Фибергласс — стеклопластик на основе стекловолокна¶
Фибергласс (от англ. fiberglass — «стекловолокно») — композиционный материал на основе стекловолокнистого наполнителя и полимерного связующего, а также устоявшееся разговорное название самого стекловолокна. Материал обладает низкой теплопроводностью, химической стойкостью, диэлектрическими свойствами и малым удельным весом. Широко применяется в строительстве, судостроении, автомобилестроении и производстве теплоизоляции.
¶Состав и структура
Фибергласс состоит из двух основных компонентов:
- Стекловолокно — тончайшие нити диаметром 5–25 мкм, получаемые вытягиванием расплава стекла. Волокна объединяются в жгуты, ткань, маты или ровинг.
- Связующее — термореактивная смола (чаще всего полиэфирная, эпоксидная или винилэфирная), отверждающаяся после нанесения и образующая монолитную структуру.
В зависимости от назначения в состав добавляют наполнители, красители, стабилизаторы и огнезащитные компоненты. Соотношение волокна и смолы в конструкционных материалах обычно составляет от 30 до 70 % по массе.
¶Производство
Технология получения стекловолокна включает плавление стеклянной шихты (обычно натриево-кальциевого стекла с добавкой борсодержащих компонентов) при температуре около 1400 °C и вытягивание расплава через фильеры — пластины с множеством мелких отверстий. Полученные нити охлаждаются и покрываются защитным составом (связующим-пропиткой), улучшающим адгезию к полимерной матрице.
Из стекловолокна формируют различные полуфабрикаты:
| Полуфабрикат | Описание |
|---|---|
| Стеклоровинг | Параллельные жгуты нитей для намотки и намоточных технологий |
| Стеклоткань | Тканое полотно для ламинирования и намотки |
| Стекломат | Случайно уложенные короткие волокна, скреплённые связующим |
| Стеклосетка | Решётчатая структура для армирования штукатурки и фасадов |
Изготовление готовых изделий из фибергласса ведётся методами ручного ламинирования, вакуумной инфузии, намотки, прессования или напыления (спрея).
¶Основные свойства
Фибергласс сочетает ряд характеристик, делающих его востребованным в промышленности:
- Низкая теплопроводность — 0,03–0,05 Вт/(м·К) у волокнистой изоляции, что сопоставимо с пенополистиролом.
- Химическая стойкость — материал устойчив к кислотам, щелочам, солевым растворам и большинству органических растворителей.
- Диэлектрические свойства — фибергласс не проводит электрический ток, применяется в электроизоляции.
- Механическая прочность — при малом весе (1,5–2 г/см³) материал выдерживает значительные нагрузки, особенно в направлении волокон.
- Коррозионная стойкость — не подвержен гниению и ржавлению.
К недостаткам относят хрупкость чистого стекловолокна, чувствительность к УФ-излучению (при отсутствии защитного покрытия) и выделение мелких стеклянных осколков при механическом повреждении, раздражающих кожу и дыхательные пути.
¶Применение
¶Теплоизоляция
Стекловолокнистые плиты и маты — один из самых распространённых видов утеплителя. Материал применяется для изоляции стен, кровель, перекрытий, воздуховодов и промышленного оборудования. В России основными производителями стекловаты являются компании «Изовер» (Saint-Gobain), «УРСА» и «Кнауф».
¶Строительство
Фибергласс используется в качестве армирующего наполнителя для штукатурных составов (стеклосетка), в сэндвич-панелях, кровельных листах (профнастил из стеклопластика), а также в качестве декоративных элементов — фасадных панелей, отделочных панно, бассейнов и ванн.
¶Транспорт
В судостроении из фибергласса изготавливают корпуса катеров, лодок и яхт методом ручного ламинирования или вакуумной инфузии. В автомобилестроении материал применяется для изготовления кузовных элементов, обвесов и элементов интерьера. В авиации и космосе стеклопластик используется для обшивки и внутренних панелей.
¶Электротехника
Стеклотекстолит (прессованный фибергласс) служит изоляционным материалом в электрических панелях, трансформаторах и печатных платах.
¶Бытовое применение
Материал знаком под названием «стекловата» — мягкие плиты и маты, применяемые для утепления домов, гаражей и дач. При работе с ним рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты — респиратор, перчатки и очки.
¶Экология и безопасность
Стекловолокно не подвержено биологическому разложению и не разлагается в природной среде. При этом оно химически инертно и не выделяет токсичных веществ. Основной риск при эксплуатации — механическое раздражение кожи и слизистых оболочек стеклянными частицами. Утилизация фибергласса производится на полигоне твёрдых бытовых отходов; переработка возможна, но экономически ограничена.
Источники:
- ГОСТ 6943.0-79. Изделия стеклопластиковые. Общие технические условия
- Болдырев В. А. «Стеклопластики и их применение в народном хозяйстве»
- Пахомов Н. А. «Стеклопластиковые конструкции»
- Материалы производителей: Saint-Gobain Isover, URSA, Knauf Insulation