Стекловолокно-это еще один востребованный материал, который может быть получен из стеклянных отходов. Количество стеклобоя в сырье для производства стекловолокна может достигать 90%. Это позволяет организовать выгодный бизнес на основе переработки отходов стекла.
В настоящей статье описывается как изготавливается стекловолокно, его разновидности и характеристики, а также области применения.
Способы производства
Расплавленное при 1400 град. С стекло под давлением продавливается через мельчайшие фильеры и полученное волокно наматывается на бобины. Диаметр получающегося волокна зависит от скорости вытяжки и диаметра фильер. В форме нитей стекло проявляет необычные свойства: легко изгибается без разрушения, не бьется и не ломается. Эти свойства усиливаются при обработке стекловолокно замасливателями-специальными веществами, увеличивающими прочность и гибкость нитей.
Возможен и другой способ получения стеклянных волокон. Расплавленное стекло выбрасывается центрифугой и раздувается воздухом или паром. В этом случае волокно получается в форме стекловаты, которая является очень эффективным теплозащитным материалом.
Стекловолокно может быть подвергнуто любым способам ткацкой переработки с получением крученых нитей, текстильного полотна (ткани и нетканые материалы) или сетки.
Стекловолокно обладает комплексом уникальных свойств, что позволяет его использовать в различных областях, создавая изделия с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Свойства и характеристики
Широкое применение стекловолокна в промышленности и строительстве связано с комплексом его положительных характеристик:
- механической прочностью-удельное сопротивление выше, чем у стали, что делает его высокоэффективным армирующим материалом;
- низкой теплопроводностью, обеспечивающей отличные теплоизоляционные свойства (особенно высокими теплоизоляционными параметрами обладает стекловата);
- негорючестью, не выделяет вредных веществ или дыма при высоких температурах, пожаробезопасность;
- низким коэффициентом линейного расширения, обеспечивающим постоянство размеров в широком диапазоне температур;
- хорошая совместимость с большинством минеральных и органических материалов, например, цементом или органическими смолами;
- долговечностью, не гниет, не подвержен действию плесени, насекомых или грызунов.
Характеристики стекловолокна можно целенаправленно изменять при вводе добавок в исходное стекло. Согласно ГОСТ 32650-2014 «Стекловолокно нити. Типы и марки» выделятся следующие марки:
- А-щелочное или содово-известковое стекло. Наиболее распространенный вид стекла, который применяется в производстве тары или оконного стекла;
- С-химически стойкое стекло с добавкой борного ангидрида или двуокиси циркония. Используются в наружных слоях изоляции для труб и резервуаров для химических растворов;
- D-диэлектрическое, отличается низкой диэлектрической проницаемостью. Применяется в оптических кабелях. Также используется в электрических приборах и кухонной посуде благодаря низкому коэффициенту теплового расширения;
- Е-электрическое стекло (алюмоборсиликатное). Сначала такое волокно использовалось в электрической промышленности, сейчас применяется во многих отраслях, в первую очередь в аэрокосмической. Такое стекловолокно отличается низкой стоимостью, высокой прочностью и жесткостью, высокой химической стойкостью;
- AR-щелочестойкое (для использования в бетонах), отличается введением двуокиси циркония;
- S-высокопрочное стекло с повышенной долей двуокиси кремния.
Области применения
Очень широкое применение стекловолокна в строительстве и различных отраслях промышленности связано с комплексом его уникальных свойств:
- высокой прочностью;
- низкой теплопроводностью;
- химической стойкостью и долговечностью;
- негорючестью и отсутствием выделения вредных веществ при высоких температурах.
Строительство
В строительстве основными направлениями использования стеклянных волокон является теплозащита строительных конструкций и армирование различных композитов, в первую очередь бетонов.
О производстве и областях применения стекловолокна можно познакомиться на следующем видео:
Теплоизоляция
Используется для утепления:
- жилых помещений;
- производственных объектов;
- трубопроводов, печей, дымоходов и др.
Для теплоизоляции применяется стекловата в виде матов или рулонной стекловаты, а также стеклоткань.
