Стекловолокно
 | Эта статья содержит контент, написанный как реклама . ( сентябрь 2024 г. ) |
Стекловолокно ( американский английский ) или стекловолокно ( англ. Commonwealth English ) — распространенный тип армированного волокном пластика с использованием стекловолокна . Волокна могут быть расположены хаотично, сплющены в лист, называемый матом из рубленых прядей, или вплетены в стеклоткань . Пластиковая таких матрица может представлять собой термореактивную полимерную матрицу , чаще всего на основе термореактивных полимеров, как эпоксидная смола , полиэфирная смола или винилэфирная смола , или термопластик .
Дешевле и гибче, чем углеродное волокно , оно прочнее многих металлов по весу, немагнитно , непроводяще , прозрачно для электромагнитного излучения , может принимать сложные формы и во многих случаях химически инертно. Области применения включают самолеты, лодки, автомобили, ванны и навесы, плавательные бассейны , гидромассажные ванны , септики , резервуары для воды , кровлю, трубы, облицовку, ортопедические гипсовые повязки , доски для серфинга и внешние дверные покрытия.
Другие распространенные названия стекловолокна — стеклопластик ( GRP ), [ 1 ] армированный стекловолокном пластик ( GFRP ) [ 2 ] или GFK (от немецкого : Glasfaserverstärkter Kunststoff ). Поскольку само стекловолокно иногда называют «стекловолокном», композит также называют пластиком, армированным стекловолокном ( FRP ). В этой статье будет принято соглашение, согласно которому «стекловолокно» относится ко всему армированному волокном композитному материалу, а не только к стекловолокну внутри него.
История
[ редактировать ]Стекловолокно производилось на протяжении веков, но самый ранний патент был выдан прусскому изобретателю Герману Хаммесфару (1845–1914) в США в 1880 году. [ 3 ] [ 4 ]
Массовое производство стеклянных нитей было случайно обнаружено в 1932 году, когда Геймс Слайтер , исследователь из Оуэнса-Иллинойса , направил струю сжатого воздуха на поток расплавленного стекла и получил волокна. Патент на этот метод производства стекловаты был впервые подан в 1933 году. [ 5 ] адаптировала этот метод Оуэнс присоединился к компании Corning в 1935 году, и в 1936 году компания Owens Corning для производства запатентованного «Fiberglas» (пишется с одной буквой «s»). Первоначально Fiberglas представляла собой стекловату с волокнами, улавливающими большое количество газа. что делает его полезным в качестве изолятора, особенно при высоких температурах.
Подходящая смола для соединения стекловолокна с пластиком для производства композитного материала была разработана в 1936 году компанией DuPont . Первым предком современных полиэфирных смол является смола Цианамида 1942 года. пероксидного отверждения. К тому времени использовались системы [ 6 ] Благодаря сочетанию стекловолокна и смолы газосодержание материала было заменено пластиком. Это снизило изоляционные свойства до значений, типичных для пластика, но теперь впервые композит показал большую прочность и перспективность в качестве конструкционного и строительного материала. Многие композиты из стекловолокна продолжали называться «стекловолокном» (как общее название), и это название также использовалось для продукта из стекловаты низкой плотности, содержащего газ вместо пластика.
Рэю Грину из Owens Corning приписывают производство первой композитной лодки в 1937 году, но в то время он не продвинулся дальше из-за хрупкости используемого пластика. Сообщалось, что в 1939 году Россия построила пассажирский катер из пластика, а США — фюзеляж и крылья самолета. [ 7 ] Первым автомобилем с кузовом из стекловолокна стал прототип Stout Scarab 1946 года , но в производство модель не пошла. [ 8 ]
Волокно
[ редактировать ]
В отличие от стекловолокна, используемого для изоляции, чтобы окончательная структура была прочной, поверхность волокна должна быть почти полностью лишена дефектов, поскольку это позволяет волокнам достигать предела прочности на разрыв в гигапаскаль . Если бы объемный кусок стекла не имел дефектов, он был бы таким же прочным, как стекловолокно; однако производить и поддерживать сыпучий материал в бездефектном состоянии вне лабораторных условий, как правило, нецелесообразно. [ 9 ]
Производство
[ редактировать ]Процесс производства стекловолокна называется пултрузией . В процессе производства стекловолокна, подходящего для армирования, используются большие печи для постепенного плавления кварцевого песка, известняка , каолиновой глины , плавикового шпата , колеманита , доломита и других минералов до образования жидкости. Затем он экструдируется через втулки ( фильеры ), которые представляют собой пучки очень маленьких отверстий (обычно 5–25 микрометров в диаметре для E-стекла, 9 микрометров для S-стекла). [ 10 ]
Эти нити затем калибруются (покрываются) химическим раствором. Отдельные нити теперь связываются в большие количества, образуя ровинг . Диаметр нитей и количество нитей в ровинге определяют его вес , обычно выражаемый в одной из двух систем измерения:
- выход , или ярдов на фунт (количество ярдов волокна в одном фунте материала; таким образом, меньшее число означает более тяжелый ровинг). Примеры стандартной доходности: 225, 450, 675.
