Sklolaminát: jeho vlastnosti a použití | Článek v časopise Mladý vědec

Pokladní, Ferhat. Skleněné vlákno: jeho vlastnosti a aplikace / Ferhat Kassa. — Text: přímý // Mladý vědec. — 2019. — Č. 6 (244). — S. 14-16. — URL: https://moluch.ru/archive/244/56314/ (datum přístupu: 13.02.2025).

Klíčová slova: sklolaminát, výztuž, kompozitní materiály.

Díky svým speciálním vlastnostem je sklolaminát jako materiál široce používán jako výztužný materiál.

Od 1930. let 29. století si sklolaminát rychle získal vedoucí postavení v mnoha průmyslových odvětvích. Tento materiál se skutečně používá v různých oblastech lidské činnosti, jako jsou budovy a stavby průmyslového a občanského komplexu (25 %), doprava (16 %), elektřina a elektronika (14 %), sport a rekreace (11 %) a průmyslová zařízení (XNUMX %).

Sklolaminát má mnoho výhod: konkurenceschopnou cenu, nízkou hmotnost, požární odolnost a vynikající ekologické vlastnosti. Tento komponent si rozhodně našel své místo ve světovém stavebnictví, je hojně využíván pro výrobu různých vyztužených kompozitních materiálů.

Vyztužování nebo zpevňování železobetonových konstrukcí (budovy, mosty) kompozitními materiály (sklolaminát) se v dnešní době pro své přednosti a výsledky dosahované při vyztužování využívá stále více. Výzkum vlastností kompozitních materiálů byl prováděn v mnoha zemích, kde byly vyvinuty metody pro výpočet takových struktur a praktická doporučení pro jejich výrobu.

Skleněné vlákno se používá pro vyztužení, izolaci a optiku. Pro zesílení je to zdaleka nejdůležitější složka. V 9 z 10 případů se skleněné vlákno používá k vyztužení betonu nebo polymerů (termosetové plastové materiály, jako je polyester nebo epoxid) k výrobě kompozitních materiálů, které mohou nahradit ocel.

Pro izolaci se používá sklo ve formě poměrně krátkých vláken, která tvoří jakousi matraci, často nazývanou skelná vata. Tento materiál se používá i pro tepelnou izolaci (Anne BERTHEREAU, Eric).

Skleněné vlákno má vysokou pevnost v tahu: 3400 MPa….4400 MPa (Djebloun Youcef). Vlákna v kompozitním materiálu jsou chráněna pojivem a pryskyřicí. Chemické vlastnosti skla se dobře projevují při vystavení vlhkému prostředí nebo ve vodě (Julien Mercier).

Skleněné vlákno má tepelný odpor tvořený strukturálními vazbami při vysoké teplotě, tzv. tepelné zhutňování (WH Otto).

Mikrozkouška materiálu ukázala některé vady související s výrobním procesem, jako jsou: rozdíly v tloušťce hotového výrobku z jednoho místa na druhé, tvorba vzduchové bubliny a tím i přítomnost poréznosti v hotovém výrobku (Djebloun Youcef V rámci doporučení bych navrhoval, aby se předešlo negativním důsledkům, pečlivě sledovali výrobní proces ve všech fázích jeho fyzické výroby, včetně jeho vhodné fyzické výroby, od návrhu až po výrobu).

– tavení vsázky za účelem získání roztaveného skla

– tažení a kalibrace vláken

1. Různé druhy výztuže

– Zahušťování pomáhá zlepšit pevnost v tahu a tuhost kompozitních materiálů a je ve formě vlákna (organická vlákna nebo anorganická).

– Sklolaminát je dostupný v různých komerčních formách:

• – ve formě rovingu (nitě, zámky atd.): Roving je sestava paralelních základen, seskupených bez kroucení
• – ve formě tkanin (taftové tkaniny, plátna apod.): Tkanina vzniká kolmým křížením rovingu. Hladké tkaniny mohou vážit až 800 g/m2.
• – ve formě rohože (drátěný závit, plný drát) rohož je závitová nebo spojitá plastová rohož, aglomerovaná rychle rozpustným pojivem nebo pomalým pojivem v pryskyřici

Rýže. 1. skleněný roving

Rýže. 2. skelná tkanina

Rýže. 3. skleněná rohož

1. Výhody sklolaminátu ve výztuži

1) vyztužení konstrukcí sklolaminátem vykazuje dobré výsledky:

– Zvyšuje se nosnost takových konstrukcí

– Vyztužené konstrukce se přizpůsobují „moderním standardům“ v podmínkách rostoucího zatížení a zvyšující se intenzity jejich působení

2) možnost výpočtu únosnosti konstrukcí vyztužených skelnými vlákny;

3) zlepšení struktury sklovláknobetonových konstrukcí.

