Стеклоткань: свойства и применение¶

Стеклоткань — это тканый материал, изготовленный из стеклянных нитей (стекловолокна), получаемых путём вытягивания расплавленного стекла через фильеры. Относится к классу армирующих и изоляционных текстильных материалов. Основные характеристики — высокая механическая прочность, термостойкость, химическая инертность, негорючесть и низкая теплопроводность. Выпускается в рулонах и используется в строительстве, электротехнике, судостроении, производстве композитов и других отраслях.

¶История

Промышленное производство стеклянного волокна началось в 1930-х годах. В 1938 году американская компания Owens-Illinois совместно с Corning Glass Works основала предприятие Owens-Corning Fiberglas, наладившее выпуск стекловолокна и тканей на его основе. В СССР работы по получению стекловолокна велись с конца 1930-х годов; в 1940-е — 1950-е годы были созданы первые промышленные производства, а стеклоткани начали применяться в электроизоляции и оборонной промышленности. Массовое распространение материала во всём мире связано с развитием производства стеклопластиков во второй половине XX века.

¶Сырьё и производство

Основное сырьё — стекломасса, получаемая из кварцевого песка, соды, известняка и других компонентов. В зависимости от состава различают несколько типов стекла:

• E-стекло (алюмоборосиликатное) — наиболее распространённое, применяется для электроизоляции и армирования;
• C-стекло (химически стойкое) — устойчиво к кислотам;
• S-стекло (высокопрочное) — используется в ответственных конструкциях;
• AR-стекло (щелочестойкое) — для армирования бетона.

Процесс включает плавление сырья, продавливание расплава через фильеры, вытягивание элементарных волокон диаметром от 3 до 25 микрометров, их кручение в нити, а затем ткачество на специальных станках. Для улучшения совместимости с полимерами и защиты от влаги нити обрабатывают замасливателями (аппретами).

¶Виды и классификация

Стеклоткани различают по нескольким признакам.

Наиболее распространены конструкционные ткани марок Т-13, Т-11, Э3-200 и электроизоляционные марки Э. Отдельно выделяют стеклосетку — ткань с крупными ячейками, применяемую для армирования штукатурки и стяжек, и стекломат — нетканый материал из рубленого волокна.

¶Свойства

Ключевые характеристики стеклоткани:

• прочность на разрыв — значительно выше, чем у многих натуральных и синтетических тканей;
• термостойкость — рабочие температуры до 400–550 °C в зависимости от марки;
• негорючесть — материал не поддерживает горение;
• химическая стойкость — устойчивость к кислотам, щелочам (для специальных марок), растворителям;
• низкая теплопроводность и звукоизоляционные свойства;
• биологическая инертность — не гниёт, не поражается грибком и насекомыми;
• диэлектрические свойства — высокое удельное сопротивление.

Ограничения: хрупкость элементарных волокон при изгибе, необходимость защиты от механического истирания, раздражающее действие пыли на кожу и слизистые при обработке.

¶Применение

Строительство. Стеклосетка армирует штукатурные и кладочные растворы, фасадные системы, стяжки полов; стеклоткань применяется в гипсокартонных конструкциях и как основа для обоев.

Композиты. Стеклоткань — основной армирующий наполнитель стеклопластиков, из которых изготавливают корпуса судов, детали автомобилей, лопасти ветрогенераторов, трубы, ёмкости, спортивный инвентарь.

Электротехника. Электроизоляционные ткани служат для изоляции обмоток трансформаторов, электродвигателей, кабелей.

Промышленная фильтрация. Ткани применяются в фильтрах для агрессивных сред и высоких температур.

Защита и отделка. Из стеклоткани делают пожарные одеяла, термостойкие покрытия, декоративные материалы.

¶Особенности работы

При резке и обработке стеклоткани образуется мелкая пыль, поэтому используют средства индивидуальной защиты — респиратор, очки, перчатки. Для пропитки смолами применяют эпоксидные, полиэфирные и винилэфирные связующие. Перед нанесением смолы ткань часто раскраивают по шаблону и укладывают слоями под требуемым углом для получения заданной анизотропии прочности. При работе с эпоксидными смолами соблюдают вентиляцию помещения.

¶Рынок и стандарты

В России выпуск стеклотканей регламентируется государственными стандартами, в частности ГОСТ 19170 и ГОСТ 19907, устанавливающими требования к электроизоляционным и конструкционным тканям. Крупные производители расположены в России, Китае, США, странах Европы. Мировой спрос на стеклоткань растёт вместе с развитием композитной отрасли, ветроэнергетики и строительства.

¶Сравнение с аналогами

В отличие от углеткани, стеклоткань дешевле, но уступает по прочности и жёсткости; в отличие от базальтовой ткани — имеет меньшую термостойкость, но лучшие диэлектрические свойства. По сравнению с органическими волокнами (хлопок, лён) стеклоткань не гниёт и не горит, однако менее эластична и требует защитных мер при обработке.

¶Источники

• ГОСТ 19170-2001. Ткани стеклянные конструкционные.
• ГОСТ 19907-2015. Ткани электроизоляционные из стеклянных кручёных нитей.
• Техническая энциклопедия по материалам и композитам.
• Справочные материалы по производству стекловолокна и стеклопластиков.