Стеклоткань — во многом необычный конструкционный материал, который создан из обычного стекла и обладает целым рядом уникальных свойств. О том, что такое стеклоткань, как она устроена и производится, какие ее типы и разновидности сегодня существуют, и как она может применяться, читайте в этой статье.
Что такое стеклоткань, ее свойства и сферы применения
Стеклоткань — тканый или нетканый материал, изготовленный из стекловолокна, которое, в свою очередь, производится из специальных сортов стекла. Стекловолокно изготавливается методом экструзии (выдавливания) тонких нитей из расплавленного стекла с последующим охлаждением. Чаще всего толщина нитей стекловолокна лежит в пределах 3-100 мкм, при такой толщине они могут легко гнуться и не ломаться. Нити собираются в пучки (ровинги), из которых в дальнейшем формируется стеклоткань, либо укладываются в материале хаотично (без сбора в пучки) — в первом случае получается тканый материал, во втором — нетканый.
Стеклоткань обладает множеством необычных свойств, нехарактерных для исходного материала — стекла. Главное из этих свойств — это, конечно же, гибкость. Стеклоткань, в отличие от обычного стекла, может гнуться без разрушений, не разбивается при ударе и гораздо лучше противостоит механическим нагрузкам.
Также стеклоткань имеет ряд иных свойств:
- Высокая прочность при низкой массе;
- Устойчивость к воздействию воды и агрессивных сред;
- Жаропрочность и не горючесть;
- Отличные диэлектрические качества (хотя наиболее высокими электроизоляционными свойствами обладают только специальные сорта стеклоткани);
- Экологическая безопасность.
Часть этих свойств стеклоткань получила в «наследство» от стекла (не горючесть, электроизоляционные свойства, химическая устойчивость), а часть — результат особого строения стеклоткани. Например, благодаря своей структуре стеклоткань обладает гибкостью и может принимать любую форму, а также имеет высокие теплоизоляционные качества.
На сегодняшний день стеклоткань находит применение в качестве армирующего и конструкционного материала, из которого можно изготавливать несущие и ненесущие конструкции различного назначения (от небольших изделий для использования в быту и деталей автомобилей, до целых корпусов яхт и небольших сооружений), в качестве электроизоляционных материалов, для теплоизоляции и т.д. В первую очередь, из стеклоткани изготавливаются стеклопластики и разнообразные композитные материалы. Особые сорта стеклотканей обладают устойчивостью к высоким температурам, поэтому могут использоваться в качестве огнеупорных материалов, а также и радиационной устойчивостью.
При этом стеклоткань технологична и довольно проста в использовании (даже в бытовых условиях), поэтому она занимает прочное место в самых разных областях — в строительстве, машиностроении, в радиотехнической отрасли, в легкой промышленности и т.д. И можно с уверенностью сказать, что в будущем роль стеклоткани будет только возрастать.
Типы и разновидности стеклотканей
Существующие сегодня стеклоткани можно разделить на несколько типов по назначению, материалу изготовления и структуре:
- Конструкционные стеклоткани;
- Электроизоляционные стеклоткани;
- Строительные стеклоткани;
- Радиотехнические стеклоткани;
- Изоляционные стеклоткани;
- Кремнеземные и кварцевые стеклоткани;
- Базальтовые стеклоткани;
- Ровинговые стеклоткани;
- Фильтрационные стеклоткани.
Все стеклоткани имеют свое назначение и особенности, которые следует кратко рассмотреть. Но прежде отметим, что в России существует несколько стандартов, регулирующих качества и свойства стеклотканей, а также устанавливающих маркировку этих материалов. На российском рынке присутствует множество стеклотканей зарубежного производства, однако в целом они соответствуют отечественным стандартам.
Конструкционные стеклоткани. Данный тип стеклоткани предназначен для изготовления различных изделий, а также для армирования. Чаще всего стеклоткань производится из алюмоборосиликатного стекла, ее волокна для лучшей адгезии нередко пропитываются формальдегидными, полиэфирными и другими смолами, а также замасливателями — парафинами, латексом, крахмалом и т.д. Из конструкционных стеклотканей изготавливаются стеклопластики, отформовываются различные изделия, корпуса лодок, детали автомобилей и многое-многое другое. Наиболее распространены конструкционные стеклоткани марок Т-11, Т-13, Т-24, ТР-14 и другие.