- текс или граммы на км (сколько граммов весит 1 км ровинга, в обратном направлении от выхода; таким образом, меньшее число означает более легкий ровинг). Примеры стандартного текса: 750 текс, 1100 текс, 2200 текс.
Эти ровницы затем используются либо непосредственно в композитных приложениях, таких как пултрузия , накальная намотка (труба), пистолетная ровница (когда автоматический пистолет разрезает стекло на короткие отрезки и бросает его в струю смолы, проецируемую на поверхность формы). ), или на промежуточном этапе для производства таких тканей, как мат из рубленых прядей (CSM) (изготовленный из случайно ориентированных небольших отрезков волокна, склеенных вместе), тканых тканей, трикотажных тканей или однонаправленные ткани.
Коврик из рубленой пряжи
[ редактировать ]Мат из рубленых прядей (CSM) — это форма армирования, используемая в стекловолокне. Он состоит из стеклянных волокон, уложенных хаотично друг на друга и скрепленных связующим. Обычно его обрабатывают методом ручной укладки, при котором листы материала помещаются в форму и смазываются смолой. Поскольку связующее растворяется в смоле, материал легко принимает различные формы при намокании. После затвердевания смолы затвердевшее изделие можно вынимать из формы и обрабатывать. Использование мата из рубленой пряжи придает стекловолокну изотропные свойства материала в плоскости. [ нужна ссылка ]
Размеры
[ редактировать ]На ровинг наносится покрытие или грунтовка, помогающая защитить стеклянные нити при обработке и манипуляциях, а также обеспечить правильное сцепление со смоляной матрицей, что позволяет передавать сдвиговые нагрузки от стекловолокон на термореактивный пластик. Без этого соединения волокна могут «проскальзывать» в матрице, вызывая локальный отказ. [ 11 ]
Характеристики
[ редактировать ]Отдельное структурное стекловолокно одновременно жесткое и прочное при растяжении и сжатии , то есть вдоль своей оси. Хотя можно предположить, что волокно слабо при сжатии, на самом деле это только из -за соотношения сторон длинного волокна; т.е., поскольку типичное волокно длинное и узкое, оно легко изгибается. [ 9 ] С другой стороны, стекловолокно слабо сдвигается, то есть поперек своей оси. Следовательно, если совокупность волокон может быть постоянно расположена в предпочтительном направлении внутри материала и если можно предотвратить их коробление при сжатии, материал будет преимущественно прочным в этом направлении.
Кроме того, укладывая несколько слоев волокна друг на друга, причем каждый слой ориентирован в различных предпочтительных направлениях, можно эффективно контролировать общую жесткость и прочность материала. В стекловолокне пластиковая матрица постоянно удерживает волокна конструкционного стекла в направлениях, выбранных дизайнером. В случае мата из рубленой пряжи эта направленность представляет собой, по сути, целую двумерную плоскость; с помощью тканых материалов или однонаправленных слоев можно более точно контролировать направленность жесткости и прочности в плоскости.
Компонент из стекловолокна обычно представляет собой тонкую «оболочку», иногда заполненную изнутри структурной пеной, как в случае с досками для серфинга. Компонент может иметь практически произвольную форму, ограниченную только сложностью и допусками формы, используемой для изготовления корпуса.
Механическая функциональность материалов во многом зависит от совместных характеристик смолы (матрицы АКА) и волокон. Например, в суровых температурных условиях (более 180 °C) смоляной компонент композита может потерять свою функциональность, частично из-за ухудшения сцепления смолы и волокна. [ 12 ] Однако стеклопластики все еще могут демонстрировать значительную остаточную прочность после воздействия высоких температур (200 °C). [ 13 ]
Одной из примечательных особенностей стекловолокна является то, что используемые смолы подвергаются сжатию в процессе отверждения (химического процесса) . Для полиэстера это сокращение часто составляет 5–6%; для эпоксидной смолы около 2%. Поскольку волокна не сжимаются, эта разница может привести к изменению формы детали во время отверждения. Искажения могут появиться через несколько часов, дней или недель после застывания смолы. Хотя это искажение можно свести к минимуму за счет симметричного использования волокон в конструкции, при этом создается определенное внутреннее напряжение; а если оно становится слишком большим, образуются трещины.
