Üvegszál (textilipar)
Az üvegszál a műszaki textíliák egyik legfontosabb nyersanyaga. A szálasanyagok hivatalos csoportosítása szerint a mesterséges szálasanyagok között a szervetlen anyagokból készült szálak egyike. Kémiailag a szilikátok családjába tartozik. Nem kristályos, hanem amorf szerkezetű. Fő alkotóeleme a szilicium-dioxid, ami mellett különböző más fémoxidokat is tartalmaz, amelyekkel kémiai és fizikai tulajdonságait állítják be. Felhasználják folytonos szálak és rövid szálak formájában egyaránt, részben textiltechnológiai eljárásokkal feldolgozva, részben – a rövid szálakat – más anyagokba bekeverve. Az üvegszálakból készült textíliák műszaki felhasználásaik (kompozitgyártás, építőipar stb.) mellett dekorációs célokra is használatosak, emellett az üvegszálaknak mint optikai szálaknak a távközlésben is fontos szerepe van.

Történet 
Az üvegszál már az ókorban is ismert volt, a föníciaiak és az egyiptomiak is készítettek durva üvegszálakat, amelyeket tárgyakra ráolvasztva díszítésre használtak. Ezt a technikát a rómaiak is átvették és később, a 16.–18. században a velenceiek továbbfejlesztették, vázákat, tányérokat díszítettek vele. Ekkor még felhevített vékony üvegrudakból húzták a szálakat. 1713-ban René Antoine Ferchault de Réaumur (akinek nevét a róla elnevezett Réaumur-skáláról is ismerjük) készített szövésre alkalmas üvegszálat. 1830 körül Napóleon koporsójához egy üvegfonalakkal díszített terítőt készítettek.

Türingiai üvegfúvók a 19. században honosították meg az angyalhaj néven ismert terméket, amivel karácsonyfákat díszítenek. Ebből fejlődött ki a Hermann Schuller alapította üveggyár, ahol először készítettek meghatározott átmérőjű üvegszálat. Tisztán üvegfonalból készült szövetet először 1842-ben Louis Schwabe készített Manchesterben. A fonalat megolvadt üvegnek apró lyukon való áthúzásával állította elő és ezzel megalapozta ezt a máig is használt technikát.

Az első üvegszál-gyártó manufaktúrát 1866-ban a francia Jules de Brunfaut alapította Bécsben. 6–12 µm átmérőjű üvegszálakat állított elő, amelyeket parókák, sapkák, menyasszonyi fátylak készítésére használt. 1893-ban Edward Drummon Libbey a Chicagóban tartott Columbia Világkiállításon olyan ruhát mutatott be, amelynek anyaga üveg- és selyemszálak kombinációjával készült szövet volt, az üvegszálak a selyem vastagságának megfelelő vastagságúak voltak.

A jelenleg is alkalmazott korszerű eljárások az amerikai Russel Games Slayternek az üveggyapot gyártására az 1930-as években kidolgozott találmányán alapulnak, amelyre gyárat is alapított. Itt elsősorban rövid üvegszálakat (üveggyapotot) gyártott. 1938-ban cégét egyesítette egy másik üveggyárral (Owens-Illinois Glass Co.), ahol munkatársaival, John Thomas-szal és Dale Kleisttel a folyamatos üvegszálak gyártástechnológiáját is kifejlesztették. Az általuk előállított folytonos üvegszál vastagsága 4 µm volt.

Az üvegszálaknak műanyag kompozitok erősítésére való felhasználására az első kísérlet 1930-ban volt, amikor egy hajótestet készítettek el így poliészter gyantába ágyazott üvegszálakból. Az 1940-es években az USA légiereje és tengerészete kezdett alkalmazni üvegszál erősítésű kompozitokat és 1945-ben már közel 32 ezer tonna üvegszálat használtak fel katonai célokra.

Az üvegszálak típusai és alkotórészei 
Az üvegszálakat többféle változatban gyártják, amelyek mindegyike bizonyos tulajdonságok kiemelését szolgálja. Szokásos típusmegjelöléseik a következők:

 A típus: közönséges nátronüveg, nem lúgálló;
 AR típus: lúgálló (pl. beton szilárdítására használatos);
 C típus: korrózióálló, vegyszerálló;
 D típus: kis dielektromos veszteséget biztosító típus (pl. radarállomásokon használatos) ;
 E típus: a legáltalánosabban használt, „közönséges” üvegszál, az üvegszálak 90%-a ebben a típusban kerül forgalomba. Kiváló hő- és elektromos szigetelő;
 M típus: nagy rugalmassági modulusú, lúgmentes, nedvességgel szemben ellenálló;
 R típus: gyártóktól függően különböző tulajdonságú üvegek jelzése;
 S típus: nagy szilárdságú;
 T típus: a C típus USA-ban gyártott változata;

Az üveg fő alkotóanyaga a szilicium-dioxid (SiO≤ 2), amely – az üvegszál fajtájától függően – 60–70%-ot képvisel. Emellett – ugyancsak a típustól függően – különböző mennyiségekben tartalmaz alumínium-, kalcium-, magnézium-, bór-, nátrium-, kálium-oxidokat is.

