Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 1 (3-е изд., 1986) (1152095), страница 99
Текст из файла (страница 99)
СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО Неорганические волокнистые материалы, к торым относятся волокна из стекла, плав.еного кварца, кзолина, кремнезема н другах материалов, находят широкое применение в электрической изоляции, Основным их преимуществом перед органическими волокнистыми материалами является высокая нагревостойкость. Стеклянным волокном называют волокно. изготовленное из расплавленного стекла. Стеклянное волокно обладает редким сочетанием свойств. высокой прочностью цри растяжении и сжатии, негорючестыо, взгревостойкостью.
малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологн1ескому воздействию. Из него изготовляются материалы с высокими электро-, тепло-, знуконзоляционнымн свойствами и механической прочностью. На основе стекловолокнястых материалов изготавливаются различные виды изделий, которые не только успешно заменяют традиционные материалы, во и имеют только им присущие области применения. Различают два вида стеклянного волокна: иепрерыввое — длияой сотни и тысячи метров и штапельное — длиной до 0,5 м.
По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный нли искусственный шелк, а штапельное в хлопок илн шерсть, Изделия нз непрерывного волокна иммет вид однонаправленных волокон, тканых материалов, нетканых материалов и волокнистых световодов. Одлоналравлеилое сгг линие волокно представляет собой короткие пряди волокон или комплексных нитей, срезанных с бобин. Длина однонаправленного волокна изменяется в зависимости от периметра бобины или барабана, на который оно наматывается.
Одноваправленвое волокно с бабич имеет диаметр 5— 10 мкм и длину ие менее 0,5 и. Ткагипе материалы палучюот в ходе текстильной переработки стекляввого волокна: рззмотки комплексной нити с бобин с комп.пексной крутьой трощения нитей и втоРичной их круткн, подготовки нитей к ткачеству и изготовления тканых материалов на ткацквх станках. Для текстильной переработки используются волокна диаметром б — 10 мкм Волокна болыпего диаметра имеют пониженную прочность при изгибе и чаще ломшотся в ходе текстильной переработки. Нетканые материала из непрерывного стеклянного волокна — хггутьь холсты из рубленых и непрерывных нитей, ленты из склееаиых нитей и стекловолокиистые анизотропные материалы.
Жгут представляет собой прядь, состоя.щую из больцюго числа комплексных стеклянных нитей. холсты — рулонные нетканые матч. риалы В жестких холстах хаотически расположенные нити или обрезки нитей скреплены смолами, в мягких холстах — механической прошивкой, Первичные нити или жгуты могут быть склеены смолами в длинные ленты. При упорядоченной намотке нитей и жгутов на барабаны и одновременном нанесении связующего получаюг анизотропные материалы, свойства которых в разных направлензях различны Зги материалы могут быть как рулонными при непрерывном способе производства, так и листовыми — при пернодичгском.
Для нетканых материалов могут применяться волокна диаметром до 20 мкм. Волокоииые сзегоеоди обладают свойствоч направленно передавать световую энергию Светопроводящие непрерывные волокяз кю минимум двухслойные Наружный слой (оболочка) отличается от внутреннего (хшлы) более низким показателем преломлевня, что обеспечивает прохождение света по жиле с минимальными потерями Пучок оптических во. локон называется световодом для передачи изображения, если торцы плотно уложенных волокон на концах пучка расположены строго одиваково. Е)слч световодом веобходимо обеспечить только передачу света, то достаточно осуществить плотную укладку волокон на торцах и нет необходимости в регулярной и одвнаковой их укладке.
Виды излелий иэ штапельного волокна. Штапельные волокна различаготся по длвье элементарных волокон (длинноволокнистые н коротковолокнистые) и по их диаметру. По диаметру различают: микроволокно (0,5 мкм). ультрэтонкое (0,5 — 1,0 мкм), супертоикое (1— 4 мкм), утолщенное (11 — 20 мкм) и грубое (20 мкм и более). На основе короцговолокнистых штапельных волоков получают вату, рулонные материалы, маты, плиты и скорлупы Все эти митерчалы состоят нз хаотически перепутанных волокон Волозно, осажденное вместе с органическими сивтетическими материалами на конвейерной ленте, после обработки принимает вид непрерывного ковра толщивоь 20 †1 мм. Рулонный материал представляет собой длинный кусок ковра, сверн)тый в рулон.
Маты и плиты залучают нз неподпрегсованного ковра Маты в Ряде случаев простегивают нитями нз непрерывного стеклянного волокна, тогда тошцнна их может быть умепыпена до 5 мм Плиты покрываются с одной илн обеих сторон стеклянной тканью. Из длизноволокнистых штапельных вагокон изготовляют холсты, сепараторные гластипы, бумагу. Зтн материалы (толщиной 0,5— 1,5 мм] могут быть свернуты в рулоны жчн нарезаны на плзстины Для повышения механической прочности онн могут армнроваться нитями из непрерывного волокна, Из длинноволчкпвстых волокон получают по аналогии с шерстью штапельную крученую пряжу.
Рогыв- Неорепкические волокнистые материалы Равд. !О Рнс. !О.!. Схема устзуновкн для получения непрерывного стеклянного волокна двухстаднйным способом: у — буякер; у — нзпрзллдюзпзй легок: 3 — стеклоплздклззый сосуд; « — подфз>л «рдый золодндьдик> З вЂ” ззизеллззющее уетройстзо; З вЂ” рзеклддчик> 7 — нзиз- тыззющкй аппарат цу н прн послед)ющей текстильной переработке —..штапельные ткани, сетки, ленты. Свойства изделий нз штапельного волокна в значительной степе-нн зависят от диаметра волокна, состава стекла и яяда связующего материала, Способы производства стеклянного волокна.