Типы
[ редактировать ]Наиболее распространенным типом стекловолокна, используемого в стекловолокне, является E-стекло , которое представляет собой алюмоборосиликатное стекло с содержанием щелочных оксидов менее 1%, в основном используемое для стеклопластиков. Другими типами используемого стекла являются A-стекло ( стойкость ; алюмо - известковый щелочно-известковое стекло с небольшим содержанием оксида бора или без него), E-CR-стекло (электрическая/химическая силикат с содержанием щелочи менее 1 % по массе). оксиды, обладающие высокой кислотостойкостью), C-стекло (известково-щелочное стекло с высоким содержанием оксида бора, используемое для стеклянных штапельных волокон и изоляции), D-стекло (боросиликатное стекло, названное в честь низкая диэлектрическая проницаемость), R-стекло (алюмосиликатное стекло без MgO и CaO с высокими механическими требованиями в качестве армирования ) и S-стекло (алюмосиликатное стекло без CaO, но с высоким содержанием MgO и высокой прочностью на разрыв). [ 14 ]
Чистый кремнезем (диоксид кремния), охлажденный в виде плавленого кварца в стекло без истинной температуры плавления, может использоваться в качестве стекловолокна для стекловолокна, но имеет тот недостаток, что его необходимо обрабатывать при очень высоких температурах. Чтобы снизить необходимую рабочую температуру, в качестве «флюсов» (т. е. компонентов, понижающих температуру плавления) вводятся другие материалы. Обычное А-стекло («А» означает «щелочно-известковое») или натриево-известковое стекло, измельченное и готовое к переплавке, как так называемый стеклобой , было первым типом стекла, используемого для изготовления стекловолокна. E-стекло («E» из-за первоначального применения в электротехнике) не содержит щелочей и было первым составом стекла, используемым для формирования непрерывных нитей. Сейчас на него приходится большая часть производства стекловолокна в мире, а также он является крупнейшим потребителем борных минералов в мире. Он чувствителен к воздействию хлорид-ионов и является плохим выбором для морского применения. S-стекло («S» означает «жесткий») используется, когда важна прочность на разрыв (высокий модуль), и поэтому является важным эпоксидным композитом для строительства и самолетов (в Европе его называют R-стеклом, «R» означает «армирование»). ). C-стекло («C» означает «химическая стойкость») и T-стекло («T» означает «теплоизолятор» - североамериканский вариант C-стекла) устойчивы к химическому воздействию; оба часто встречаются в изоляционных материалах из выдувного стекловолокна. [ 15 ]
Таблица некоторых распространенных типов стекловолокна
[ редактировать ]| Материал | Удельный вес | Предел прочности МПа (тысячи фунтов на квадратный дюйм) | Прочность на сжатие, МПа (ksi) |
|---|---|---|---|
| Полиэфирная смола (Не армированная) [ 16 ] | 1.28 | 55 (7.98) | 140 (20.3) |
| Ламинат из полиэстера и рубленого волокна, 30% E-стекло [ 16 ] | 1.4 | 100 (14.5) | 150 (21.8) |
| Ламинат из полиэстера и тканого ровинга, 45% E-стекло [ 16 ] | 1.6 | 250 (36.3) | 150 (21.8) |
| Ламинат из полиэстера и атласного переплетения, 55% E-стекло [ 16 ] | 1.7 | 300 (43.5) | 250 (36.3) |
| Ламинат из полиэстера и непрерывного ровинга, 70% E-стекло [ 16 ] | 1.9 | 800 (116) | 350 (50.8) |
| Эпоксидный композит E-стекла [ 17 ] | 1.99 | 1,770 (257) | |
| Эпоксидный композит S-стекла [ 17 ] | 1.95 | 2,358 (342) |
Приложения
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2022 г. ) |
Стекловолокно является чрезвычайно универсальным материалом благодаря своему легкому весу, прочности, стойкости к атмосферным воздействиям и разнообразию текстур поверхности. [ 18 ]
Разработка армированного волокном пластика для коммерческого использования широко исследовалась в 1930-х годах. Особый интерес это представляло для авиационной промышленности. Способ массового производства стеклянных нитей был случайно открыт в 1932 году, когда исследователь из Оуэнса-Иллинойса направил струю сжатого воздуха на поток расплавленного стекла и получил волокна. После слияния Оуэнса с компанией Corning в 1935 году компания Owens Corning адаптировала этот метод для производства своего запатентованного «Стекловолокна» (одна «s»). Подходящая смола для соединения «стекловолокна» с пластиком была разработана в 1936 году компанией DuPont . Первым предком современных полиэфирных смол является компания Cyanamid, выпущенная в 1942 году. [ 19 ] К тому времени уже использовались системы пероксидного отверждения.