A leggyakrabban használt típusok nyersanyagait az alábbi táblázat foglalja össze:

Az üvegszálak előállítása

Folytonos üvegszálak 
A Slayter által kidolgozott eljáráson alapuló üvegszálgyártás alapja, hogy a szilicium-dioxidot (SiO2) 1400 °C-ra hevítik, majd hideg víz rápermetezésével gyorsan visszahűtik 1200 °C-ra, így nem kristályosodik és amorf szerkezetűvé válik. Az olvadék a platinából készült szálképző lap apró (a kívánt szálvastagságtól függően 4–34 µm átmérőjű) nyílásain a gravitáció hatására kifolyik, a viszkózus folyadékot víz rápermetezésével lehűtik. Így alakulnak ki a folytonos szálak (filamentek), amelyeket nagy sebességgel (sokkal gyorsabban, mint ahogy az üvegszál képződik) csévékre tekercselnek, miközben a sebességkülönbség miatt meg is nyúlnak.

Az üvegszálakat a felcsévélés során folyamatosan védőbevonatal látják el, ami a szál tömegéhez képest 0,5–2%-ot képvisel. Célja a rovingban levő szálak összetartása és a szálak védelme a felület sérüléseitől a további feldolgozási műveletek során. Kenőanyagként különböző műgyantákat használnak, amelyek jól tapadnak az üveghez. Ezeknek a védőbevonatoknak a jelenlétére a kompozitgyártásnál nagy figyelmet kell fordítani, hogy a szál és a kompozit mátrix anyaga tökéletesen egymáshoz tapadjon.

A szálképző lapon több ezer nyílás van, az ezeken kijövő egyedi szálakat nagyjából ezresével az ún. rovingba fogják össze. A roving finomsága a benne levő egyedi szálak vastagságától függ és azt a fonalaknál alkalmazott finomsági számozási rendszer szerint Európában tex-ben, angol nyelvterületen yard/font-ban (yd/lb) adják meg. (1 yd/lb = 0,153 tex.)

Rövid üvegszálak 
A gyártási folyamat itt is az üveg megolvasztásával kezdődik. A megolvadt üveget az olvasztó tartály nyílásain kilépő szálakra nagy sebességű gőz- vagy forró levegőáramot fújnak, amely nyújtja és darabolja a szálakat. A lehulló, 200–380 mm hosszú szálakra (angolul: staple fibres) olajat permeteznek és egy forgó dobon gyűjtik össze, ahonnan szalag formájába tömörítve választják le azokat. Ez a szalag ugyanúgy nyújtható és sodorható, mint a pamut- vagy gyapjúszálakból készített szalagok (lásd bővebben a Fonás címszó alatt).

Olyan eljárás is ismeretes, amely szerint a szálakat üvegrudak hevítéssel megömlesztett végéből húzzák. Az egymás mellett elhelyezett üvegrudakból húzott, 7–10 µm vastagságú szálakat egy dobra tekercselik, majd meghatározott hossz elérésekor leválasztják a dobról és 70–120 mm hosszú darabokra vágják.

Aprított üvegszálak 
A csak néhány (3–13) milliméter hosszúra darabolt, 10–13 µm vastag üvegszálakat (angolul: chopped fibres) műanyag kompozitok erősítésére, továbbá tömörített szalagok formájában szigetelőanyagként használják.

Üveggyapot 
Üveggyapot készítésénél a megolvadt üveget egy apró lyukakkal ellátott hengeres tartályba folyatják, amely nagy sebességgel forog. A folyékony üveg a centrifugális erő hatására kitüremlik a lyukakon és a közben ráfújt forró levegő- vagy gázáram hatására megnyúlt szálakká alakul. A szálakat egy futószalagon gyűjtik össze, ahol rendezetlen állapotú, vattaszerű halmazt alkotnak, amit ráfújt kötőanyaggal, majd ezt követő hőkezeléssel szilárdítanak meg. A kötőanyagtól függ, hogy az így képződött anyaghalmaz mennyire lesz hajlékony vagy kemény. Az üveggyapotot általában hőszigetelő anyagként használják fel.

Az üvegszálak védőbevonata 
A gyártás során az üvegszálakra kopásállóságuk javítására védőbevonatot permeteznek. Az üveggyapot elektrosztatikus feltöltődése ellen a kötőanyagba antisztatizáló készítményt kevernek. Kompozitok gyártására szánt üvegszálakat olyan bevonattal látják el, amely elősegíti a mátrix anyaghoz való kötődésüket. Ha az üvegszálakból olyan textíliát szándékoznak készíteni, amit később színeznek, ennek megfelelő bevonatot kell felvinni a szálakra, amely lehetővé teszi a színezőanyag megkötését.

Az üvegszálak tulajdonságai 
Az alábbi adatok a legáltalánosabban használt E-üvegre vonatkoznak.