4) schopnost monitorovat a pozorovat takové struktury

5) zvýšení mechanických vlastností, například pevnost v tahu ze 400 na 2000 MPa

6) odolnost proti korozi, což usnadňuje jejich použití v zemích s velmi extrémním klimatem, jako je Rusko a Severní Amerika

8) nízká cena výroby skelného vlákna ve srovnání s jinými vlákny (uhlíková vlákna), což z něj dělá jedno z nejpoužívanějších vláken v současnosti

1. Anne BERTHEREAU, Eric DALLIES Datum zveřejnění: 10. ledna 2008 XNUMX), ”Techniky integrace kompozitních materiálů”
2. DJEBLOUN YOUCEF, ”Generální ředitelé pro stavební materiály” – Kapitola 01, Strana 05
3. Julien Mercier — ”Cena za výzkum a vývoj v dimenzování struktur v kompozitních materiálech” – Doktorská práce, University of Paris VI, 1991 – strana 28
4. W. H. Otto, „Efekty zhutňování skleněných vláken“, Journal of The American Ceramic Society, str. 68–72
5. referenční příručka STRRES FABEM – kapitola 5
6. SP 164.1325800.2014 Zesilování železobetonových konstrukcí kompozitními materiály. Pravidla designu

Základní pojmy (vygenerováno automaticky): materiál, sklolaminát, BERTHEREAU, vlákno, hotový výrobek, konstrukce.

Sklolaminát je neobvyklý materiál používaný pro různé průmyslové účely a výrazně se liší od běžných textilních tkanin. Vzhledem k výrobnímu postupu a fyzikálním vlastnostem ne každý ví, k čemu je sklolaminát určen a jak jej lze použít. Podívejme se na materiál podrobněji v článku.

O jaký typ látky se jedná?

Sklolaminát – Je to materiál vyrobený z nití, které byly získány ze skla nebo jeho derivátů. Po opakovaném zpracování plátna se však jeho fyzikální vlastnosti liší od vlastností skla.

Výroba sklolaminátu se provádí pomocí jednoduché a levné technologie:

1. Křemenný písek nebo lomové sklo, používané jako hlavní surovina, se zahřívají na teplotu 1400 stupňů Celsia.
2. Roztavená hmota je profukována speciálním strojem, jehož tryska připomíná síto s malými otvory, tvořící mnoho tenkých vláken. V tomto případě mohou být nafouknuty vzduchem nebo párou a vytvořit krátká vlákna, která se texturou více podobají vlně, nebo se sloučit do jednotlivých dlouhých vláken.
3. Ze získaných nití je vyrobena jediná tkanina.

Ze skelného vlákna lze vyrábět různé materiály, včetně skleněné vaty, sklolaminátu atd.

Historie původu

Poprvé něco podobného modernímu sklolaminát byl získán na konci 19. století v jedné ze skláren. Následkem nehody došlo k profouknutí narovnaného skla velkým proudem vzduchu, který vytvořil mnoho tenkých vláken. Po vytvrzení neztuhly a měly jiné vlastnosti než běžné sklo.

Podnětem k serióznějšímu studiu a výrobě materiálu byl však incident, ke kterému došlo v roce 1932 s Dale Kleistem v Illinois. Muž se pokusil svařit kusy skla, ale proudy stlačeného vzduchu narážely na horký materiál a proměnily jej v tenká vlákna. Od této chvíle začali vědci zkoumat získaný vzorek a zdokonalovat technologii pro jeho výrobu.

Složení tkaniny a její vlastnosti

Sklolaminát se vždy vyrábí z:

Rozbité sklo
Nebo křemičitý písek

Komponenty se navzájem nemíchají a používají se samostatně bez přidání dalších vláken.

Vlastnosti sklolaminátu:

Odolnost proti deformaci

Díky těmto vlastnostem se sklolaminátová tkanina často používá při výrobě a stává se obsahem různých materiálů, dále zvyšuje jejich pevnost a odolnost vůči vnějším vlivům.

Druhy tkanin

V závislosti na délce vláken a výrobních vlastnostech, Existují dva typy skelných vláken:

Sešívat

Tkanina se skládá z tenkých, malých a krátkých klků, které samostatně připomínají vatu nebo vlnu.

Kontinuální

Materiál je vyroben ze souvislých dlouhých nití, které tvoří pevnější a pružnější tkaninu.

Staple a kontinuální sklolaminát mají různé fyzikální vlastnosti, takže při výběru materiálu zvažte jeho zamýšlený účel.