Во время Второй мировой войны стекловолокно было разработано в качестве замены формованной фанеры, используемой в обтекателях самолетов (стекловолокно прозрачно для микроволн ). Его первым основным гражданским применением было производство лодок и кузовов спортивных автомобилей, где он получил признание в 1950-х годах. Его использование распространилось на секторы автомобилестроения и спортивного оборудования. При производстве некоторых изделий, например самолетов, теперь вместо стекловолокна, более прочного по объему и весу, используется углеродное волокно.
Передовые технологии производства, такие как препреги и волокнистая ровница, расширяют возможности применения стекловолокна и повышают предел прочности на разрыв, возможный для армированных волокном пластиков.
Стекловолокно также используется в телекоммуникационной отрасли для защиты антенн из-за его радиочастотной проницаемости и низкого затухания сигнала . Его также можно использовать для скрытия другого оборудования, где не требуется проницаемость сигнала, например, шкафов для оборудования и стальных опорных конструкций, благодаря легкости, с которой его можно отформовать и покрасить, чтобы он гармонировал с существующими конструкциями и поверхностями. Другие области применения включают листовые электрические изоляторы и конструкционные компоненты, обычно встречающиеся в продукции энергетической промышленности. Из-за легкости и прочности стекловолокна его часто используют в защитном снаряжении, например, в шлемах. Во многих видах спорта используется защитное снаряжение из стекловолокна, например, маски вратарей и кетчеров. [ 20 ]
Резервуары для хранения
[ редактировать ]
Резервуары для хранения могут быть изготовлены из стекловолокна емкостью до 300 тонн . Резервуары меньшего размера могут быть изготовлены из мата из рубленой пряжи, наложенного на внутренний резервуар из термопласта, который действует как заготовка во время строительства. Гораздо более надежные резервуары изготавливаются с использованием тканого мата или намотанного волокна с ориентацией волокон под прямым углом к окружному напряжению, создаваемому содержимым на боковой стенке. Такие резервуары, как правило, используются для хранения химикатов, поскольку пластиковый вкладыш (часто полипропилен ) устойчив к широкому спектру агрессивных химикатов. Стекловолокно также используется для септиков .
Строительство дома
[ редактировать ]
Стеклопластики также используются для производства таких компонентов жилищного строительства, как кровельный ламинат, дверные наличники, навесы над дверями, оконные навесы и мансардные окна, дымоходы, системы перекрытий , а также головки с краеугольными камнями и подоконники. Уменьшенный вес материала и его простота в обращении по сравнению с деревом или металлом позволяют ускорить монтаж. Панели из стекловолокна с эффектом кирпича, выпускаемые серийно, могут использоваться при строительстве композитного жилья и могут включать в себя изоляцию для уменьшения теплопотерь.
Системы механизированной добычи нефти и газа
[ редактировать ]В штанговых насосных установках часто используются штанги из стекловолокна из-за их высокого соотношения прочности на разрыв и веса. Стержни из стекловолокна имеют преимущество перед стальными стержнями, поскольку они растягиваются более эластично (меньший модуль Юнга ), чем стальные при заданном весе, а это означает, что с каждым ходом из углеводородного резервуара на поверхность можно поднять больше нефти, при этом снижая нагрузку на насосную систему. единица.
Однако стержни из стекловолокна необходимо держать в натянутом состоянии, поскольку они часто ломаются даже при небольшом сжатии. Плавучесть стержней в жидкости усиливает эту тенденцию.
Трубопроводы
[ редактировать ]Трубы GRP и GRE могут использоваться в различных надземных и подземных системах, в том числе в системах опреснения, водоочистки, водопроводных сетях, химических технологических установках, воде, используемой для пожаротушения, горячей и холодной питьевой воде, сточных водах/канализации, бытовые отходы и сжиженный нефтяной газ . [ нужна ссылка ]
Катание на лодках
[ редактировать ]
Лодки из стеклопластика производятся с начала 1940-х годов. [ 21 ] и многие парусные суда, построенные после 1950 года, были построены с использованием процесса укладки стекловолокна . По состоянию на 2022 год лодки по-прежнему будут изготавливаться из стекловолокна, хотя более продвинутые методы, такие как формование вакуумных пакетов . в процессе строительства используются [ 22 ]
Броня
[ редактировать ]Хотя большинство пуленепробиваемых доспехов изготавливаются из различных тканей, композиты из стекловолокна доказали свою эффективность в качестве баллистической брони. [ 23 ]
Методы строительства
[ редактировать ]Накальная обмотка
[ редактировать ]Накальная намотка — это технология изготовления, в основном используемая для изготовления открытых (цилиндров) или закрытых конструкций (сосудов под давлением или резервуаров). Процесс включает в себя натяжение нитей на оправку. Оправка вращается, в то время как ветровая проушина на каретке перемещается горизонтально, укладывая волокна по желаемому рисунку. Наиболее распространенными нитями являются углеродное или стекловолокно, которые при намотке покрываются синтетической смолой. Как только оправка будет полностью покрыта до желаемой толщины, смола затвердевает; часто для этого оправку помещают в печь, хотя иногда используются лучистые обогреватели, когда оправка все еще вращается в машине. После затвердевания смолы оправку удаляют, оставляя готовое изделие полым. Для некоторых продуктов, таких как газовые баллоны, «оправка» является постоянной частью готового продукта, образующей вкладыш для предотвращения утечки газа или барьер для защиты композита от жидкости, подлежащей хранению.