Fizikai és mechanikai tulajdonságok 
Mikroszkópi kép – A bevonat nélküli üvegszál mikroszkóp alatt sima, szerkezet nélküli képet mutat. Keresztmetszete kör, átmérője a szál hossza mentén enyhén ingadozik, felületi egyenetlenségek nem láthatók rajta.

Vastagság – A leggyakraban alkalmazott üvegszálak vastagsága 17 vagy 24 µm. A hang- és hőszigetelésre, valamint szűrőkben használt üveggyapot 6–10 µm átmérőjű üvegszálakból áll. Textilipari célokra legalább 70, de inkább több mint 100 elemiszálból álló üvegfonalak alkalmasak.

Szakítószilárdság, szakadási nyúlás – Az üvegszálak igen nagy szilárdságúak

A leggyakrabban alkalmazott E típusú üvegszál adatait összehasonlítva más, ugyancsak nagy szilárdságú szintetikus szálasanyagokéval, az alábbi táblázat foglalja össze.

Rugalmasság – Az üvegszál rugalmas visszaalakuló képessége 100%, azaz a szakadási nyúlás határán belül megfeszítve a tehermentesítéskor azonnal visszanyeri eredeti hosszát.

Hajlékonyság – A textilipari célokra készült üvegszálak viszonylag hajlékonyak, mert az igen vékony szálakat a gyakorlatban a vastagságukhoz képest többnyire nagy görbületi sugarú ívben kell meghajlítani. Ez teszi lehetővé például a több elemiszálból készült fonalak sodrattal való egyesítését.

Nedvszívó képesség – Az üvegszál nem nedvszívó, ami villamosipari felhasználása szempontjából nagyon hasznos tulajdonság. Az üvegszálakból font fonalakban ill. az ezekből készült kelmékben a kapilláris hatás erősen érezteti a hatását, ezért ezek a kelmék vízzel érintkezve hamar átnedvesednek.

Hő hatása – Az üvegszál éghetetlen. 300 °C körül szilárdsága csökkenni kezd (400 °C-nál eredeti szilárdságának már csak 65%-át mutatja), 650 °C-nál meglágyul, majd 800 °C körüli hőmérsékleten megolvad, égési gázok vagy hamu azonban eközben nem keletkezik. Igen jó hőszigetelő.

Elektromos tulajdonságok 
Ellenállás – Az üvegszál fajlagos ellenállása 1013 Ωcm nagyságrendű, ami azonban függ a nedvességtől.

Átütési feszültség – Az üvegszövetből készült szigetelőanyagok átütési feszültsége a levegőével egyezik meg, mert a szikra az üvegszövet hézagain üt át.

Dielektromos állandó – 1 MHz frekvenciánál 6,4, 1 GHz frekvenciánál 6,13.

Az E-üveg kiemelkedik jó elektromos szigetelő tulajdonságával.

Optikai tulajdonságok 
Törésmutató – Az üvegszálak légüres térre vonatkoztatott törésmutatója – típusonként kissé változóan – 1,54 körül van, levegőre vonatkoztatva pedig 1,65.

Kémiai tulajdonságok 
Vegyszerállóság  – Az üvegszálak összetételük szerint különbözőképpen bírják a vegyszerek hatásait. Általában savállók, de a fluorsav, az erős sósav és a forró kénsav és foszforsav oldja őket. Az E-üveg nem lúgálló, gyenge lúgok forrón, tömény lúgok hidegen is roncsolják. Ha kifejezetten vegyszerálló üveget kell használni, erre a C-üveg a megfelelő.

Színezhetőség – Az üvegszálakban az anyagukhoz kevert színezékek a fénytörés miatt nem tudják hatásukat érvényesíteni, ezért a szálakat csaknem színtelennek látjuk, még akkor is, ha színezéket tartalmaznak.

Az üvegszálak textilipari feldolgozása

Rövid szálak 

A rövid szálakból a szokásos eljárásokkal – az üvegszálak adottságainak megfelelő konstrukciójú gépeken – fonalak fonhatók, a folytonos szálak pedig a filamentfonalakhoz hasonlóan dolgozhatók fel. Üvegfonalak textilipari feldolgozására a szövés, a kötés (textilipar), a varrvahurkolás és a fonatolás egyaránt alkalmas, azonban figyelembe kell venni, hogy az üvegszálak az erős hajlítgatást nem bírják, ezért például kötésnél szemeket nem lehet belőlük kialakítani, más technikával (lánc- ill. vetülékbefektetés) kell az üvegfonalat a kötött kelmében elhelyezni. A rövid szálak egy fontos alkalmazási területe a nemszőtt kelmék gyártása.

Folytonos szálak 
A folytonos üvegszálakból többféle eljárással is készítenek textilipari feldolgozásra alkalmas fonalakat.

