлопчатобумажное волокно, производители могут создавать тонкий, легкий и мягкий материал с ровной поверхностью.
При изготовлении сырьем могут выступать длинные волокна иных тканей, таких как: вискоза, хлопок, лавсан.
В классический состав ткани, входит натуральное хлопчатобумажное волокно и вискоза, которую получают из древесной целлюлозы. Их добавляют в соотношении 50/50.
Чтобы придать эластичность штапелю, в него добавляют лавсан, но в меньшем количестве: 50% хлопка, 30% вискозы, 10% лавсана.
Современные производители изменяют рецептуру изготовления ткани. Можно увидеть штапель, полностью созданный из хлопчатобумажного волокна или с незначительными примесями иных материалов: 80% хлопок, 20% лавсан и вискоза.
Классический вариант ткани тянется достаточно плохо, так как это не основная функция ткани. Производители могут добавлять различные добавки при создании штапеля (ворин, эластан, лайкра) что позволяет придать штапелю стрейч-эффект. Нужно проверять бирку изделия на наличие эластичных материалов.
Если вы хотите приобрести обтягивающие вещи из этой ткани, стоит выбирать одежду на один размер больше, это застрахует вас от усадки изделия поле стирки.
Применение штапеля
Штапель — очень распространенная ткань, которую часто используют в швейной промышленности. Из ткани создают долговечные, красивые и удобные предметы гардероба:
- летнюю детскую одежду;
- летние платья, блузки, юбки для женщин;
- летние рубашки для мужчин;
- повседневную одежду, платья, халаты;
- пижамы.
Почти любую одежду, предназначенную для летнего сезона, можно пошить из штапеля. Она не имеет свойства выгорать на солнце, охлаждает кожу в жаркое время и очень красиво смотрится.
Из-за широкого использования, ткань начали подделывать при помощи низкопробных синтетических материалов. Ткань по цене доступна (один метр можно приобрести за 250 р.). Поставку качественного штапеля осуществляет Турция, Корея, Индонезия и отечественные производители.
Одежда из штапельной ткани отлично подойдет, как женщинам, так и мужчинам. Из данного материала для девушек создают великолепные длинные юбки в пол, платья выше колен и сарафаны, которые отлично можно обыграть аксессуарами и бижутерией. Гармонично будут смотреться этнический орнамент, кружева и цветочные мотивы. Такие наряды в русском стиле отлично подойдут образу бизнес-леди.
Мужчинам из штапеля производят сорочки и рубахи с короткими рукавами. Однотонный верх, в сдержанных пастельных тонах подойдет для офиса, а с различными расцветками и принтами можно экспериментировать в повседневной жизни.
Полные люди должны воздержаться от слишком ярких нарядов и орнамента. Лучшим решением будут мелкие узоры на темном приглушенном фоне, либо вертикальная вышивка. Девушкам не стоит покупать платья в пол, так как они будут придавать ненужный эффект заземленности.
Натуральность и комфорт одежды из штапельной ткани все больше привлекает внимание людей разных возрастных категорий.
Сравнение с иными тканями
Чем отличается штапель от вискозы и хлопка? Прежде всего, происхождением — штапель и хлопок имеют естественное происхождение, а вот вискоза – искусственное. Создают вискозу из древесины и химического раствора, в процессе варки. Хлопок – это натуральные волокна, которые получают из плодов хлопчатника.
Следующее отличие это эксплуатационная характеристика тканей. Вискоза имеет свойство тянуться, быстро мнется и изнашивается. Эти качества свойственны и хлопку, как деформация и усадка после стирки. Кроме этого, при дневном свете, можно заметить характерную желтизну хлопковой ткани, что не характерно для штапеля. Ткани также схожи между собой, их отличают мягкость и легкость, хорошее пропускание воздуха, легкость в окраске и прочность. Это можно объяснить тем, что их волокна, в качестве примесей, добавляют при производстве друг друга.