Намотка накаливания хорошо подходит для автоматизации, и существует множество применений, таких как трубы и небольшие сосуды под давлением, которые наматываются и отверждаются без какого-либо вмешательства человека. Контролируемыми переменными для намотки являются тип волокна, содержание смолы, угол намотки, жгут или полоса пропускания и толщина пучка волокон. Угол, под которым волокно влияет на свойства конечного продукта. «Обруч» с большим углом обеспечит окружную или «разрывную» прочность, тогда как схемы с меньшим углом (полярные или спиральные) обеспечат большую прочность на растяжение в продольном направлении.
Продукция, производимая в настоящее время с использованием этой технологии, варьируется от труб, клюшек для гольфа, корпусов мембран обратного осмоса, весел, велосипедных вилок, велосипедных ободов, опор электропередач и передач, сосудов под давлением до корпусов ракет, фюзеляжей самолетов, фонарных столбов и мачт яхт.
Ручная укладка стекловолокна
[ редактировать ]На выбранную форму наносится разделительный состав, обычно в восковой или жидкой форме, чтобы обеспечить чистое извлечение готового изделия из формы. Смола — обычно двухкомпонентный термореактивный полиэстер, винил или эпоксидная смола — смешивается с отвердителем и наносится на поверхность. В форму укладывают листы стекломата, затем кистью или валиком добавляют еще смоляной смеси. Материал должен соответствовать форме, и между стекловолокном и формой не должно оставаться воздуха. Наносится дополнительная смола и, возможно, дополнительные листы стекловолокна. Ручное давление, вакуум или валики используются для того, чтобы убедиться, что смола пропитана и полностью смачивает все слои, а также чтобы все воздушные карманы были удалены. Работу следует выполнять быстро, прежде чем смола начнет затвердевать, если только не используются высокотемпературные смолы, которые не затвердеют, пока деталь не будет нагрета в печи. [ 24 ] В некоторых случаях работу накрывают пластиковыми листами и к ней прикладывают вакуум, чтобы удалить пузырьки воздуха и прижать стекловолокно к форме формы. [ 25 ]
Операция укладки распылением стекловолокна
[ редактировать ]Процесс укладки стекловолокна распылением аналогичен процессу ручной укладки, но отличается нанесением волокна и смолы на форму. Напыление — это процесс изготовления композитов открытым способом, при котором смола и армирующие материалы напыляются на форму. Смола и стекло могут наноситься отдельно или одновременно «измельчаться» комбинированным потоком из измельчительного пистолета. [ 26 ] Рабочие раскатывают распылитель, чтобы уплотнить ламинат. Затем можно добавить древесину, пенопласт или другой материал сердцевины, а вторичный слой напыления внедряет сердцевину между ламинатами. Затем деталь отверждается, охлаждается и извлекается из многоразовой формы.
Пултрузионная операция
[ редактировать ]
Пултрузия — это метод производства, используемый для изготовления прочных и легких композитных материалов. При пултрузии материал протягивается через формовочное оборудование либо вручную, либо методом непрерывных валков (в отличие от экструзии , при которой материал проталкивается через матрицы). При пултрузии стекловолокна волокна (стеклянный материал) вытягиваются из катушек через устройство, которое покрывает их смолой. Затем их обычно подвергают термической обработке и режут по длине. Стекловолокно, произведенное таким способом, может иметь различные формы и поперечные сечения, например, W- или S-образное поперечное сечение.
