Беларусь  БеларусьDeutschland  DeutschlandUnited States  United StatesFrance  FranceҚазақстан  ҚазақстанLietuva  LietuvaРоссия  Россияประเทศไทย  ประเทศไทยУкраина  Украина
Поддерживать
www.aawiki.ru-ru.nina.az

Не следует путать с оптическим волокном Для термина волокно см также другие значения Стекловолокно стеклонить волокно ил

Стекловолокно

Стекловолокно
Не следует путать с оптическим волокном.
Для термина «волокно» см. также другие значения.

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.

image
Пучок стеклянных волокон

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).

image
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). Из стеклонитей производят фитили для жидкостных горелок.

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).

image
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, 103·кг/м3 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
σв E σв E σв / (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/м3		 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. Обоснование выбора композиционного материала для корабельных виброизоляторов. Архивировано 23 декабря 2010 года.

Автор: www.NiNa.Az

Дата публикации:

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер

Ne sleduet putat s opticheskim voloknom Dlya termina volokno sm takzhe drugie znacheniya Steklovolokno steklonit volokno ili kompleksnaya proyasnit nit formiruemye iz stekla V takoj forme steklo demonstriruet neobychnye dlya sebya svojstva ne byotsya i ne lomaetsya a vmesto etogo legko gnyotsya bez razrusheniya Eto pozvolyaet tkat iz nego steklotkan Puchok steklyannyh volokon Steklovolokna estestvennogo proishozhdeniya vstrechayutsya v mestah gde proishodili izverzheniya vulkanov i nazyvayutsya volosy Pele Oni sostoyat iz bazaltovyh porod soderzhat vklyucheniya kristallov i po fiziko mehanicheskim svojstvam ne yavlyayutsya analogami steklovolokna Vidy steklovoloknaSteklovolokno ekstrudiruyut iz rasplava stekla specialnogo himicheskogo sostava Ekstruziya kak i v drugih sluchayah proizvoditsya putyom prodavlivaniya rasplava cherez pryadilnye filery Ishodnyj produkt kak i v drugih oblastyah proizvodstva himicheskih volokon poluchaetsya v vide beskonechnyh elementarnyh volokon filamentov iz kotoryh dalee v processe pererabotki formiruyutsya ili kompleksnye niti diametr filamentov 3 100 mkm linejnaya plotnost do 0 1 Teks i dlinoj v upakovke 20 km i bolee nepreryvnoe steklovolokno linejnaya plotnost do 100 Teks ili v steklyannye rovingi produkty linejnoj plotnostyu bolee 100 Teks V etom sluchae kak pravilo produkt pererabatyvaetsya v kruchyonye niti rovingi na krutilno razmotochnyh mashinah Dannye polufabrikaty dalee mogut byt podvergnuty lyubym formam tekstilnoj pererabotki v kruchyonye izdeliya niti slozhnogo krucheniya shnury shpagaty kanaty tekstilnye polotna tkani netkanye materialy setki tkanye specialnoj struktury Steklyannye napolniteli dlya kompozitnyh materialov sleva vverhu shariki diametrom okolo 300 mkm sprava vverhu obrezki steklovolokna snizu obrazcy steklotkani Steklovolokna takzhe mogut vypuskatsya v diskretnom shtapelnom vide Takzhe ishodnyj steklyannyj roving mozhet byt pererabotan putyom rezki rubki ili razryvnogo shtapelirovaniya v diskretnye shtapelnye volokna so shtapelnoj dlinoj 0 1 mikrovolokno 50 sm titr volokna v dannom sluchae kak pravilo nizhe chem filamentnyh nitej i sootvetstvuet diametru 0 1 20 mkm Osnovnaya massa shtapelnyh steklovolokon pererabatyvaetsya v netkanye materialy kardnye igloprobivnye niteproshivnye po razlichnym tehnologiyam kardochesanie preobrazovanie prochyosa igloprobivanie niteproshivanie vet