Уход за тканью
Если хлопок без большого количества присадок, то вещь сядет на 4-6% после стирки. Следует использовать средства от усадки, или покупать изделия на несколько размеров больше. Если в составе присутствует лавсан, возможна незначительная усадка (0-1%). При самостоятельном создании вещей из этого материала, прежде всего, ткань нужно постирать и высушить, затем прогладить и приступить к раскрою.
Как правильно стирать штапель:
- стирать ткань лучше всего руками при температуре до 40 градусов, при машинной стирке нужно выбрать деликатный режим;
- отжимать следует вручную, так как мокрый штапель можно легко повредить;
- гладить необходимо с изнанки через марлю.
Штапель – ткань высокого качества, главное не забывать, как правильно ухаживать за ней, и тогда она прослужит вам еще очень много лет.
Из чего делают стеклянные нити?
Классический технологический процесс получения стекловолокна основан на выдувании стеклянных нитей из расплавленной при высокой в 1400 °C температуре смеси кварцевого песка, соды, извести и других специальных добавок.
Полученное жидкое стекло раздувается паром при выбросе из центрифуги или продавливается через фильеры (специальные платиновые сита с микроотверстиями) и на следующем этапе охлаждается.
При использовании центрифуг конечным продуктом является стекловата, а при применении фильеров — стеклянные нити, которые в дальнейшем идут на изготовление разнообразной продукции.
Возможность получения стеклянных волокон была открыта совершенно случайно. Авария на воздухопроводе привела к попаданию в расплав стекла струи воздуха под давлением, что привело к появлению стеклянных нитей. Этот факт и способствовал изобретению технологии производства стекловолокна.
Описанный выше техпроцесс получения стекловолокна является классическим из исходного природного сырья. Но эту же продукцию можно получать и из отходов стекла.
Рециклинг стеклянных изделий позволяет значительно снизить себестоимость конечного продукта, что дает конкурентные преимущества производителю, выбравшему такой способ производства стекловолокна.
Технология производства в этом случае практически не отличается от вышеприведенной, только вместо смеси природных компонентов плавится отсортированный бой стекла с соответствующими присадками.
Количество стеклянного боя в исходном сырье для производства стекловолокна может составлять до 90% общего объема. Это открывает широкие возможности для организации бизнеса по изготовлению стекловолокна на основе отходов стекла.
Материалы из стекловолокна
Среди всего разнообразия продукции из стеклянных волокон можно выделить две основные категории изделий: продукцию на 100% состоящую из этого материала и композитную, содержащую дополнительные вещества и элементы.
Рассмотрим некоторые изделия обоих видов и их характеристики.
- Маты из стекловаты. Эта продукция предназначена для теплоизоляции и шумопоглощения как в строительстве, так и в промышленной сфере. Структура теплоизоляционных матов состоит из ненаправленных отрезков стеклянных нитей, скрепленных между собой естественными силами. Продукция на 100% изготавливается из стекловолокна.
- Рулонная стекловата. Продукт полностью идентичный матам по своему составу и способу производства, только свернутый в рулоны. Для выполнения некоторых видов работ по теплоизоляции объектов такая форма поставки является более предпочтительной, чем маты.
- Сетка из стекловолокна. Изделие предназначено для армирования различных поверхностей при проведении отделочных работ. Состоит из гибких стеклянных нитей, переплетенных между собой и покрытых специальным раствором. Сетка выпускается как в листах, так и в рулонах различного размера.
- Ткань из стекловолокна. Эта продукция аналогична сетке из стекловолокна, только у нее более плотное плетение тонких стеклянных нитей. Изготавливается это изделие по ткацкой технологии в разнообразных исполнениях. Стеклоткань имеет широкую сферу применения: изготовление обоев, в частности стеклохолстов «паутинка», электротехнические работы и т. д.
- Стеклопластик. Это композитный универсальный материал, состоящий из стеклянных волокон и специальных связующих смол. Области использования стеклопластика самые разнообразные. Из него можно изготовить любые детали способом формовки и другими технологическими приемами.