Опасности для здоровья
[ редактировать ]
Контакт
[ редактировать ]Люди могут подвергаться воздействию стекловолокна на рабочем месте во время его изготовления, установки или демонтажа, при вдыхании, при контакте с кожей или глазами. Кроме того, в процессе производства стекловолокна стирола при отверждении смол выделяются пары . Они также раздражают слизистые оболочки и дыхательные пути. [ 27 ] Население в целом может подвергнуться воздействию стекловолокна из изоляционных и строительных материалов или из волокон в воздухе вблизи производственных предприятий или при пожарах или взрывах в зданиях . [ 28 ] : 8 изоляцию из стекловолокна никогда нельзя оставлять открытой в жилых помещениях По данным Американской ассоциации легких, . Поскольку методы работы не всегда соблюдаются, а стекловолокно часто остается незащищенным в подвалах, которые впоследствии становятся жилыми, люди могут подвергнуться воздействию. [ 29 ] [ мертвая ссылка ] Не существует готовых к использованию биологических или клинических показателей воздействия. [ 28 ] : 8
Симптомы и признаки, последствия для здоровья
[ редактировать ]Стекловолокно раздражает глаза, кожу и дыхательную систему. Следовательно, симптомы могут включать зуд глаз, кожи, носа, боль в горле, охриплость голоса, одышку (затруднение дыхания) и кашель. [ 30 ] Пиковое альвеолярное отложение наблюдалось у грызунов и человека для волокон диаметром от 1 до 2 мкм. [ 28 ] : 13 неблагоприятные последствия для легких, такие как воспаление легких и фиброз легких . В экспериментах на животных наблюдались [ 28 ] : 14 и повышенная заболеваемость мезотелиомой , плевральной саркомой и карциномой легких была обнаружена при внутриплевральных или внутритрахеальных инстилляциях у крыс. [ 28 ] : 12
По состоянию на 2001 год в организме человека в качестве возможных канцерогенов остаются только более биостойкие материалы, такие как керамические волокна, которые используются в промышленности в качестве изоляции в высокотемпературных средах, таких как доменные печи , и некоторые стекловаты специального назначения, не используемые в качестве изоляционных материалов ( IARC). Группа 2Б ). Наиболее часто используемые стекловаты, в том числе изоляционная стекловата , минеральная вата и шлаковата, считаются не подпадающими под классификацию по канцерогенности для человека ( группа 3 IARC ). [ 31 ] В октябре 2001 года все волокна из стекловолокна, обычно используемые для тепло- и звукоизоляции, были реклассифицированы Международным агентством по исследованию рака (IARC) как «не поддающиеся классификации с точки зрения канцерогенности для человека» ( группа 3 IARC ). «Эпидемиологические исследования, опубликованные в течение 15 лет с момента предыдущего обзора этих волокон в монографиях МАИР в 1988 году, не дают никаких доказательств повышенного риска рака легких или мезотелиомы (рака слизистой оболочки полостей тела) в результате профессионального воздействия во время производства этих материалов. и недостаточные доказательства в целом о каком-либо риске рака». [ 31 ] США В июне 2011 года Национальная токсикологическая программа (NTP) исключила из своего отчета о канцерогенах всю биорастворимую стекловату, используемую в изоляции домов и зданий , а также для неизоляционных изделий. [ 32 ] Тем не менее, NTP по-прежнему считает, что волокнистая стеклянная пыль «разумно считается канцерогеном для человека (определенные волокна стекловаты (вдыхаемые)»). [ 30 ] Аналогичным образом, Калифорнийское управление по оценке опасностей для здоровья окружающей среды (OEHHA) в ноябре 2011 года опубликовало изменение к своему списку Предложения 65, включив в него только «волокна стекловаты (вдыхаемые и биостойкие)». [ 33 ] Поэтому предупреждающая о раке этикетка для изоляции домов и зданий из биорастворимого стекловолокна больше не требуется в соответствии с федеральным законодательством или законодательством штата Калифорния. По состоянию на 2012 год Североамериканская ассоциация производителей изоляции заявила, что стекловолокно безопасно в производстве, установке и использовании при соблюдении рекомендуемых методов работы для уменьшения временного механического раздражения. [ 34 ]
По состоянию на 2012 год Европейский Союз и Германия классифицировали синтетические стеклянные волокна как возможно или вероятно канцерогенные, но волокна могут быть освобождены от этой классификации, если они пройдут специальные испытания. [ 31 ] В обзоре опасности для здоровья, проведенном Европейской комиссией в 2012 году, говорится, что вдыхание стекловолокна в концентрациях 3, 16 и 30 мг/м3 «не вызывает фиброза или опухолей, за исключением преходящего воспаления легких, которое исчезает после периода восстановления после воздействия». [ 35 ] Исторические обзоры эпидемиологических исследований были проведены Гарвардскими школами медицины и общественного здравоохранения в 1995 году. [ 36 ] , Национальная академия наук в 2000 году, [ 37 ] Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний («ATSDR») в 2004 году, [ 38 ] и Национальная программа токсикологии в 2011 году. [ 39 ] которое пришло к тому же выводу, что и МАИР, об отсутствии доказательств повышенного риска профессионального воздействия волокон стекловаты.