Армирование бетонов
Для этих целей используется специальное щелочестойкое стекловолокно марки AR с повышенной концентрацией двуокиси циркония. Бетон, армированный стекловолокном, не уступает по прочности железобетону, но отличается меньшим весом и лучшими теплозащитными параметрами. Кроме того стеклянные волокна в отличие от железной арматуры не подвержены коррозии.
Добавление в цементную массу обрезков стекловолокна (оптимальная длина 2-4 см) снижает усадку при твердении бетона. Это повышает его прочность и химическую стойкость. Фибробетон с стеклянной фиброй имеет ряд преимуществ по сравнению с обычным бетоном:
- меньший вес;
- более высокая прочность;
- водостойкость;
- отличные декоративные характеристики.
Ремонтные и отделочные работы
При ремонтных работах используются сетки из стеклянных волокон (малярные, штукатурные) и стеклохолст (нетканое стекловолокно) для выравнивания и крепления поверхностей при малярных или штукатурных работах.
Стеклосетка применяется также для укрепления соединения листов гипсокартона, а также в виде армирующих элементов при заливке наливных полов, укладке гидроизоляции.
В отделочных работах используют стеклохолст и стеклообои. Стеклохолст применяют для выравнивания и армирования стен, финишной отделки потолков. Он образует очень ровную поверхность, что позволяет многократно производить окрашивание. Перед покраской обязательно грунтуют.
Стеклообои не нуждаются в предварительной обработке, но они выдерживают не более 10-15 циклов перекраски. Стеклообои обладают целым рядом преимуществ:
- повышенная износостойкость, позволяющая использовать любые способы очистки;
- хорошая водонепроницаемость, позволяет мыть;
- трудногорючие, экологичные;
- хорошая воздухопроницаемость;
- устойчивость к механическим повреждениям.
Дорожное строительство
Применение сетки из стекловолокна при укладке асфальтобетонных покрытий увеличивает срок эксплуатации, препятствует образованию трещин и выбоин, увеличивает сроки между ремонтами дорожных покрытий.
Гидротехническое строительство
Укрепляющие сетки из стекловолокна стали обязательным элементом при строительстве плотин, мостов, а также ливневых коллекторов. Они не только укрепляют эти конструкции, но и повышают их влагостойкость.
Электротехника и электроника
Одним из наиболее перспективных направлений использования стеклянных волокон является производство оптоволоконных кабелей. Для этого используется D-волокно с добавлением соединений бора. Кабель на основе волоконных светодиодов предназначен для передачи сигналов в линиях связи, особенно для интернета (обеспечивает передачу до 100 Гбит/с).
Оптоволоконные кабели применяются также подключения датчиков контроля (температуры, давления, химического состава и др.). Они используются в нефтедобыче, машиностроении, космической технике, медицине и многих других областях.
Стекловолокно применяется при изготовлении корпусов электротехнических приборов благодаря высокой прочности, термостойкости и хорошим электроизоляционным свойствам.
Стеклотекстолит (стеклянные волокна пропитанные полимерными смолами) покрытый медной фольгой используется при изготовлении печатных плат электронных устройств.
Товары народного потребления
Благодаря легкости, прочности, химической стойкости, негорючести и невысокой стоимости стеклянные волокна применяются при изготовлении различных товаров:
- сантехнические изделия (душевые кабины, бассейны, септики и др.);
- весла, лыжные палки, удочки;
- антенны, флагштоки;
- медицинские изделия (пломбы, протезы в стоматологии, костыли, протезы в ортопедии и др).
Судостроение и другие отрасли промышленности
Стеклоткань и стеклопластики (стекловолокно, пропитанное полимерными смолами) благодаря низкой плотности и высокой прочности, способности хорошо подвергаться механической обработки и окраски, стойкости в агрессивных средах находят широкое применения в судостроительной промышленности (лодки, катера, яхты, рыболовецкие суда и др.).
Также эти материалы используются в автомобилестроении, вагоностроении и аэрокосмической промышленности.
Заключение
Стекловолокно это очень востребованный материал, который используется в различных отраслях. За счет небольших химических добавок к шихте для плавки стекла можно получать стекловолокно с требуемыми свойствами, что расширяет возможности его применения.
Переработка отходов стекла с получением стеклянных волокон снижает их себестоимость и позволяет создать выгодный бизнес производства востребованной продукции.