Электроизоляционные стеклоткани. Этот тип стеклоткани имеет высокие электроизоляционные качества и прочность, как и в случае конструкционных стеклотканей, волокна для электроизоляционных стеклотканей изготавливаются из алюмоборосиликатного стекла. Некоторые сорта производятся из полого стекловолокна (в их маркировке присутствует буква «П»). Данный тип стеклотканей используется для изготовления монтажных плат (стеклотекстолитов), изоляционных оболочек, а также для теплоизоляции. Хотя они также могут применяться и для изготовления стеклопластиков. Маркировка электроизоляционных стеклотканей начинается с буквы «Э».
Строительные стеклоткани. Эти стеклоткани обладают высокой прочностью, они применяются в отделочных работах для армирования стен под штукатурку и шпаклевку, укрепления различных конструкций, а также в дорожном строительстве. Маркировка данных материалов начинается с индексов «СС», «ССШ» и «СДА».
Радиотехнические стеклоткани. В полотне данных типов стеклотканей присутствуют металлические элементы (проволока или нить), благодаря чему они могут частично отражать радиоволны и свет. Такие ткани используются для получения изделий с определенными качествами по отношению к радиоволновому излучению. В маркировке радиотехнических стеклотканей присутствуют буквы «СТП», «РСП», «ТСОН» и «СММТ».
Изоляционные стеклоткани. Эти типы стеклотканей применяются в строительстве, для армирования теплоизоляционных конструкций и т.д. Обычно изготавливаются из бесщелочного стекла и покрыты замасливателем на основе парафина. Маркировка данных стеклотканей начинается с букв «И» и «ПС».
Кремнеземные и кварцевые стеклоткани. Эти типы стеклотканей предназначены для работы в экстремальных условиях — при температурах до 1100 и более градусов, при повышенном радиационном фоне, в агрессивных средах и т.д. Они отлично заменяют вредный асбест. Такие стеклоткани широко применяются в промышленности, используются для изоляции, в качестве тепловых барьеров и т.д. Данные типы стеклотканей имеют маркировку с буквами «КТ» и «ТС».
Базальтовые стеклоткани. По своим характеристикам они близки к кремнеземным и кварцевым стеклотканям, однако производятся из иного сырья (базальты). Выдерживают несколько меньшие температуры, но отлично могут использоваться в качестве заменителя асбеста.
Фильтрационные стеклоткани. Данный тип стеклотканей применяется для фильтрации газов, а изготовленные из стекловолокна фильтрационные сети — в тех отраслях, где требуется разделение фракций. Фильтрационные стеклоткани и сетки в индексе имеют буквы «ТСФ» и «ССФ».
Ровинговые стеклоткани. Это не отдельный вид стеклотканей, а обозначение структуры материала. Ровинговыми бывают практически все стеклоткани — конструкционные, электроизоляционные и т.д. Ровинговые стеклоткани изготавливаются из ровингов — нескрученных пучков стекловолокна, которые затем сплетаются в ткань. Обычно данный тип стеклотканей поставляется листами или рулонами большой площади, что позволяет формовать из них изделия больших размеров. Обычно данные ткани имеют обозначение «ТР».
Все эти типы стеклотканей могут поставляться в виде листов или рулонов различной ширины (обычно не более 1,1 метра). Причем полотна стеклотканей могут быть двух основных категорий:
- Тканые материалы — изготовлены по тем же технологиям, что обычные ткани, волокна в них расположены упорядочено;
- Нетканые материалы — волокна расположены беспорядочно, структура схожа со структурой войлока.
В свою очередь, тканые материалы могут иметь три типа переплетения:
- Полотняное;
- Саржевое;
- Сатиновое.
Стеклоткани с полотняным переплетением (их еще также называют стеклорогожей) самые плотные и прочные, они при растяжении мало меняют свои размеры и плохо огибают искривления. В этой ткани ровинги (пучки стекловолокон) переплетаются в каждом пересечении, в результате образуется картина, напоминающая шахматную доску.
