Освоение промышленного производства непрерывного стекловолокна позволило создать широкий спектр различных материалов и изделий из стекла, обладающих исключительными свойствами.

Из стекловолокна изготавливают стеклонить, стеклоленту, стеклоткань, стеклосетку, различные стеклопласты, световоды и другие изделия. Эти материалы обладают высокой электрической и механической прочностью, высокой нагревостойкостью, хорошими теплоизолирующими свойствами и т. д. Они хорошо перерабатываются методами прессования, склеивания, наматывания и др., в силу чего нашли широкое применение во всех областях науки и техники.

В электротехнической промышленности из них изготавливаются высоковольтная изоляция машин и аппаратов и конструктивные детали.

В радиоэлектронной промышленности они используются для изготовления печатных плат, как изоляционный и конструкционный материал, а также в устройствах передачи информации (световоды).

В машиностроении изделия из стекловолокон и стеклоткани успешно конкурируют с металлами и применяются для изготовления элементов корпусов и других деталей.

В строительстве стеклоткань используется как изолирующий и защитный материал, а стеклонити могут применяться для изготовления стеклянной арматуры.

Космическая промышленность использует стеклопластики для тепловой изоляции, например в спускаемых космических капсулах.

Широкое применение материалов на основе стекловолокна стало возможно благодаря освоению простой технологии получения непрерывного стекловолокна и избытку исходного сырья. В настоящее время в некоторых странах объем материалов на основе стекловолокна достигает десятков тысяч тонн в год.

Процесс получения непрерывного стекловолокна основан на вытягивании моноволокна из расплавленного стекла.

Основным технологическим элементом стеклопрядильного агрегата (СПА) является сосуд из платино-радиевого сплава примерно прямоугольной формы (лодочка), одна из граней которого имеет отверстия диаметром 1 мм (фильеры). Количество фильер в зависимости от длины сосуда – 100, 200 или 400. Сосуд заполняют исходным материалом – стеклянными шариками (двухстадийный способ) или предварительно расплавленной шихтой (одностадийный способ). Нагрев сосуда осуществляют переменным током более 2000 А до температуры более 1000 °C в зависимости от состава стекломассы. Расплавленная стеклянная масса вытекает через фильеры. При скорости вытягивания 50–60 м/с на расстоянии 2,7 мм от фильерной пластины она, не успевая еще охладиться и затвердеть, вытягивается в очень тонкие моноволокна (3–9 мкм). В процессе вытягивания они проходят через лоток с замасливателем, скрепляющим моноволокна в одну прядь, которая заправляется на вращающийся барабан (бобину). Нить, полученная таким способом, обладает большой гибкостью и может в дальнейшем перерабатываться методами текстильной промышленности (скрутка, ткачество). Толщина стеклянных тканей составляет 0,07—0,28 мм. Постоянство моноволокна по толщине обеспечивается автоматической стабилизацией температуры лодочки и уровня стекломассы в сосуде.

Для получения электроизоляционных стеклопластиков применяют волокна из алюмоборосиликатного бесщелочного стекла. Липкую изоляционную стеклоленту изготавливают из кварцевого стекла высокой нагревостойкости.

Для получения полупроводящей стеклоткани (ленты) в состав пропитывающего лака вводят графит, который обуславливает пониженное значение сопротивления. Толщина такой ткани – 0,12– 0,2 мм.

Оптическое волокно используется для изготовления световодов. Такой световой кабель (жгут) диаметром 5–6 мм содержит несколько тысяч светопроводящих волокон диаметром 5—15 мкм.

Для изготовления оптического стекловолокна используют кварцевое (оптическое) или многокомпонентное стекло. Температура плавления – 1000 °C.

Отличительной особенностью таких волокон является то, что их поверхность имеет коэффициент преломления, отличный от сердцевины. Благодаря этому луч света, проникнув внутрь моноволокна, претерпевает многократное отражение от его поверхности (граница раздела), проходит вдоль волокна и таким образом передает информацию на другой конец.

Преимущества световых кабелей: широкая полоса и высокая скорость передачи информации, низкий уровень потерь сигнала, нечувствительность к электромагнитным помехам.