Патофизиология
[ редактировать ]Генетические и токсические эффекты оказываются за счет производства активных форм кислорода , которые могут повредить ДНК и вызвать хромосомные аберрации , ядерные аномалии, мутации, амплификацию генов в протоонкогенах и клеточную трансформацию в клетках млекопитающих. Существует также непрямая генотоксичность, вызванная воспалением, через активные формы кислорода воспалительных клеток . Чем длиннее и тоньше, а также более прочными (биостойкими) были волокна, тем более сильными были их повреждения. [ 28 ] : 14
Регулирование, пределы воздействия
[ редактировать ]В США выбросы тонких минеральных волокон регулируются Агентством по охране окружающей среды , а вдыхаемые волокна («твердые частицы, не регулируемые иным образом») регулируются Управлением по безопасности и гигиене труда (OSHA); OSHA установило законный предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия стекловолокна на рабочем месте на уровне 15 мг/м. 3 всего и 5 мг/м 3 при респираторном воздействии в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт охраны труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) в 3 волокна/см. 3 (менее 3,5 микрометров в диаметре и более 10 микрометров в длину) как средневзвешенное по времени течение 8-часового рабочего дня и 5 мг/м2. 3 общий лимит. [ 40 ]
По состоянию на 2001 год Постановление об опасных веществах в Германии устанавливает максимальный предел профессионального воздействия в размере 86 мг/м. 3 . В определенных концентрациях может возникнуть потенциально взрывоопасная смесь. Дальнейшее производство деталей из стеклопластика (шлифовка, резка, распиловка) приводит к образованию мелкой пыли и стружки, содержащей стеклянные нити, а также липкой пыли, [ необходимо определение ] в количествах, достаточно высоких, чтобы повлиять на здоровье и функциональность машин и оборудования. Для обеспечения безопасности и эффективности необходима установка эффективного экстракционного и фильтрационного оборудования. [ 27 ]
См. также
[ редактировать ]- Объемный формовочный состав
- Ламинирование листа стекловолокна
- G-10 (материал)
- Бетон, армированный стекловолокном
- Хобас
- Игнас Дюбюс-Боннель
- Листовой формовочный состав
- Углеродные полимеры, армированные углеродными волокнами.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Майер, Рейнер М. (1993). Конструкция из армированного пластика . Спрингер. п. 7. ISBN 978-0-85072-294-9 .
- ^ Науи, Эдвард Г. (2001). Основы высокопрочного бетона (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 310. ИСБН 978-0-471-38555-4 .
- ^ Митчелл, Стив (ноябрь 1999 г.). «Рождение лодок из стекловолокна». Старая добрая лодка.
- ^ «Запись для США 232122 A (14 сентября 1880 г.)» . Патентная публикация США. Проверено 9 октября 2013 г.
- ↑ Слейтер, Игры (11 ноября 1933 г.). «Способ и устройство для изготовления стекловаты». Патент США 2133235 .
- ^ Марш, Джордж (8 октября 2006 г.). «50 лет лодок из армированного пластика» . армированные пластики . Elsevier Ltd. Архивировано из оригинала 15 марта 2014 года . Проверено 2 февраля 2015 г.
- ^ «Заметный прогресс - использование пластмасс», Evening Post , Веллингтон, Новая Зеландия, том CXXVIII, выпуск 31, 5 августа 1939 г., стр. 28
- ^ Хобарт, Тасмания (27 мая 1946 г.). «Автомобиль будущего в пластике». Меркурий . п. 16.
- ^ Jump up to: а б Гордон, Дж. Э. (1991). Новая наука о прочных материалах: или почему не проваливаешься сквозь пол . Пингвин Букс Лимитед. ISBN 978-0-14-192770-1 .
- ^ Бхатнагар, Ашок (19 апреля 2016 г.). Легкие баллистические композиты: применение в военных и правоохранительных органах . Издательство Вудхед. ISBN 9780081004258 .
- ^ Риз Гибсон (26 апреля 2017 г.). «Основы: ремонт стекловолокна и обеспечение склеивания» . Проверено 28 апреля 2017 г.
- ^ Банк, Лоуренс К. (2006). Композиты для строительства: структурное проектирование с использованием материалов FRP . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-68126-7 .
- ^ Руссо, Сальваторе; Гадими, Бехзад; Лавания, Кришна; Розано, Микеле (декабрь 2015 г.). «Испытание остаточной прочности пултрудированного стеклопластика при различных температурных циклах и значениях». Композитные конструкции . 133 : 458–475. дои : 10.1016/j.compstruct.2015.07.034 .
- ^ Фитцер, Эрих; Кляйнхольц, Рудольф; Тислер, Хартмут; и др. (15 апреля 2008 г.). «Волокна 5. Синтетические неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Том. 2. Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. КГаА. дои : 10.1002/14356007.a11_001.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Сэвидж, Сэм (15 ноября 2010 г.). «Стекловолокно» . redOrbit.com.
- ^ Jump up to: а б с д и «Руководство по стеклопластикам» . Поставки стекловолокна восточного побережья.