 Sodrás nélkül vagy méterenként néhány száz menetből álló sodrattal filamentkötegeket készítenek – ez az ún. roving –, amely szövőgépen vagy láncrendszerű kötőgépen (itt csak lánc- ill. vetülékbefektetéssel!) közvetlenül feldolgozható.
 Két szálköteget összesodorva üvegcérnát készítenek, ami textilipari feldolgozásra alkalmas.
 Légfúvásos eljárással (amikor a folyamatosan képződő szálkötegekre rájuk merőlegesen bizonyos időnként hirtelen levegőt fújnak és ezzel ott pontszerű szakaszokon kissé összekuszálják a szálakat, ami azután összetartja a szálköteget) képeznek textilipari feldolgozásra alkalmas üvegfonalakat.
 Ha a légfúvásos eljárást 2-3 egymás mellett futó szálkötegen alkalmazzák, mégpedig úgy, hogy a két szálköteg sebessége között különbség van, akkor a szálakon hurkok keletkeznek, amelyek jelentősen emelik az ilyen fonalakból készült textília hőszigetelő képességét.
 A folytonos üvegszálak közé keverhetnek poliészterszálakat is, ami nagy mértékben javítja a fonal és a belőle készült textília hajlékonyságát és kopásállóságát. Az ilyen fonalakat rendszerint együtt dolgozzák fel alumínium- vagy rézszálakkal (nagyon vékony huzalokkal) villamosipari felhasználásokban.
 Teflon-bevonattal ellátott, vékony acélszálakkal erősített üvegszálakat készítenek varrás céljára, üvegszálas textíliák további megmunkálásához.

Az üvegszál-termékek felhasználása 

Az üvegszálakat és az azokból készült textilanyagokat főleg műszaki textíliák gyártásához használják fel.

Műanyag kompozitok – Az üvegszálak ill. a belőlük készült kelmék egyik legfontosabb felhasználási területe a műanyag kompozitok gyártása, ahol ezeket mint erősítőanyagokat alkalmazzák. Az üvegszál-erősítés egyrészt javítja a műanyag szilárdságát és rugalmassági modulusát, másrészt elősegíti, hogy a kompozit alkatrész hő hatására ne deformálódjék. Üvegszál erősítésű műanyag kompozitokat igen nagy mennyiségben használ a járműipar, a villamosipar, az építőipar, de más, iparcikkben is igen elterjedten használatosak.

Építőipari alkalmazások – Az építőipari anyagokba bekevert üvegszálak javítják a szilárdsági tulajdonságokat, csökkentik a betonelemek repedési hajlamát és javítják az élettartamát, víz alatti betonozásnál csökkentik a kimosódás veszélyét, vízzáró beton készítésénél megakadályozzák a beton alkotórészeinek szétválását. Vakolatok készítésénél javítják a habarcs minőségét, csökkentik lehullásának veszélyét.

Egyre nagyobb jelentőségű a textil vázszerkezetű beton, az ún. textilbeton, amelyben a vasbetonban alkalmazott acélrudak helyett szén- vagy üvegszál-kábeleket alkalmaznak. Üvegszál erősítés esetén lúgálló AR betont használnak. A textilbeton egyik nagy előnye, hogy azonos terhelést sokkal könnyebb textilbeton szerkezet bír el, mint a vasbeton. Ennek egyik oka, hogy az üveg- vagy szénszál-kábelek sokkal kisebb sűrűségűek (könnyebbek), mint az acél, másrészt az, hogy vasbetont esetében 3–4 cm vastag betonrétegnek kell körülvennie az acélrudakat, hogy kellően elszigeteljék azokat a nedvességtől, míg a textilbeton esetében 1 cm vastag réteg is elegendő. Ugyancsak nagy előny, hogy a textilbeton vázszerkezete nem korrodál.

Elterjedten használnak olyan falburkoló anyagokat is, amelyek hordozóanyagát részben vagy teljesen üvegfonalakból készült kelmék (szövetek, kötött vagy nemszőtt kelmék) képezik. A fonatolt üvegszerkezetek rúd alakú kompozitok gyártásában használatosak. A textiltapéták egy részét is üvegszövet alkotja.

Az üveggyapot legfőbb felhasználási területe az épületek hő- és hangszigetelése. Kiváló elektromos szigetelő tulajdonsága miatt a villamos ipar is használja.

Egészségügyi vonatkozások 
A hazai kutatások azt állapították meg, hogy a korszerű eljárásokkal készült üvegszálak és ezeken belül a leginkább kritikus üveggyapot olyan geometriai paraméterekkel (szálhossz, átmérő) rendelkezik, ami már alig belélegezhető, de belélegzés esetén sem jut el a tüdőbe és a sejtnedvek hatására feloldódik, azaz nem okoz tüdőkárosodást.

A Nemzetközi Kémiai Biztonsági Kártyák (International Chemical Safety Cards, ICSC) 0157. sz., szintén az üveggyapotra vonatkozó lapja szerint az üveggyapot kiporzását meg kell akadályozni, mert

 belélegzés esetén köhögést, torokfájást, nehéz légzést okoz,
 a bőrön viszketést, vörösödést okoz,
 a szembe kerülve fájdalmat, vörösséget okoz,
 lenyelés esetén nem okoz tüneteket,
 rákkeltő hatása emberen nem bizonyított.