Впервые стекольное волокно получились случайно. На производстве стекла произошла авария, при которой расплавленная масса была раздута подаваемым под давлением воздухом. В результате получились нити, отличающиеся некой долей гибкости. Это стало неожиданностью, поскольку толстое стекло после застывания является очень твердым. С тех пор прошло уже более 150 лет. Технология немного изменилась, но принцип остался прежним.

Для производства стекловолокна применяется кварцевый песок или битое стекло. Применяемая технология не подразумевает использования сложного оборудования, она является довольно простой. При этом получаемый материал обладает рядом свойств, зависящих от способа подготовки волокна.

Процесс изготовления стекловолокна заключается в выдувании из него тонких ниток. Для этого осуществляется разогрев битого стекла или кварцевого песка до температуры 1400 °C. Расплавленная тягучая масса подается на формирующее оборудование. Если ее пропустить через центрифугу, то получится стекловата с переплетенными, замешанными между собой волокнами. Если же применять специальное сито с микроотверстиями, через которые масса выдувается под давлением пара, то получаются ровные длинные волокна. В дальнейшем они могут использоваться как сырье для изготовления сложных изделий.

Стекловолокно имеет целый ряд положительных качеств, делающих его отличным сырьем для изготовления строительных материалов. К его неоспоримым достоинствам можно отнести:

✓ теплопроводность,

✓ устойчивый химический состав,

✓ высокую плотность,

✓ повышенную температуру плавления,

✓ устойчивость к горению.

Одним из самых важных достоинств стекловолокна является низкая теплопроводность. Это позволяет делать из данного сырья теплоизоляционные материалы. Из всей группы изделий, которые можно получить из данного сырья, самым лучшим теплоизолятором является стекловата.

Стекловолокно имеет высокую химическую устойчивость, поскольку практически полностью состоит из кварцевого песка. При воздействии на него щелочами отсутствует любая химическая реакция, что делает волокно практически универсальным для сочетания с любыми стройматериалами.

Нити имеют высокую плотность, которая составляет 2500 кг/м³. Однако благодаря тому, что они являются распушенными, готовые из них изделия имеют большой объем, при этом малый вес. Чтобы расплавить даже тонкие волокна, их необходимо разогреть до температуры как минимум 1200 °C. Такое возможно только при целенаправленном воздействии горелки. Это негорючий материал, что позволяет его использовать для создания различных пожаробезопасных конструкций. Теоретически возможно воссоздание определенных условий, при которых отдельные сорта стекловолокна могут гореть. При этом они должны содержать связующие полимерные компоненты, что встречается редко.

Стекловолокно очень распространенный материал, из которого изготовляют самые разнообразные изделия. Его используют практически во всех сферах:

✓ строительство,

✓ производство бытовых предметов,

✓ электроизоляция проводников, J медицина.

Стекловолокно является сырьем для изготовления различных материалов. Из него делают:

✓ утеплительные маты,

✓ рулонную мягкую стекловату,

✓ штукатурную сетку,

✓ стекломаты,

✓ ткань,

✓ стеклопластик,

✓ стеклопластиковую арматуру.

Жесткие маты делают из стекловаты. Это достаточно плотный материал, применяемый для выполнения утепления фасадов. Кроме этого он при определенной длине нитей может выступать качественным звукоизолятором. Материал отличается стабильностью, но при его раскрое лучше пользоваться респиратором. Во время реза матов поднимается мелкая стекольная пыль. При попадании на кожу она вызывает ее раздражение, также такие частицы могут скапливаться в легких.

Рулонная стекловата является более гибким и менее плотным аналогом жестких матов. Она изготовлена аналогичным способом, однако сворачивается в рулон, что облегчает транспортировку. Ее используют в качестве теплоизоляционного материала, в частности совместно с металлическим профилем. Стекловата закладывается между направляющими, после чего закрывается отделочным материалом. Она в отличие от матов не может штукатуриться сверху, поэтому всегда должна применяться только с дальнейшим накрытием. Ее укладывают под кровлю, дощатый настил пола. В помещении на стенах ее закрывают гипсокартоном, на фасадах – металлическими панелями или вагонкой.