- Стеклопластиковая арматура — достойная альтернатива металлическому аналогу, способная заменить его во всех сферах применения.
Конечно, это далеко не полный перечень продукции из стеклянного волокна.
Стекловолокно нашло применение в строительстве, электротехнике, радиотехники, медицине и других областях промышленности.
Следует заметить, что для производства тех или иных изделий используется стекловолокно разных марок, изготовленное по разным технологиям, имеющее различную длину и толщину нитей.
Штапельные стеклянные нити (короткие отрезки) применяются для производства стекловаты, рубленые из длинных волокон — для изготовления стеклопластика, а длинные (бесконечные) нити стекловолокна — для получения тканей и сеток.
Сферы применения
Стекловолоконная продукция используется в различных областях деятельности человека. Выше были описаны некоторые из них.
Рассмотрим этот вопрос подробнее, для каждой отрасли отдельно с перечнем основных изделий из стекловолокна, предназначенных для выполнения определенных работ, а также предметов, комплектующих и конструкций, которые могут быть изготовлены на основе стеклянных нитей.
Строительная индустрия
В строительстве стекловолоконные изделия используются в первую очередь для теплоизоляции:
- жилых помещений;
- промышленных зданий;
- трубопроводов и других объектов.
Для этих целей используются:
- маты;
- рулоны из стекловаты;
- листовое стекловолокно.
Для изготовления различных конструкций в строительной индустрии широко используется и стеклопластик — композиционный материал, состоящий из стекловолокна и полимеров.
Из него производятся разнообразные панели, плиты, в том числе теплоизоляционные, и другие защитные архитектурные элементы.
Стеклообои нашли свое применение в отделочных работах. Они изготавливаются из стекловолоконной ткани с различной структурой переплетения нитей.
Для штукатурных работ используется сетка из стеклянных волокон. Огнеупорное керамическое стекловолокно применяется в качестве теплоизоляции котлов, футеровки дымоходов, воздуховодов, стен и сводов нагревательных, термических печей.
Производство товаров
Стеклопластик широко используется в судостроении, производстве автотехники и других отраслях промышленности, где легкость, простота обслуживания, устойчивость к коррозии и низкая цена деталей являются определяющими факторами.
Из него изготавливаются корпуса и покрытия для лодок и яхт, элементы автомобилей, корпуса приборов и т. д.
Стеклопластиковые бассейны, емкости под воду, септики, лыжи, и другие товары прочно вошли в быт современного человека.
Ассортимент продукции из стеклопластиков огромен.
Что можно сделать своими руками?
Для самостоятельного творчества стекловолокно является отличным материалом.
В основном поделки своими руками изготавливаются из стекловолоконных тканей и различных связующих смол: эпоксидного клея, полиэфирных смол и других синтетических наполнителей.
Что же можно изготовить из стеклоткани самостоятельно? Да все что угодно, от простой подставки для чайника до корпуса самодельной лодки или автомобиля. Все зависит от вашего желания и фантазии.
Самым простым способом изготовления любых деталей или конструкции из стекловолоконной ткани является технология послойного нанесения тканевой основы на модель с проклейкой каждого слоя эпоксидной смолой.
Этот метод позволяет создать практически любую конструкцию со сложной поверхностью из стеклопластика своими руками.Это может быть панель прибора, бампер автомобиля или катер.
Главное — правильно подготовить модель, на которую вы будете накладывать и склеивать слои стеклоткани.
Ее можно изготовить из пластилина, глины, дерева или других легкообрабатываемых материалов.
Модель следует обмазать жидким парафином для облегчения снятия готового изделия.
Каждый слой стекловолокна проклеивается эпоксидным клеем и вся конструкция снимается с модели после полного затвердевания.
Заготовка обрезается по контуру, шлифуется и если необходимо в ней прорезаются отверстия, после этого деталь готова.
В этом описании нет привязки к конкретному изделию и коротко рассказано об общем принципе изготовления любых изделий из стекловолокна своими руками.