Dicţionar tehnic textil

Fibra de sticlă - proprietățile și caracteristicile textile ale sticlei

Fibrele de sticlă au fost produse de sticlarii veneţieni, care foloseau filamentele de sticlă colorată la includerea lor într-o masă de sticlă incoloră, pentru a obţine efecte decorative speciale. În secolul al 18-lea, filamentele de sticlă erau folosite pentru diverse broderii şi pentru fabricarea perucilor.

În 1893, la Expoziţia din Columbia, E.D. Libbey e xpunea articole realizate din amestecuri de filamente de sticlă cu mătase naturală. 

Producerea acestor filamente era limitată, datorită mai ales rezistenţei lor slabe la îndoiri repetate, motiv pentru care se foloseau în scopuri tehnice, ca material de izolare şi filtre pentru industria chimică. 

Lipsa de azbest în timpul primului război mondial a făcut ca să se dezvolte producţia de fibre din sticlă în Germania, fibre utilizate mai ales ca material de izolare.

Producţia de fibre de sticlă cu utilizări în textile a căpătat importanţă în 1931, când un grup de ingineri americani a întreprins studii susţinute, iar din 1939 se realizează fibre în aproape toate ţările lumii, în principiu având aceleaşi elemente tehnologice de bază.

Principii de obţinere a fibrelor de sticlă

Procesul tehnologic de obţinere a fibrelor de sticlă cuprinde dou ă faze principale: obţinerea sticlei şi filarea fibrei. Materia prima pentru fabricarea fibrelor de sticlă o constituie produsele anorganice fuzibile, pe bază de silicaţi, extrase din nisipurile silicoase.
În funcţie de compoziţia chimică a materiei prime, se poate obţine o gamă extinsă de fibre, cu proprietăţi foarte diferite între ele. Pentru fabricarea fibrelor se folosesc mai mult două grupe de sticle şi anume: sticla sodiu–var–silice şi sticla boro–silicoasă. Ambele grupe au ca principală componentă bioxidul de siliciu, la care se adaugă o serie de oxizi metalici, care duc la schimbarea proprietăţilor sticlei.

Dintre principalele categorii de fibre de sticlă care se obţin în funcţie de compoziţia chimică pot fi menţionate următoarele: fibre din sticlă tip E (cu rezistenţă electrică mare), tip C (cu rezistenţă chimică), tip S (cu rezistenţă mecanică mare), tip L (absorbantă de radiaţii), tip A (alcalină) ş.a.

Compoziţia chimică a unora dintre aceste tipuri de fibre de sticlă se prezintă în tabelul următor:

În cazul filării fibrelor scurte (Verranne), filamentele formate la ieşirea din filieră (nu mai sunt etirate mecanic) sunt antrenate de către două jeturi paralele de aer comprimat în direcţia de filare, cu scopul de a provoca rupere la anumite intervale, în funcţie de lungimea fibrei dorite.

Fibrele rupte sunt pulverizate cu anumite substanţe de încleiere şi sunt depuse pe un tambur perforat, prin care se aspiră aer, ceea ce face ca pătura să devină compactă, cu o structură ,,neţesută“.

Înfăşurarea filamentelor pe formate nu este posibilă fără uleierea lor, având şi rolul de apret pentru a le ţine lipite între ele, conferindu-le în acelaşi timp şi o elasticitate mai bună. 

Pentru firele destinate ţesăturilor se folosesc, ca agenţi de uleiere–apretare, substanţe ca: dextrină, parafină, gelatină, agenţi de emoliere, alcool polivinilic etc. În cazul folosirii acestora, pentru armare (în compozite) cu polimeri (matrice), nu se utilizează uleierea ci alte substanţe cu rol de adezivitate.

Sortimente de fibre de sticlă

În func ţie de domeniile de utilizare se pot obţine fibre şi filamente cu geometrii variate, ca de exemplu:

– fibre ondulate, care servesc ca element de armare la fabricarea hârtiei, la împletituri sau în amestec cu fibre de azbest, care conferă o mai bună fixare a fibrelor într-o matrice care serveşte pentru armare;

– fire texturate – texturarea realizându-se prin procedeul JET (texturare cu jet de aer).

Acestea sunt destinate ţesăturilor de efect şi articolelor de protecţie antitermică şi antiflacără. O astfel de ţesătură a fost realizată sub denumirea de Tyglas-1000°C – ea fiind termostabilă până la 1000°C şi prezintă o rezistenţă mai mare decât azbestul până la 250°C, peste care rezistenţele sunt asemănătoare, iar de la 550°C încep să piardă din rezistenţă;

– fibre cu lumen şi aspectul suprafeţei rugos (ca efect al trecerii fibrelor printr-un câmp electrostatic) 

– microfibre (fibre scurte şi filamente), cu diametrul cuprins între 0,5 şi 2µ m. Aceste microfibre sunt folosite pentru obţinerea materialelor (ţesături) cu suprafaţă microporoasă.

Microfibrilele de sticlă (Bayer) au o importanţă deosebită la realizarea filtrelor, care au capacitatea de filtrare a particulelor mici în suspensie şi separă sistemele lichide (de exemplu separarea dizolvanţilor din apele reziduale). În Germania s-au realizat recent fibre de sticlă înnobilate sub denumirea de isoTHERM 750 şi isoTHERM – 1000, care, la o utilizare îndelungată, până la 750°C, respectiv 900°C, sunt rezistente la temperatură şi pot înlocui azbestul. Alungirea la rupere a fibrei isoTHERM 1000 este de circa 20% la temperatura camerei, iar a filamentelor texturate isoTHERM 75O este de 5,5%, la 20°C.

Proprietăţile sticlei