Megjegyzések

Hivatkozások

Források 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   
  
  
  

Üveg
Építőanyagok
Textilipar
Textilalapanyagok
Műanyagok
Az üvegszál a műszaki textíliák egyik legfontosabb nyersanyaga . A szálasanyagok hivatalos csoportosítása szerint a mesterséges szálasanyagok között a szervetlen anyagokból készült szálak egyike . Kémiailag a szilikátok családjába tartozik . Nem kristályos , hanem amorf szerkezetű . Fő alkotóeleme a szilicium-dioxid , ami mellett különböző más fémoxidokat is tartalmaz , amelyekkel kémiai és fizikai tulajdonságait állítják be . Felhasználják folytonos szálak és rövid szálak formájában egyaránt , részben textiltechnológiai eljárásokkal feldolgozva , részben – a rövid szálakat – más anyagokba bekeverve . Az üvegszálakból készült textíliák műszaki felhasználásaik ( kompozitgyártás , építőipar stb. ) mellett dekorációs célokra is használatosak , emellett az üvegszálaknak mint optikai szálaknak a távközlésben is fontos szerepe van . Történet Az üvegszál már az ókorban is ismert volt , a föníciaiak és az egyiptomiak is készítettek durva üvegszálakat , amelyeket tárgyakra ráolvasztva díszítésre használtak . Ezt a technikát a rómaiak is átvették és később , a–18. században a velenceiek továbbfejlesztették , vázákat , tányérokat díszítettek vele . Ekkor még felhevített vékony üvegrudakból húzták a szálakat.ban René Antoine Ferchault de Réaumur ( akinek nevét a róla elnevezett Réaumur-skáláról is ismerjük ) készített szövésre alkalmas üvegszálat.körül Napóleon koporsójához egy üvegfonalakkal díszített terítőt készítettek . Türingiai üvegfúvók a században honosították meg az angyalhaj néven ismert terméket , amivel karácsonyfákat díszítenek . Ebből fejlődött ki a Hermann Schuller alapította üveggyár , ahol először készítettek meghatározott átmérőjű üvegszálat . Tisztán üvegfonalból készült szövetet előszörben Louis Schwabe készített Manchesterben . A fonalat megolvadt üvegnek apró lyukon való áthúzásával állította elő és ezzel megalapozta ezt a máig is használt technikát . Az első üvegszál-gyártó manufaktúrátban a francia Jules de Brunfaut alapította Bécsben. 12 µm átmérőjű üvegszálakat állított elő , amelyeket parókák , sapkák , menyasszonyi fátylak készítésére használt.ban Edward Drummon Libbey a Chicagóban tartott Columbia Világkiállításon olyan ruhát mutatott be , amelynek anyaga üveg- és selyemszálak kombinációjával készült szövet volt , az üvegszálak a selyem vastagságának megfelelő vastagságúak voltak . A jelenleg is alkalmazott korszerű eljárások az amerikai Russel Games Slayternek az üveggyapot gyártására azas években kidolgozott találmányán alapulnak , amelyre gyárat is alapított . Itt elsősorban rövid üvegszálakat ( üveggyapotot ) gyártott.ban cégét egyesítette egy másik üveggyárral ( Owens-Illinois Glass Co. ) , ahol munkatársaival , John Thomas-szal és Dale Kleisttel a folyamatos üvegszálak gyártástechnológiáját is kifejlesztették . Az általuk előállított folytonos üvegszál vastagságaµm volt . Az üvegszálaknak műanyag kompozitok erősítésére való felhasználására az első kísérletban volt , amikor egy hajótestet készítettek el így poliészter gyantába ágyazott üvegszálakból . Azes években az USA légiereje és tengerészete kezdett alkalmazni üvegszál erősítésű kompozitokat ésben már közelezer tonna üvegszálat használtak fel katonai célokra . Az üvegszálak típusai és alkotórészei Az üvegszálakat többféle változatban gyártják , amelyek mindegyike bizonyos tulajdonságok kiemelését szolgálja . Szokásos típusmegjelöléseik a következők : A típus : közönséges nátronüveg , nem lúgálló ; AR típus : lúgálló ( pl. beton szilárdítására használatos ) ; C típus : korrózióálló , vegyszerálló ; D típus : kis dielektromos veszteséget biztosító típus ( pl . radarállomásokon használatos ) ; E típus : a legáltalánosabban használt , „ közönséges” üvegszál , az üvegszálak-a ebben a típusban kerül forgalomba . Kiváló hő- és elektromos szigetelő ; M típus : nagy rugalmassági modulusú , lúgmentes , nedvességgel szemben ellenálló ; R típus : gyártóktól függően különböző tulajdonságú üvegek jelzése ; S típus : nagy szilárdságú ; T típus : a C típus USA-ban gyártott változata ; Az üveg fő alkotóanyaga a szilicium-dioxid ( SiO≤ amely – az üvegszál fajtájától függően –70%-ot képvisel . Emellett – ugyancsak a típustól függően – különböző mennyiségekben tartalmaz alumínium- , kalcium- , magnézium- , bór- , nátrium- , kálium-oxidokat is . A leggyakrabban használt típusok nyersanyagait az alábbi táblázat foglalja össze : Az üvegszálak előállítása Folytonos üvegszálak A Slayter által kidolgozott eljáráson alapuló üvegszálgyártás alapja , hogy a szilicium-dioxidot ( SiO2) °C-ra hevítik , majd hideg víz rápermetezésével gyorsan visszahűtik°C-ra , így nem kristályosodik és amorf szerkezetűvé válik . Az olvadék a platinából készült szálképző lap apró ( a kívánt szálvastagságtól függően34 µm átmérőjű ) nyílásain a gravitáció hatására kifolyik , a viszkózus folyadékot víz rápermetezésével lehűtik . Így alakulnak ki a folytonos szálak ( filamentek ) , amelyeket nagy sebességgel ( sokkal gyorsabban , mint ahogy az üvegszál képződik ) csévékre tekercselnek , miközben a sebességkülönbség miatt meg is nyúlnak . Az üvegszálakat a felcsévélés során folyamatosan védőbevonatal látják el , ami a szál tömegéhez képest5–2%-ot képvisel . Célja a rovingban levő szálak összetartása és a szálak védelme a felület sérüléseitől a további feldolgozási műveletek során . Kenőanyagként különböző műgyantákat használnak , amelyek jól tapadnak az üveghez . Ezeknek a védőbevonatoknak a jelenlétére a kompozitgyártásnál nagy figyelmet kell fordítani , hogy a szál és a kompozit mátrix anyaga tökéletesen egymáshoz tapadjon . A szálképző lapon több ezer nyílás van , az ezeken kijövő egyedi szálakat nagyjából ezresével az ún . rovingba fogják össze . A roving finomsága a benne levő egyedi szálak vastagságától függ és azt a fonalaknál alkalmazott finomsági számozási rendszer szerint Európában tex-ben , angol nyelvterületen yard/font-ban ( yd/lb ) adják meg.yd/lb =153 tex . ) Rövid üvegszálak A gyártási folyamat itt is az üveg megolvasztásával kezdődik . A megolvadt üveget az olvasztó tartály nyílásain kilépő szálakra nagy sebességű gőz- vagy forró levegőáramot fújnak , amely nyújtja és darabolja a szálakat . A lehulló,380 mm hosszú szálakra ( angolul : staple fibres ) olajat permeteznek és egy forgó dobon gyűjtik össze , ahonnan szalag formájába tömörítve választják le azokat . Ez a szalag ugyanúgy nyújtható és sodorható , mint a pamut- vagy gyapjúszálakból készített szalagok ( lásd bővebben a Fonás címszó alatt ) . Olyan eljárás is ismeretes , amely szerint a szálakat üvegrudak hevítéssel megömlesztett végéből húzzák . Az egymás mellett elhelyezett üvegrudakból húzott , 10 µm vastagságú szálakat egy dobra tekercselik , majd meghatározott hossz elérésekor leválasztják a dobról és120 mm hosszú darabokra vágják . Aprított üvegszálak A csak néhány13 ) milliméter hosszúra darabolt, 13 µm vastag üvegszálakat ( angolul : chopped fibres ) műanyag kompozitok erősítésére , továbbá tömörített szalagok formájában szigetelőanyagként használják . Üveggyapot Üveggyapot készítésénél a megolvadt üveget egy apró lyukakkal ellátott hengeres tartályba folyatják , amely nagy sebességgel forog . A folyékony üveg a centrifugális erő hatására kitüremlik a lyukakon és a közben ráfújt forró levegő- vagy gázáram hatására megnyúlt szálakká alakul . A szálakat egy futószalagon gyűjtik össze , ahol rendezetlen állapotú , vattaszerű halmazt alkotnak , amit ráfújt kötőanyaggal , majd ezt követő hőkezeléssel szilárdítanak meg . A kötőanyagtól függ , hogy az így képződött anyaghalmaz mennyire lesz hajlékony vagy kemény . Az üveggyapotot általában hőszigetelő anyagként használják fel . Az üvegszálak védőbevonata A gyártás során az üvegszálakra kopásállóságuk javítására védőbevonatot permeteznek . Az üveggyapot elektrosztatikus feltöltődése ellen a kötőanyagba antisztatizáló készítményt kevernek . Kompozitok gyártására szánt üvegszálakat olyan bevonattal látják el , amely elősegíti a mátrix anyaghoz való kötődésüket . Ha az üvegszálakból olyan textíliát szándékoznak készíteni , amit később színeznek , ennek megfelelő bevonatot kell felvinni a szálakra , amely lehetővé teszi a színezőanyag megkötését . Az üvegszálak tulajdonságai Az alábbi adatok a