В стеклотканях с саржевым переплетением нити переплетаются таким образом, что на поверхности образуются расположенные по диагонали (относительно направления ровингов) рубчики. Такие ткани обладают несколько меньшей плотностью, чем стеклорогожи, они могут тянуться, поэтому широко используются для армирования и производства изделий сложной геометрии.
В стеклотканях с сатиновым переплетением нити сплетаются еще реже, чем при саржевом переплетении, поэтому на их поверхности образуются различные рисунки, а сама ткань получается не слишком плотной и очень гибкой. Такие стеклоткани очень хорошо могут огибать даже небольшие неровности, выпуклости и углубления, поэтому с их помощью легко можно изготовить небольшие предметы сложной геометрии.
Все стеклоткани могут иметь различную плотность, которая зависит не только от типа переплетения, но также от толщины ровингов и толщины стекловолокон. Обычно плотность этих материалов лежит в пределах 30-1800 г/кв. м. Наибольшее употребление для бытовых нужд, тюнинга или ремонта находят стеклоткани плотностью 300-900 г/кв. м.
Примеры практического использования стеклотканей
Здесь невозможно описать все существующие способы применения стеклотканей — их очень много, и в каждом случае нужно выбирать именно то, что лучше поможет решить поставленную задачу. Поэтому ограничимся кратким обзором принципов и технологий использования стеклотканей в различных областях.
Наиболее часто стеклоткани используются для изготовления стеклопластика или армирования те иди иных изделий из других материалов. Обычно технология строится следующим образом:
- Из какого-либо податливого материала (дерево, пластилин, глина и т.д.) вручную изготавливается полномасштабная модель будущего изделия;
- Форма покрывается материалом, который предотвратит приклеивание к ней связующего (вазелин, солидол, специальные составы);
- Производится обклеивание формы стеклотканью в несколько слоев до получения необходимой толщины стенок будущего изделия. Склеивание чаще всего производится на эпоксидных и полиэфирных смолах, но могут применяться и другие составы. Обычно каждый слой проглаживается валиком, при этом полного высыхания предыдущего слоя перед накладыванием последующего ждать не надо;
- Производится сушка изделия (то есть — нужно дождаться полной полимеризации связующего вещества), после чего изделие аккуратно снимается с формы и обрабатывается.
Однако чаще используют несколько иной метод, который обеспечивает лучшее качество внешней поверхности. В целом он соответствует указанному выше, но формовка изделия производится в матрице. Для этого форма (модель будущего изделия) укладывается в ящик, обрабатывается вазелином или иным составом, и заливается гипсом. После отверждения гипса форма вынимается, а оставшееся углубление будет использоваться для формования изделия описанным выше способом. По такой технологии можно организовать мелкосерийное производство различных небольших деталей.
Для достижения необходимой прочности рекомендуется использовать как минимум четыре слоя стеклоткани. Следует помнить, что свежеприготовленная смесь эпоксидной смолы и отвердителя уже через 15-20 минут полимеризуется, поэтому при работе необходимо готовить связующее в таком количестве, чтобы использовать его за указанное время. Изделие можно считать готовым к применению через три-четыре дня.
Нужно отметить, что изделие из стеклоткани можно окрасить в какой-либо цвет при формовке, для этого в связующее вещество добавляется краситель. Также внешней поверхности изделия можно придать определенную фактуру, для чего используются стеклоткани со специальным типом переплетения или нетканые стеклоткани.
Довольно часто стеклоткань применяется для армирования уже готовых изделий, например — лодок из фанеры, строительных конструкций и других. В этом случае стеклоткань просто наклеивается описанным выше способом на изделие, но здесь надо предпринять меры для того, чтобы образуемый слой стеклопластика как можно лучше приклеился к основе.
Наконец, стеклоткани могут применяться для теплоизоляции и ограждении нагревающихся конструкций (например, для обмотки труб печей), в качестве защиты от искр и капель расплавленного металла при резке металлов, сварке, пайке и других работ, в качестве защитного и антиадгезивного (препятствующего прилипанию) слоя при плавке металлов, склеивании полимерных пленок и во многих других ситуациях.
Таким образом, стеклоткань — это универсальный материал, который может находить применение в тюнинге, моделировании, ремонте и строительстве и в сотнях других областях. Главное — найти оптимальную технологию и правильно подобрать материал, и тогда результат оправдает все ожидания.