Способы выработки стеклянного волокна класснфнцнруют по двум основным принципам его формовання: 1) утонення струйкн стекло- массы в непрерывное элементарное волокно н 2) разделения н расчленения струи расплавленного стекла, сопровождаемых вытягиванием коротких волокон. Вытягнваняе волокна нз стРуйки стекло- массы может производиться как механическим путем, так я воздухом илв паром.
Кахсдый нз этэх способов может быть одно- нлн двухстаднйным. Прн дв)хстаднйиом процессе стеклянное волокно вырабатывается из стеллаплавнльпых сосудов нлн печей, питаемых стеклянными шариками,штабнкамя нлн эрклезом (рнс. 10.1). !1Ря односталийном процессе сгеклянное волокно вырабатывается из стекловаренных печей, питаемых шнхтой. Механяческое вытягнванне волокна может осуществляться г помощью барабана, съемных бобин, вытяжных валков нлн прядильной головки Способы разделения струи расплавленного стекла делятся иа трн группы: способы раэдува, центробежные н комбнннрованные.
10.2. СОСТАВ И СВОИСТВА ГТГКОЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКНА В заввсимостя от областн применения непрерывного стеклянного волокна требования к его химическому составу могут быть различны. мн. Для электрической нзоляпня употребляет- ся только бесщелочное (нлн мало>целочнос] алюмоснлнкатное нли алюзюбороснлвкатное стекло; для конструкционных стеклопластиков применяют главным образом бесщелочные магннйалюмоснлнкатные нли алюмобороснликатные стекла: для стеклопластиков неотзетственного назначения можно использовать и щелачесодержащне стекла. Процесс формования непрерывного ст:клнчного волокна предъявляет к стеклу Р 'д требованнй: интервал вязкостей, в которо а устойчиво протекает формованне непрерывного стеклянного волокна нз стекол обычных соста-.
вов, составляет примерно 10« †!О' Па с; температура верхнего предела кристаллнзацнн стекла долнсна быть нннсе температур, соответствующих рабочему интервалу вязкости; стекло должно обладать малой скоростью крнсгаллнзацнн. Для изготовления основных видов изделий из непрерывного стеклянного волокна в СССР яспользуют волокна, иолу енине нз бесщелочного алюмобороснлнкатного стекла следующего состава (в мас Чз); 53 ЯО>, 15 А!зОз. 10 В>Оз, 17 СаО, 4 МХО, не более 0,4 )зазО, до 0,3 Р Для получения высокопрочных волокон стекла спнтезируются в магнийалюыоснлнкатной н других стеклообразных системах.
Выработка щелочного непрерывного стеклянного волокна производится в СССР из стекла № 7А состава, %: 64 ЯО>, 5,5 А!>Оз, Гй )сО, 2 ХпО>, 9,5 НзО, 1,7 МпзО« и «нейтральногод стекла состава: 70,5 ЯОу, 3 А1>Оз, 6 СэО, 3 МРО, !5 НэуО Высоконэгревостойкне волокна получают нз кварцевого стекла, расплава каолнна (А1>Оз: ЯОз= 1: 1) и кремнеземного состава (96 — 93 з(а ЯОз), получаемого методом выщс лачнвания. Полуйроводящие стеклянные волокна получают из расплавов стекла, содержащэх окснды одновалентных металлов — Сп н Ао.
Дз>я полученнп непрерывного волокна, преднз. значенного для зашиты от действия излучений, попользуются стекла, содержащие свннец. бор н редкоземельные элементы. Основными требованиями, предъяэляемымн к стеклам для производства штапельного волокна, являются малая вязкость (4 — 6 Па.с) прн температуре выработки н вязкое поверхностное натяжение В зависимости от способа выработки и назначения штапельного волокна применяют стекла различных составов, однако все онн отличаются высоким содержанием оксидов щелачноземельных металлов, содержанке Ьйфз не превышает 60%, А1зОз колеблется в пределах 2 — 21 %, КзΠ— до !6%; содержание ГезОз завнснт от качества сырья. 103.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОИСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ Механические свойства. Стеклянное волокно значительно превосходит по механической прочное и исходное (массивное) стекло в нед значнтельно отличается от него по некоторым физнческнм параметрам. Механнческие свойства стеклянных волокон зависят от химического состава стекла, метода производства, окружающей среды н температуры, Метод производства оказывает большое влияние на прочность стеклянных волокон: вы- 5 1О.З Физико-химические сеодггео неорганических волокон Таблица 103.
Прочность стеклянных волокон в различных условиях испытания Разрушающее аапражаааа пра рзазажеиаа, ГПа 1арадааа заааеааа) тоги волгина а жахаем аза. та пра 77 К а бабаню 7,0 — 14 9,0 6,0 3,5 4,5 — 5,0 4,0 — 4,5 Кварцевое Магнийалюмосиликатиое Магнийалюмосиликатное (высокомодульное) Весшелочное алюмоборосплнкатное марки Е Натрнйалюмосиликатное Натрийсилвкатиое 4.5 2,6 1,2 4,7 2,3 Гйп 28 48 77 4 17 72 78 хд лихи Рис. 10.2. Зависимость разрушающего напряжения прн растяжении от диаметра стеклянных волокон различного химического состава: 7 — мазнайалюмаааааказяаа по 77 мк011 2 — иагмайааюзмюааакатааа 118 Уз МЯО)1 8 — Цаиататаамагиайааюмааааакатааз; а — «атрийааюмааааьцайаизакат. ааа; 8 — азюмабаэааязааатааа Е; б — махзааюиабара. ааааэазяои 7 — аатрайаааьцайаялааазааа; 8 — барат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