legáltalánosabban használt E-üvegre vonatkoznak . Fizikai és mechanikai tulajdonságok Mikroszkópi kép – A bevonat nélküli üvegszál mikroszkóp alatt sima , szerkezet nélküli képet mutat . Keresztmetszete kör , átmérője a szál hossza mentén enyhén ingadozik , felületi egyenetlenségek nem láthatók rajta . Vastagság – A leggyakraban alkalmazott üvegszálak vastagságavagyµm . A hang- és hőszigetelésre , valamint szűrőkben használt üveggyapot10 µm átmérőjű üvegszálakból áll . Textilipari célokra legalább de inkább több mintelemiszálból álló üvegfonalak alkalmasak . Szakítószilárdság , szakadási nyúlás – Az üvegszálak igen nagy szilárdságúak A leggyakrabban alkalmazott E típusú üvegszál adatait összehasonlítva más , ugyancsak nagy szilárdságú szintetikus szálasanyagokéval , az alábbi táblázat foglalja össze . Rugalmasság – Az üvegszál rugalmas visszaalakuló képessége , azaz a szakadási nyúlás határán belül megfeszítve a tehermentesítéskor azonnal visszanyeri eredeti hosszát . Hajlékonyság – A textilipari célokra készült üvegszálak viszonylag hajlékonyak , mert az igen vékony szálakat a gyakorlatban a vastagságukhoz képest többnyire nagy görbületi sugarú ívben kell meghajlítani . Ez teszi lehetővé például a több elemiszálból készült fonalak sodrattal való egyesítését . Nedvszívó képesség – Az üvegszál nem nedvszívó , ami villamosipari felhasználása szempontjából nagyon hasznos tulajdonság . Az üvegszálakból font fonalakban ill . az ezekből készült kelmékben a kapilláris hatás erősen érezteti a hatását , ezért ezek a kelmék vízzel érintkezve hamar átnedvesednek . Hő hatása – Az üvegszál éghetetlen. °C körül szilárdsága csökkenni kezd°C-nál eredeti szilárdságának már csak-át mutatja ) , °C-nál meglágyul , majd°C körüli hőmérsékleten megolvad , égési gázok vagy hamu azonban eközben nem keletkezik . Igen jó hőszigetelő . Elektromos tulajdonságok Ellenállás – Az üvegszál fajlagos ellenállásaΩcm nagyságrendű , ami azonban függ a nedvességtől . Átütési feszültség – Az üvegszövetből készült szigetelőanyagok átütési feszültsége a levegőével egyezik meg , mert a szikra az üvegszövet hézagain üt át . Dielektromos állandó –MHz frekvenciánál4,GHz frekvenciánál13. Az E-üveg kiemelkedik jó elektromos szigetelő tulajdonságával . Optikai tulajdonságok Törésmutató – Az üvegszálak légüres térre vonatkoztatott törésmutatója – típusonként kissé változóan –54 körül van , levegőre vonatkoztatva pedig65 . Kémiai tulajdonságok Vegyszerállóság – Az üvegszálak összetételük szerint különbözőképpen bírják a vegyszerek hatásait . Általában savállók , de a fluorsav , az erős sósav és a forró kénsav és foszforsav oldja őket . Az E-üveg nem lúgálló , gyenge lúgok forrón , tömény lúgok hidegen is roncsolják . Ha kifejezetten vegyszerálló üveget kell használni , erre a C-üveg a megfelelő . Színezhetőség – Az üvegszálakban az anyagukhoz kevert színezékek a fénytörés miatt nem tudják hatásukat érvényesíteni , ezért a szálakat csaknem színtelennek látjuk , még akkor is , ha színezéket tartalmaznak . Az üvegszálak textilipari feldolgozása Rövid szálak A rövid szálakból a szokásos eljárásokkal – az üvegszálak adottságainak megfelelő konstrukciójú gépeken – fonalak fonhatók , a folytonos szálak pedig a filamentfonalakhoz hasonlóan dolgozhatók fel . Üvegfonalak textilipari feldolgozására a szövés , a kötés ( textilipar ) , a varrvahurkolás és a fonatolás egyaránt alkalmas , azonban figyelembe kell venni , hogy az üvegszálak az erős hajlítgatást nem bírják , ezért például kötésnél szemeket nem lehet belőlük kialakítani , más technikával ( lánc- ill. vetülékbefektetés ) kell az üvegfonalat a kötött kelmében elhelyezni . A rövid szálak egy fontos alkalmazási területe a nemszőtt kelmék gyártása . Folytonos szálak A folytonos üvegszálakból többféle eljárással is készítenek textilipari feldolgozásra alkalmas fonalakat . Sodrás nélkül vagy méterenként néhány száz menetből álló sodrattal filamentkötegeket készítenek – ez az ún . roving – , amely szövőgépen vagy láncrendszerű kötőgépen ( itt csak lánc- ill. vetülékbefektetéssel ! ) közvetlenül feldolgozható . Két szálköteget összesodorva üvegcérnát készítenek , ami textilipari feldolgozásra alkalmas . Légfúvásos