lejd steklovatu shtapelnuyu pryazhu Po vneshnemu vidu nepreryvnoe steklovolokno napominaet niti naturalnogo ili iskusstvennogo shyolka a shtapelnoe korotkie volokna hlopka ili shersti Osnovnaya oblast primeneniya steklovolokna i steklotekstilnyh materialov ispolzovanie v kachestve armiruyushih elementov stekloplastikov i drugih kompozitov Takzhe steklotkani mogut samostoyatelno ispolzovatsya v kachestve konstrukcionnyh i otdelochnyh materialov V etom sluchae oni zachastuyu podvergayutsya toj ili inoj forme otdelki glavnym obrazom propitke svyazuyushim lateks poliuretan krahmaly smoly prochie polimery Iz steklonitej proizvodyat fitili dlya zhidkostnyh gorelok ProizvodstvoNepreryvnoe steklovolokno formuyut vytyagivaniem iz rasplavlennoj steklomassy cherez filery chislo otverstij 200 4000 pri pomoshi mehanicheskih ustrojstv namatyvaya volokno na bobinu Diametr volokna zavisit ot skorosti vytyagivaniya i diametra filery Tehnologicheskij process mozhet byt osushestvlyon v odnu ili v dve stadii V pervom sluchae steklovolokno vytyagivayut iz rasplavlennoj steklomassy neposredstvenno iz steklovarochnyh pechej vo vtorom ispolzuyut predvaritelno poluchennye steklyannye shariki shtabiki ili erklez kusochki oplavlennogo stekla kotorye plavyat v stekloplavilnyh pechah ili v stekloplavilnyh apparatah sosudah Proizvodstvo shtapelnogo steklovolokna Shtapelnoe steklovolokno formuyut putyom razduva strui rasplavlennogo stekla parom vozduhom ili goryachimi gazami i drugimi metodami Fiziko mehanicheskie svojstvaMehanicheskie svojstva volokon Volokno Plotnost 103 kg m3 Modul rastyazheniya GPa Predel prochnosti pri rastyazhenii GPaE steklo 2 5 73 2 5S steklo 2 5 86 4 6Kremnezyom 2 5 74 5 9 Svojstva vysokomodulnyh volokon i odnonapravlennyh epoksidnyh kompozicionnyh materialov Tip volokon Marka volokna Svojstva volokon dlinoj 10 mm Svojstva kompozicionnyh materialovsv E sv E sv pg kmGPa GPa GPa GPaSteklyannye VM 1 3 82 102 9 2 01 69 1 98 gt gt VMP 4 61 93 3 2 35 64 7 114 gt gt M 11 4 61 107 9 2 15 72 6 98Bornye BN sort 2 2 75 392 2 1 37 225 5 75 gt gt BN sort 1 3 14 382 4 1 72 274 6 87 gt gt Borofil SShA 2 75 382 4 1 57 225 5 80Organicheskie SVM 2 75 117 7 1 47 58 5 111 gt gt Kevlar 49 SShA 2 75 130 4 1 37 80 4 100 Obyomnaya dolya napolnitelya 60 Mehanicheskie svojstva volokon Marka stekla Plotnost r 10 3 kg m3 Modul uprugosti E GPa Srednyaya prochnost na baze 10 mm GPa Predelnaya deformaciya e Vysokomodulnoe 2 58 95 4 20 4 8VM 1 2 58 93 4 20 4 8VMP 2 46 85 4 20 4 8UP 68 2 40 83 4 20 4 8UP 73 2 56 74 2 00 3 6Kislotostojkoe 7 AK svedeniyuFiziko mehanicheskie svojstva stekla Na predel prochnosti na rastyazhenie styokol vliyayut mikroskopicheskie defekty i carapiny na poverhnosti Dlya konstruktivnyh celej v osnovnom primenyayut steklo s prochnostyu na rastyazhenie 50 MPa Styokla imeyut modul Yunga okolo 70 GPa Sm takzheSteklovata Stekloplastik Steklooboi Koefficient PuassonaPrimechaniyaVolosy Pele Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t gl red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 Ablesimov N E Zemcov A N Relaksacionnye effekty v neravnovesnyh kondensirovannyh sistemah Bazalty ot izverzheniya do volokna Razdel 6 1 1 Terminologiya M ITiG DVO RAN 2010 Bolton U Konstrukcionnye materialy metally splavy polimery keramika kompozity Karmannyj spravochnik Per s angl M Dodeka XXI 2004 320 s Karmannyj spravochnik ISBN 5 94120 046 3 B N Arzomasov Konstrukcionnye materialy Mashinostroenie 1990 688 s ISBN 5 217 01112 2 Medvedev V V Chervyakov A N Obosnovanie vybora kompozicionnogo materiala dlya korabelnyh vibroizolyatorov Arhivirovano 23 dekabrya 2010 goda

Вер.