Materiál je také dostupný v několika typech:

v rolích

Běžný typ skleněného vlákna v průmyslu, který vizuálně připomíná běžnou tkaninu a lehké, porézní nitě. Právě tento materiál se nejčastěji používá k vytváření izolací, obložení a dalším průmyslovým účelům.

Nitě spojené dohromady s utěsněnými konci

Toto sklolaminát se také smotává do rolí, ale můžete z nich snadno oddělit několik pramenů odříznutím od zataveného “ocásku”.

Pevná páska s nezatavenými konci

Tento typ se používá nejméně často, ale někdy se toto sklolaminát používá pro opravy, domácí účely nebo dokonce při vytváření manikúry.

Typ výroby skleněného vlákna určuje nejen jeho zamýšlené použití a možnost použití pro jakýkoli účel, ale také jeho fyzikální vlastnosti.

Výhody a nevýhody tkaniny

Výhody sklolaminátu:

• Pevnost Je to dáno vysokou hustotou nití – cca 2500 kg/m2. To zpevňuje výslednou tkaninu a činí ji obzvláště odolnou.
• Chemická odolnost. I když se alkálie dostane do kontaktu se skleněným vláknem, nevyvolá chemickou reakci, a proto se často používá k výrobě izolace.
• Odolnost proti deformaci a změnám teploty. Materiál je praktický a při splnění podmínek jeho použití zůstává v původním stavu.
• Ekologická kompatibilita. Na rozdíl od mnoha stavebních materiálů sklolaminát neobsahuje chemické nebo toxické složky, které by mohly být nebezpečné pro lidský organismus.
• Nehořlavé. Sklolaminát se může pouze roztavit, ale to je možné pouze při teplotách nad 1300 stupňů Celsia.
• Tepelně izolační vlastnosti. Materiál je výborným tepelným izolantem a udržuje původní teplotu v zakrytém prostoru.
• vlastnosti pohlcující zvuk. Pro zvukovou izolaci můžete také použít sklolaminát, pokud jej správně zajistíte.
• Lehkost a elasticita. Díky tomu plátno nezpůsobuje žádné potíže při přepravě, dodání a použití.

Najdou se však i takoví Nevýhody materiálu:

• Ztráta původních vlastností za mokra. Materiál není voděodolný, takže ve vlhkém stavu se stává méně odolným, propouští hluk a ztrácí řadu dalších vlastností.
• Je nepohodlné s tím pracovat. Sklolaminát je netkaný materiál, což znamená, že se z něj vlákna snadno oddělují, takže může být obtížné s ním pracovat. Práce s lepenými nitěmi nebo páskou z nich vyrobenou je ještě obtížnější.

Navzdory nevýhodám sklolaminátu se za něj v mnoha odvětvích těžko hledá náhrada, proto se často používá k různým účelům.

Jaké normy se používají při výrobě? Co berou v úvahu?

Výroba sklolaminátu se řídí normami a technickými požadavky, které jsou uvedeny v textu GOST 8325-93:

1. Specifické mez pevnosti – ne méně než 250 mN/tex (s průměrem závitu 14 mm), 470 mN/tex (s průměrem 7 mm), 610 mN/tex (s průměrem 3 mm).
2. Přípustné odchylky skutečné výsledné lineární hmotnosti od jmenovité výsledné lineární hmotnosti jsou od -7 % do +5 %.
3. Hmotnostní podíl maziva je 0,7-1,3%.
4. Přípustné odchylky v počtu zákrutů na 1 m závitu jsou 15-20%.
5. Rovnováha kroucené nitě zákrutem — ne více než 6 (do 100 cr/m včetně), 8 (více než 100 až 200 cr/m včetně), 15 (více než 200 cr/m).

K jakým účelům lze tuto látku použít?

Zvážit Nejběžnější oblasti použití materiálu jsou:

Konstrukce (izolace, zateplení, armovací vrstva před omítkou, lití betonových podlah nebo základů jsou vyrobeny z vláken; z materiálu jsou skleněné tapety a skleněné vlákno)

Práce na silnici (při pokládání základů budoucí silnice se před položením kovového rámu položí výztuž ze skelných vláken, která zvyšuje pevnost a odolnost povrchu proti opotřebení)

Hydraulické inženýrství (materiál se používá při stavbě přehrad, náspů, mostů, protože v nich jsou položeny výztužné sklolaminátové sítě; většina kanalizačních systémů je také vyrobena ze skleněných vláken)

Automobilový průmysl, stavba lodí (sklolaminátové tkaniny se často používají při výrobě automobilů, dodávek, lodí, člunů, jachet, startovacích člunů a dalších vozidel; tkanina může být mechanicky zpracována a natřena, takže se často používá ke zpevnění různých dílů)