- ^ Jump up to: а б «Свойства трубы» . Магазин труб из углеродного волокна.
- ^ «Стекловолокно – типы, свойства и применение | Промышленная продукция Phelps» . www.phelpsgaskets.com . Проверено 25 февраля 2022 г.
- ^ Макинтайр, Дж. Э. (2003). Историческое развитие полиэфиров . п. 9.
- ^ Сегодня Промышленность (11.10.2018). «Основные применения стекловолокна» . Промышленность сегодня . Проверено 25 февраля 2022 г.
- ^ Митчелл, Стив (1999). «Рождение лодок из стекловолокна» . Старая добрая лодка . Проверено 20 декабря 2023 г.
- ^ Рудоу, Ленни (8 февраля 2022 г.). «Основы судостроения: стекловолокно, смола, композиты и сердечники» . Лодки.com .
- ^ Бхат, Аюш; Навин, Дж.; Джавайд, М.; Норрахим, МНС; Рашеди, Ахмад; Хан, А. (ноябрь 2021 г.). «Достижения в области армированных волокном полимеров, металлических сплавов и многослойных броневых систем для баллистических применений – обзор» . Журнал исследований материалов и технологий . 15 :13:00–13:17. дои : 10.1016/j.jmrt.2021.08.150 .
- ^ Форбс Эйрд (1996). Стекловолокно и композитные материалы: Руководство для энтузиастов по высокоэффективным неметаллическим материалам для автомобильных гонок и морского использования . Пингвин. стр. 86–. ISBN 978-1-55788-239-4 .
- ^ Джеймс, Майк. «Введение в композиты для вакуумной упаковки» . Nextcraft.com.
- ^ «Что такое стеклопластик? | Стеклопластик 101» .
- ^ Jump up to: а б Тюршманн, В.; Якщик, К.; Ротер, Х.-Дж. (Март 2011 г.) Информационный документ, тема: «Чистый воздух при производстве деталей из пластика, армированного стекловолокном (GRP)» . Техника и сервис из стеклопластика
- ^ Jump up to: а б с д и ж Национальная программа токсикологии (сентябрь 2009 г.). «Отчет об исходном документе о канцерогенах для волокон стекловаты». Министерство здравоохранения и социальных служб США .
{{cite web}}: Отсутствует или пусто|url=( помощь ) - ^ Хэннон, Флоренция (18 марта 2001 г.). «Насколько безопасен ваш подвал?» . Seacoastonline.com . Проверено 8 октября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Волокнистая стеклянная пыль» . ОША . Министерство труда США.
- ^ Jump up to: а б с «Программа монографий МАИР переоценивает канцерогенные риски, связанные с переносимыми по воздуху искусственными стекловолокнами» (пресс-релиз). МАИР . 24 октября 2001 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2013 г. Проверено 6 февраля 2013 г.
- ^ «13-й отчет о канцерогенах» . Национальная программа токсикологии . Департамент HHS США . 2011 . Проверено 5 февраля 2013 г.
- ^ 46-Z Реестр нормативных уведомлений Калифорнии, P.1878 (18 ноября 2011 г.).
- ^ «Факты об изоляции № 62 «Факты о здоровье и безопасности стекловолокна», публикация № N040» (PDF) . Североамериканская ассоциация производителей изоляции («NAIMA»). Май 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 февраля 2015 г.
- ^ «Рекомендации Научного комитета по пределам профессионального воздействия для искусственных минеральных волокон (MMMF) без указаний на канцерогенность и не указанных в других документах (SCOEL/SUM/88)» . Европейская комиссия . Март 2012.
- ^ Ли, И-Мин; Хеннекенс, Чарльз Х.; Трихопулос, Димитриос; Бьюринг, Джули Э. (июнь 1995 г.). «Искусственные волокна стекловидного тела и риск рака дыхательной системы: обзор эпидемиологических данных» (PDF) . Журнал профессиональной и экологической медицины . 37 (6): 725–38. дои : 10.1097/00043764-199506000-00016 . ПМИД 7670920 . S2CID 46294218 .
- ^ Подкомитет NRC по производству стекловолокна. 2000. Обзор стандартов воздействия ВМС США на промышленные стекловолокна. Национальная академия наук, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии наук.
- ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (сентябрь 2004 г.). «Токсикологический профиль синтетических стекловидных волокон» (PDF) . Департамент HHS США . стр. 5, 18.
- ^ Чарльз Уильям Джеймсон, «Комментарии к действиям Национальной токсикологической программы по удалению биорастворимых волокон стекловаты из отчета о канцерогенах», 9 сентября 2011 г.
- ^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Волокнистая стеклянная пыль» . www.cdc.gov . Проверено 3 ноября 2015 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные со стеклопластиком, на Викискладе?