eljárással ( amikor a folyamatosan képződő szálkötegekre rájuk merőlegesen bizonyos időnként hirtelen levegőt fújnak és ezzel ott pontszerű szakaszokon kissé összekuszálják a szálakat , ami azután összetartja a szálköteget ) képeznek textilipari feldolgozásra alkalmas üvegfonalakat . Ha a légfúvásos eljárástegymás mellett futó szálkötegen alkalmazzák , mégpedig úgy , hogy a két szálköteg sebessége között különbség van , akkor a szálakon hurkok keletkeznek , amelyek jelentősen emelik az ilyen fonalakból készült textília hőszigetelő képességét . A folytonos üvegszálak közé keverhetnek poliészterszálakat is , ami nagy mértékben javítja a fonal és a belőle készült textília hajlékonyságát és kopásállóságát . Az ilyen fonalakat rendszerint együtt dolgozzák fel alumínium- vagy rézszálakkal ( nagyon vékony huzalokkal ) villamosipari felhasználásokban . Teflon-bevonattal ellátott , vékony acélszálakkal erősített üvegszálakat készítenek varrás céljára , üvegszálas textíliák további megmunkálásához . Az üvegszál-termékek felhasználása Az üvegszálakat és az azokból készült textilanyagokat főleg műszaki textíliák gyártásához használják fel . Műanyag kompozitok – Az üvegszálak ill. a belőlük készült kelmék egyik legfontosabb felhasználási területe a műanyag kompozitok gyártása , ahol ezeket mint erősítőanyagokat alkalmazzák . Az üvegszál-erősítés egyrészt javítja a műanyag szilárdságát és rugalmassági modulusát , másrészt elősegíti , hogy a kompozit alkatrész hő hatására ne deformálódjék . Üvegszál erősítésű műanyag kompozitokat igen nagy mennyiségben használ a járműipar , a villamosipar , az építőipar , de más , iparcikkben is igen elterjedten használatosak . Építőipari alkalmazások – Az építőipari anyagokba bekevert üvegszálak javítják a szilárdsági tulajdonságokat , csökkentik a betonelemek repedési hajlamát és javítják az élettartamát , víz alatti betonozásnál csökkentik a kimosódás veszélyét , vízzáró beton készítésénél megakadályozzák a beton alkotórészeinek szétválását . Vakolatok készítésénél javítják a habarcs minőségét , csökkentik lehullásának veszélyét . Egyre nagyobb jelentőségű a textil vázszerkezetű beton , az ún. textilbeton , amelyben a vasbetonban alkalmazott acélrudak helyett szén- vagy üvegszál-kábeleket alkalmaznak . Üvegszál erősítés esetén lúgálló AR betont használnak . A textilbeton egyik nagy előnye , hogy azonos terhelést sokkal könnyebb textilbeton szerkezet bír el , mint a vasbeton . Ennek egyik oka , hogy az üveg- vagy szénszál-kábelek sokkal kisebb sűrűségűek ( könnyebbek ) , mint az acél , másrészt az , hogy vasbetont esetében4 cm vastag betonrétegnek kell körülvennie az acélrudakat , hogy kellően elszigeteljék azokat a nedvességtől , míg a textilbeton esetébencm vastag réteg is elegendő . Ugyancsak nagy előny , hogy a textilbeton vázszerkezete nem korrodál . Elterjedten használnak olyan falburkoló anyagokat is , amelyek hordozóanyagát részben vagy teljesen üvegfonalakból készült kelmék ( szövetek , kötött vagy nemszőtt kelmék ) képezik . A fonatolt üvegszerkezetek rúd alakú kompozitok gyártásában használatosak . A textiltapéták egy részét is üvegszövet alkotja . Az üveggyapot legfőbb felhasználási területe az épületek hő- és hangszigetelése . Kiváló elektromos szigetelő tulajdonsága miatt a villamos ipar is használja . Egészségügyi vonatkozások A hazai kutatások azt állapították meg , hogy a korszerű eljárásokkal készült üvegszálak és ezeken belül a leginkább kritikus üveggyapot olyan geometriai paraméterekkel ( szálhossz , átmérő ) rendelkezik , ami már alig belélegezhető , de belélegzés esetén sem jut el a tüdőbe és a sejtnedvek hatására feloldódik , azaz nem okoz tüdőkárosodást . A Nemzetközi Kémiai Biztonsági Kártyák ( International Chemical Safety Cards , ICSC ) sz . , szintén az üveggyapotra vonatkozó lapja szerint az üveggyapot kiporzását meg kell akadályozni , mert belélegzés esetén köhögést , torokfájást , nehéz légzést okoz , a bőrön viszketést , vörösödést okoz , a szembe kerülve fájdalmat , vörösséget okoz , lenyelés esetén nem okoz tüneteket , rákkeltő hatása emberen nem bizonyított . Megjegyzések Hivatkozások Források Üveg Építőanyagok Textilipar Textilalapanyagok Műanyagok