Что такое стекловолокно и как его производят? 

Изготовление, использование и переработка этого прочного и легкого материала

Стекловолокно, или «стеклянное волокно», как и Kleenex, Thermos или даже Dumpster, является торговой маркой, которая стала настолько известной, что люди обычно ассоциируют ее только с одним: Kleenex — это салфетка, Dumpster — большой мусорный контейнер, а Fiberglass — это пушистый розовый утеплитель, который используется в чердачных помещениях, верно? На самом деле, это лишь часть правды. Хотя компания Owens Corning действительно зарегистрировала торговую марку для широко известного утеплителя под названием Fiberglass, само стекловолокно имеет универсальную структуру и широкий спектр применений.

Как производят стекловолокно

Стекловолокно действительно изготавливается из стекла, аналогичного тому, что используется в окнах или стаканах. Для производства стекловолокна стекло нагревают до расплавленного состояния, а затем пропускают через сверхтонкие отверстия. Это создает стеклянные нити, которые чрезвычайно тонки — настолько, что их лучше измерять в микронах.

Эти гибкие нити можно использовать в различных целях: их можно сплетать в большие полотна материала или оставлять в менее структурированной форме, которая используется для создания пушистой текстуры, знакомой по утеплителям или звукоизоляции. Конечное применение зависит от длины экструдированных нитей (длинных или коротких) и качества стекловолокна. Для некоторых применений важно, чтобы стеклянные волокна содержали меньше примесей, однако это требует дополнительных этапов в процессе производства.

Производство изделий из стекловолокна

После того как стекловолокно сплетено, в него могут добавлять различные смолы, чтобы придать продукту дополнительную прочность, а также позволить придавать ему различные формы. Распространенные изделия из стекловолокна включают бассейны и спа-комплексы, двери, доски для серфинга, спортивное оборудование, корпуса лодок и множество внешних деталей автомобилей. Благодаря легкости и прочности, стекловолокно также идеально подходит для более деликатных применений, таких как печатные платы.

Стекловолокно может массово производиться в виде матов или листов. Например, для таких изделий, как кровельная черепица, изготавливается большой лист из соединения стекловолокна и смолы, который затем разрезается машиной. Стекловолокно также имеет множество индивидуальных применений, разработанных для конкретных целей. Например, бамперы и крылья автомобилей иногда изготавливаются на заказ — либо для замены поврежденных деталей существующих автомобилей, либо при производстве новых прототипов.

Первый шаг в изготовлении индивидуального бампера или крыла из стекловолокна — создание формы желаемой формы из пенопласта или другого материала. Когда форма готова, ее покрывают слоем смолы для стекловолокна. После затвердевания стекловолокно дополнительно укрепляется — либо дополнительными слоями стекловолокна, либо структурными элементами внутри.

Углеволокно и стеклопластик в сравнении со стекловолокном

Следует отметить, что, хотя стекловолокно похоже на углеволокно и стеклопластик, это не одно и то же. Углеволокно состоит из нитей углерода. Несмотря на исключительную прочность и долговечность, углеволокно нельзя экструдировать в такие длинные нити, как стекловолокно, потому что оно ломается. Это одна из причин, почему стекловолокно, хотя и не такое прочное, дешевле в производстве, чем углеволокно.

Стеклопластик — это именно то, что звучит в его названии: пластик со стекловолокном, встроенным для увеличения прочности. Сходство со стекловолокном очевидно, но определяющей характеристикой стекловолокна является то, что стеклянные нити являются основным компонентом. Стеклопластик в основном состоит из пластика, поэтому, хотя он прочнее и долговечнее, чем чистый пластик, он не так надежен, как стекловолокно.

Переработка стекловолокна

Хотя долгое время не было значительных достижений в переработке изделий из стекловолокна после их производства, сейчас появляются новые технологии переработки и применения переработанного стекловолокна. Одно из самых перспективных направлений — переработка устаревших лопастей ветряных турбин.

По словам Эми Ковер, репортера GE Reports, внутреннего новостного сайта General Electric, замена существующих лопастей на более технологически продвинутые может повысить производительность ветряных электростанций на целых 25%, но этот процесс создает неизбежные отходы. «Измельчение одной лопасти дает около 15 000 фунтов отходов стекловолокна, а процесс создает опасную пыль. Учитывая их огромную длину, отправка целых лопастей на свалку невозможна», — отметила она.