Виробництво скловолокна починалося з промислового експерименту: хоча дрібні скляні нитки вручну витягували ще в стародавніх Єгипті та Фінікії, технологічний прорив стався в 1930-х роках у США. У 1932 році інженери випадково виявили спосіб масового розпилення розплавленого скла стисненим повітрям, що дало старт його масштабному заводському виготовленню.
Сьогодні у світі щороку виготовляють понад 8,5-9 мільйонів тонн скловолокна, а ринок сировини та композитів продовжує стабільно зростати. Головним світовим центром виробництва виступає Азійсько-Тихоокеанський регіон – зокрема Китай, на який припадає близько 50-60% усіх світових потужностей. До речі, матеріал для цієї статті ми брали з сайту https://pkf-elektroplast.com.ua/ua/ – одного з найбільших постачальників пластиків від китайського гіганта Beijing New Friend Insulation Material Co., Ltd. Іншими ключовими регіонами виплавки залишаються США та країни Європейського Союзу.
Як виробляють скловолокно
Виробничий цикл базується на високотемпературній переробці силікатних компонентів та безперервному формуванні мікроскопічного волокна під дією витяжних механізмів. Якщо розглядати, що таке скловолокно з погляду технологічного процесу, то це гнучка нитка нескінченної довжини, отримана шляхом витягування розплавленого скла через мікроскопічні отвори з подальшим миттєвим охолодженням і хімічною модифікацією поверхні.
Основні етапи виготовлення матеріалу включають:
Ось скорочений та більш динамічний варіант списку:
- Підготовка сировини. Очищений кварцовий пісок, вапняк, доломіт, борну кислоту та глинозем ретельно подрібнюють і змішують. Точна пропорція шихти критична – найменша помилка змінить в’язкість розплаву та зіпсує нитку.
- Плавлення скломаси. Суміш завантажують у печі безперервної дії, де при температурі +1450…+1500 °C вона перетворюється на однорідне рідке скло. На цьому етапі з розплаву повністю видаляють бульбашки газу та нерозплавлені часточки.
- Формування ниток через фільєри. Рідке скло подається на фільєрні пластини з платиново-родієвих сплавів з тисячами мікроотворів, крізь які витікає тонкими струменями.
- Витягування та охолодження. На виході струмені підхоплюються барабанами зі швидкістю до 50-60 м/с. Завдяки швидкому розтягуванню й обдуву повітрям скло миттєво охолоджується в мононитку товщиною 3-15 мікронів.
- Нанесення замащувача. На затверділе волокно роликом наносять хімічну емульсію. Вона захищає нитки від перетирання та забезпечує їхнє майбутнє зчеплення з поліефірними чи епоксидними смолами.
- Формування джгутів і сушка. Мононитки збирають у спільний джгут (ровінг), намотують на бобіни та відправляють до сушильних камер для видалення вологи й фіксації захисного шару.
Отриманий первинний ровінг переробляється на фінальні матеріали залежно від потреб промисловості. Його можуть залишати у вигляді безперервних джгутів для автоматичного намотування місткостей чи труб, ткати з нього склотканину різного типу переплетення, або ж розрізати на рубані відрізки (штапель) довжиною 3-12 мм для армування термопластів і виготовлення пресматеріалів.