Стекловолокно для армирования композитных систем
Стекловолокно армирующий наполнитель на основе алюмоборосиликатного стекла, выпускаемый в виде непрерывного ровинга, рубленого волокна, тканых полотен и нетканых материалов. Применяется для производства стеклопластиков методом контактного формования, вакуумной инфузии, пултрузии и намотки. Обеспечивает повышение прочности при растяжении и изгибе, снижение ползучести и усадки полимерной матрицы.
Классификация и типы стекловолокна
По химическому составу и назначению выделяют несколько марок стекловолокна, различающихся механическими характеристиками и стойкостью к внешним воздействиям:
- E-glass алюмоборосиликатное стекло с удельным сопротивлением от 10^12 до 10^14 Омм. Базовый материал для конструкционных стеклопластиков, работающих при температуре до 450C.
- S-glass высокопрочное стекло с содержанием оксида кремния до 65%. Прочность при растяжении на 3040% выше, чем у E-glass. Используется в аэрокосмической отрасли и производстве баллонов высокого давления.
- C-glass химически стойкое стекло с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов. Применяется для кислотостойких покрытий и электроизоляционных материалов.
- AR-glass щелочестойкое стекло с добавками оксида циркония от 16 до 20%. Предназначено для армирования цементных и гипсовых композиций.
Форматы поставки и технологические параметры
Ровинг жгут из параллельных непрерывных нитей диаметром от 9 до 24 мкм, пропитанных замасливателем. Линейная плотность варьируется от 300 до 4800 текс. Рубленое волокно поставляется с длиной отрезки от 3 до 50 мм и применяется для дисперсного армирования термопластов и литьевых компаундов.
Стеклоткани изготавливаются полотняным, саржевым или атласным переплетением. Поверхностная плотность от 80 до 1600 г/м. Для совместимости с эпоксидными, полиэфирными и винилэфирными смолами используется замасливатель на основе силанов аминосилана или метакрилоксисилана.
| Марка | Плотность, г/см | Прочность при растяжении, МПа | Модуль упругости, ГПа | Макс. рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| E-glass | 2,55 | от 3100 до 3800 | от 72 до 76 | 450 |
| S-glass | 2,49 | от 4400 до 4900 | от 85 до 90 | 650 |
| C-glass | 2,52 | от 2800 до 3300 | от 68 до 72 | 400 |
Применение в промышленности
Стекловолокно используется при изготовлении корпусов лодок и катеров, автомобильных бамперов и кабин, лопастей ветрогенераторов, корпусов химических реакторов и емкостей для хранения агрессивных сред. В строительстве стеклопластиковая арматура диаметром от 4 до 32 мм заменяет стальную в фундаментах и дорожных плитах. В электротехнической отрасли стеклоткани применяются как основа для печатных плат и изоляции обмоток высоковольтного оборудования.
Для пултрузионных профилей используется ровинг с высокой степенью параллелизации волокон. При намотке труб и баллонов применяются жгуты с круткой от 0 до 40 кр/м, обеспечивающие плотную укладку без перекосов. В листовых стеклопластиках, получаемых контактным формованием, используется стекломат с растворимым связующим, обеспечивающим равномерное распределение волокон по объему изделия.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем отличается ровинг от рубленого стекловолокна?
Ровинг непрерывный жгут для намотки и пултрузии, обеспечивающий максимальную прочность вдоль направления армирования. Рубленое волокно используется для дисперсного армирования, создавая изотропные свойства в литьевых и прессовых материалах.
Какой тип замасливателя выбрать для эпоксидных смол?
Для эпоксидных связующих применяется аминосилановый замасливатель, обеспечивающий химическую связь между оксидной поверхностью стекла и эпоксидными группами. Для полиэфирных смол используется метакрилоксисилан.
Какая максимальная температура эксплуатации стеклопластиков?
Для конструкций на основе E-glass предел составляет от 180 до 220C при длительной нагрузке. Кратковременно материал выдерживает до 450C без потери несущей способности. S-glass позволяет повысить температурный диапазон до 650C.
Влияет ли влажность на свойства стекловолокна?
Волокно без замасливателя адсорбирует влагу из воздуха, что снижает адгезию к полимерной матрице. Перед формованием рекомендуется сушка материала при температуре от 60 до 80C в течение 24 часов.