Сетка из стекловолокна пользуется особым спросом. Она применяется как армирующее изделие при выполнении штукатурных работ. Материал обладает высокой устойчивостью к растягиванию, что предотвращает появление трещин на стенах. Ее используют при выполнении внутренних и наружных штукатурных работ. Для отделки внутри помещения применяется сетка с небольшой плотностью от 80 г/м². Она выпускается в рулонах шириной 1 м. Сетка отличается достаточной гибкостью, но при сильном заломе ее волокна разламываются. Достоинство стеклосетки над обычной стальной штукатурной сеткой в том, что она не ржавеет. Со временем от нее на стенах не проявляются рыжие пятна.

Стекломаты также делают из стекловолокна. Их получают путем сложения между собой кусочков стеклянных волокон смешанных в произвольном направлении. Они скрепляются без использования клеящих составов. В результате смешанные иголочки поддерживаются между собой, обеспечивается надежная фиксация. Это армирующий материал, который ламинируется смолой. Из него можно создавать различные крепкие формы, к примеру, корпуса лодки. Для этого стекломаты и смола применяются как папье-маше.

Стеклоткань является более легким и тонким аналогом стекловаты. Она делается по аналогичной технологии с сеткой, но более сложным ткацким способом. В частности из нее состоят стекло-обои и стеклохолст. Последний приклеивается на качественно оштукатуренную и шпаклеванную стену, после чего осуществляется ее покраска. Наличие стеклохолста препятствует образованию трещин, позволяет скрыть мелкие дефекты основания. Такая поверхность является ремонтопригодной.

Стеклопластик пользуется особым спросом. Он помимо стеклянных волокон содержит в себе связующие смолы. Это очень прочный износоустойчивый материал, из которого делают самые разнообразные изделия. Примером такого использования является стеклопластиковая арматура. Она является аналогом стальной арматуры, используемой для армирования бетонных конструкций. Неоспоримым достоинством стеклопластикового изделия является низкая стоимость, небольшой вес, а также возможность транспортировки в виде скрученной бухты. Материал обладает аналогичной устойчивостью к разрыву, что и стальная арматура, при этом быстро разрезается даже ручной ножовкой по металлу.

Стекловолокно имеет очень широкое использование в строительстве, однако в последнее время уступает свои позиции базальтовой вате по направлению теплоизоляции. Это аналогичный материал, сделанный не из кварцевого песка, а базальта. Последний является более безопасным для человека, поскольку его волокна меньше осыпаются и раздражают слизистые оболочки и кожу. Однако при соблюдении определенных строительных норм возможно использование стекловолокна не только в промышленных зданиях, но и в жилых объектах.

Материал по-прежнему очень широко применяется для утепления трубопроводов. Что касается стеклообоев и штукатурной сетки, то ее применение абсолютно безопасно, поскольку в этом случае для ее производства используются длинные нити, а не короткие высыпающиеся волокна. Поэтому данные материалы являются неоспоримыми лидерами рынка.

Из стекловолокна с полимерными добавками получают стеклопластик, из которого делают корпуса судов и лодок, облегченные кузова гоночных машин. Это отличный материал для изготовления лыж, и даже емкостей для питьевой воды. Стеклопластик гораздо крепче обычной пластмассы, кроме этого он намного долговечнее. Он обладает лучшей устойчивостью к высоким температурам.

Из стекловолокна делают изоляцию для проводов. Она выступает непроницаемым диэлектриком. Изоляционная оболочка представляет собой сплетенную ткань, обмотанную вокруг проводника. Также огромным спросом пользуется оптоволокно, представляющее собой длинные цельные нитки с внешней ПВХ оболочкой.

Из стекловолокна изготавливают протезы и безопасные для здоровья импланты, которые могут контактировать с живыми тканями. В частности хорошо зарекомендовали себя зубные протезы. Стекловолокно при стабильной структуре, без осыпающихся частей, является абсолютно нейтральным для человека. Именно поэтому значительная часть медицинского оборудования и инструмента содержит стекловолоконные части. Материал применяется для изготовления хирургического лазерного скальпеля.

Применение в медицине подтверждает безопасность волокна для здоровья человека. Единственным исключением являются пыль и мелкие частицы волокон, которые втягивается в легкие человека из воздуха. Они окружают стекловату, а также образуются при распиле стеклопластика. Во всех остальных случаях материал абсолютно безопасен.