4.1.3. Стекловолокнистые

АРМИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Стеклянные волокна. По химическому составу стекла, из кото- рых получают волокна, делятся на две большие группы: бесщелочные и щелочные. Бесщелочные содержат не более 1...2 % оксидов щелоч- ных металлов и характеризуются очень высоким электрическим со- противлением. Щелочные стекла содержат до 15 % оксидов щелоч- ных металлов, их электрическое сопротивление намного меньше, а с повышением температуры снижается еще больше. Непрерывное стек- лянное волокно получают из алюмоборосиликатных стекол, а шта- пельное волокно воздушного вытягивания - из бесщелочных.

Сначала на стеклянных заводах получают стеклянные шарики, диаметром 10...20 мм. закаленные в воде. Закалка производится с це- лью исключения кристаллизации. В таком виде шарики могут храниться в течение длительного времени и даже отправляться на заводы стеклово- локна, если там они не изготавливаются. В нужный момент они расп- лавляются в платиновых лодочках с отверстиями - фильерами, из ко- торых производится вытягивание или струйное истечение стекла для получения волокна. Обычно лодочка имеет в основании примерно 200 фильер, диаметром от 2 до 40 мкм. Выходя из фильер, непрерывные волокна соединяются в прядь (первичную нить) и наматываются на съемные бобины. Скорость движения волокон около 60...65 км/час. Стеклянные волокна при соприкосновении могут повреждаться за счет микродефектов на их поверхности. Чтобы этого избежать, волок- на покрываются тонкими слоями замасливателя, в качестве которого могут выступать крахмал, кремнийорганические и металлооргаии- ческие соединения, минеральные масла (силиконы) и др. Защищая волокна от разрушения, замасливатели к тому же во многих случа- ях повышают адгезию на границе связующее - волокно.

Непрерывное стеклянное волокно получают утонением струйки расплавленной стекломассы механическим вытягиванием. Известны двустадийный и одностадийный способы выработки такого волокна.

Из непрерывного стеклянного волокна изготавливают следую- щие армирующие материалы для стеклопластиков:

-нити и волокна однонаправленные;

-нити комплексные некрученые и крученые;

-ровницы и ровинги (жгуты);

- сетки, ткани и ленты;

-нетканные рулонные материалы.

Штапельное стеклянное волокно используется при производстве стеклопластиков в виде тонкого стеклянного мата, получаемого из расплавленной стекломассы вертикальным вытягиванием и разду- вом. Стекломасса в виде струй диаметром 2...3 мкм вытекает из фи- льерных питателей, а затем струя раздувается паром или воздухом. Короткие волокна, диаметром до 20 мкм. попадают в камеру осаж- дения, в которой на них форсунками наносится связующее, и оседа- ют на ленте приемно - формующего конвейера, где производится сушка волокна, уплотнение его в мат и отверждение связующего.

Замасливатели для стеклянного волокна. Поверхность стеклян- ных волокон в процессе вытягивания покрывают замасливателем для защиты волокон от разрушения при их трении друг о друга и о де- тали перерабатывающего оборудования, а также для склеивания их в нить. Замасливатели, предназначенные только для защиты повер- хности волокон и склеивания их в нить, называются текстильными.

Замасливатели, в состав которых входят адгезионно-гидрофоб- ные вещества, способствующие созданию прочной связи на границе раздела стеклянное волокно-связующее, называют прямыми. Для гидрофобно-адгезионной модификации поверхности стеклянных тканей иногда производят их термохимическую обработку, состоя- щую в удалении текстильного замасливателя и последующей про- питке волокон водными растворами кремнийорганических соеди- нений - аппретов. Следует отметить, что при термохимической об- работке прочность тканей существенно снижается, поэтому для стек- лопластиков следует по возможности использовать армирующие материалы, выработанные с применением прямых замасливателей.

Основным текстильным замасливателем является парафиновая эмульсия (ПЭ), в состав которой входят следующие вещества (в %)

-парафин (ГОСТ 784-53) 1.6 ± 0,1;

-стеарин или синтетические жирные кислоты

(ГОСТ 6484 64) 0,6...0,1;

-вазелин медицинский (ГОСТ 3582-52) или ветеринарный (ГОСТ 13037-67) 2,0 ± 0,1;

-трансформаторное масло (ГОСТ 982-68)

ГОСТ 10121 -62 или ТУ 38-239- 69) 2,0 ± 0,1;

-закрепитель ДЦУСТУ 6-4-187-67 2,0...2,5;

-эмульгатор - препарат ОС-20 (ГОСТ 10730-64) 125 ± 0;

-вода с жесткостью не более! мг экв/л до 100.

Стеклянные нити. Стеклянные нити (некрученые и крученые)

представляют собой комплексные нити, состоящие из непрерывных элементарных волокон, склеенных между собой замасливателем.

Некрученые нити и крученые марок НС-108-Р и НС-216 -Р выра- батываются из стекла алюмоборосиликатного состава. Крученые нити кремнеземные типа КН-11 вырабатываются из стекла алюмобороси- ликатного состава с помощью специальной химической обработки: содержание кремнезема в волокне доводится до 94 %.

Ровинг. Ровинг (жгут) представляет собой некрученую прядь, состоящую из равномерно натянутых комплексных нитей, намотан- ную крестовой намоткой в бухты массой до 10 кг, высотой 268 мм. с внутренним диаметром 60 мм и наибольшим наружным диаметром 200 мм В зависимости от назначения ровинг. используемый для арми- рования стеклопластиков, вырабатывается двух основных видов:

-рассыпающийся, предназначенный для рубки на короткие от- резки нитей: поставляется в бухтах без гильз;

-намоточный, предназначенный для изготовления стеклопласти- ковых изделий методами намотки и протяжки, а также для наполне- ния термопластов; поставляется в бухтах на картонных гильзах.

Стеклянные ткани и сетки. Стеклянные ткани вырабатываются из крученых комплексных нитей или ровинга и различаются соста- вом стекла, плотностью, массой 1 видом замасливателя, видом переплетения нитей и другими параметрами. Сетки отличаются от тканей разреженностью структуры.

Ткани из крученых комплексных нитей предназначаются для конструкционных стеклопластиков, а из ровинга - для изготовле­ния стеклопластиковых изделий методами контактного формования или пропитки в вакууме под давлением. Ткани получают плотным переплетением из ровинга на основе алюмоборосиликатного стек­ла с диаметром элементарных нитей 10 мкм.

Многослойные ткани вырабатываются из крученых комплекс­ных нитей трехмерным переплетением. Предназначены для изготов­ления методами пропитки в вакууме или под давлением стеклоплас­тиков, отличающихся повышенным сопротивлением межслойному сдвигу и расслаиванию. Диаметр элементарной нити 9 мкм.

Стеклянные сетки предназначены для армирования стеклопластиков.