Üvegszövet és üvegszál

Rövid bemutatás

Az üvegszálat, annak szöveteit rengeteg különböző szempont szerint lehet csoportosítani és ezek kombinációjából elég sok létezik és használják is. Összességében elmondható, hogy más anyagokkal ötvözve, a megfelelő eljárással egy kiváló tulajdonságokkal rendelkező építési alapanyag.

Az üvegszál a műszaki textíliák egyik legfontosabb nyersanyaga. Azon belül is a mesterséges szálasanyagok kategóriájába tartozik. Fő alkotóeleme a szilicium-dioxid, ami mellett különböző más fémoxidokat is tartalmaz, amelyekkel kémiai és fizikai tulajdonságait állítják be. 

Felhasználja az építőipar, a kompozit gyártás, de dekorációs célokra is kiválóan alkalmazható, valamint maga az üvegszálas optikai szálakat nagy sebességű távközlésre használják.

Elég részletesen kerül bemutatásra ez az alapanyag. Ha csak azt szeretnéd tudni, hogy neked a cosplay készítéshez mire van szükséged ezek közül, akkor lapozz a végére az összefoglaló leíráshoz (Cosplay gyártáshoz melyiket érdemes használni?)!


Története

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.

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 Drummond Libbey a Chicagoban 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.


Csoportosításuk előállítás szerint

Folytonos üvegszálak

A gyártás során gyakorlatilag feltekerik, mint a fonalat a többi egymással párhuzamosan futó szállal, ami a szálképző lapból jön ki. Ezekből készülnek többek között az üvegszövetek is. Az üvegszál kötegeket hívjuk roving-nak. Később még többször találkozhatunk ezzel a kifejezéssel.

Rövid üvegszálak

Már a gyártás során is rövid szálak képződnek, melyeket bizonyos olajokkal permetezve, egymással összetapadva tudnak feltekerni hengerekre. Így szalag képződik, mely ugyanúgy nyújtható és sodorható, mint a pamut, vagy gyapjú szálas szalagok. Eljárástól függöen a szálak hossza 200-380 mm vagy 70-120mm lehet. 

 

 

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.


Ház hőszigetelése üveggyapottal.

Az üvegszövetek típusai

Alapanyag szerint

Az üvegszálakat különböző típusok szerint jelölik. A betűs jelöléseik a következők rövidítéseket jelentik:

  • 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 az 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.

Főként a következő típusok terjedtek el:

  • E-Glass: A legolcsóbb és legelterjedtebb alapanyag. Festés nélkül áttetsző, ám szövetként fehérnek látjuk. Mikroszkopikus vastágságú üveg szálak százaiból áll már csak egy vékonyabb fonal vagy “cérna” is, ami a szövetet alkotja. 
  • S-Glass: Az E-glass-hez hasonló eljárással készül, azonban itt a kémiai összetevőket megváltoztatták, miáltal ugyanolyan erősségű, ám kisebb tömegű anyagot kaptak. Főként a szörf deszkák és olyan eszközök előállításánál használják, ahol fontosak az előbb felsorolt tulajdonságok. Szintén fehér.
  • Carbon (szén szálas) vagy Grafit: Már színében is eltér a többitől. Sötét szürke árnyalatú, és összetevőjének köszönhetően jóval alacsonyabb a tömege a fent felsoroltakénál, viszont nehezebb előállítani és így az ára is jóval magasabb. Főként a repülőgépgyártásban és szélerőműveknél alkalmazzák.

Különböző Carbon textilek

  • Aramid (más néven: kevlár): A becsapódás ellenállása miatt főleg lövedék- és/vagy repeszálló mellényeknél, sisakoknál, egyéb védőfelszereléseknél alkalmazzák. Előnye a fémekkel szemben, hogy tömege jóval alacsonyabb náluk és sokkal rugalmasabb alapállapotban.

Alapvető tulajdonságaik

  • Tömeg: Amikor üvegszövetet vásárolunk, meg fogják kérdezni, hogy milyen tömegű, azaz hány grammosra van szükségünk. Ez a mennyiség az 1 négyzetméternyi anyag súlyát mutatja meg. Érthető, hogy minél kisebb a tömeg, annál vékonyabbak a szálak és a szövetvastagság.

  • Szál irány/szövés irány: Nagyban befolyásolja a szövet hajlíthatóságát, merevségét. Azok a szövetek, amik fixen egy szálirányúak, a szálirányra merőlegesen nehezen, vagy szinte egyáltalán nem hajlíthatóak a gyanta megszilárdulása után. Ugyanakkor száliránnyal párhuzamosan könnyen hajlanak. A + szálirányúak (amik egymásra merőleges szálakból vannak szőve ugyanolyan sűrűséggel) ugyanakkora ellenállást fejtenek ki minkét irányba. A posztó ugyanakkor minden irányba futó szálakból épül fel, így az egységesen minden irányban ugyanannyira hajlítható. Bizonyos felületek lefedésére hajlékonyságából és formázhatóságából fakadóan sokkal alkalmasabb, mint a szövetek.
  • Hullám: Azonos tömegű és szövés irányú szöveteknél a hullámosság, vagy más néven a szövés típusa is eltérhet. Ez szintén más-más tulajdonságot kölcsönöz az anyagnak. Lehet:
    • egyszerű és
    • “diagonál”

Előbbinél a szálak a rájuk merőlegesekkel úgy találkoznak, hogy egyiket alulról, a következőt meg felülről kerüli meg. A diagonál viszont mindkét irányban a találkozáskor két szálat alulról, majd két szálat felülről kerül meg. Módosított szövésnek is hívják ezt az eljárást. A hullámosság szintén a felületek elfedésénél játszanak szerepet.

PL: Egy félgömb forma lefedése egy nagy méretű szövettel sokkal nehezebben megy és kevésbé elsimítható az egyszerű hullámúval, mint a diagonálissal.

Hagyományos - és - "Diagonál" szövet rajza
Hagyományos - és - "Diagonál" szövet rajza

Szövet típusa szerint

  • Szövet: Ránézésre teljesen megegyezik egy hétköznapi ruhaszövettel. Rövid, sodrott szálakból állnak a szálkötegek.
  • Posztó (angolul: Mat, de írják még “paplannak is”): Nem szőtt, inkább a posztóhoz hasonló össze-vissza tekergőző szálak összepréselésével állítják elő. Főleg csónakok, karosszéria elemek építésére, megerősítésére használják.
  • Roving: Sodrás nélkül  - esetleg méterenként egyszer tekerés található benne -, néhány száz kötegből, tincsből álló sodrattal filamentkötegeket készítenek, amely szövőgépen vagy láncrendszerű kötőgépen dolgoznak fel. Itt a szövetnél nem szálak vannak összeszőve, hanem egymás mellett futó kötegek.
  • Knytex: Nem más, mint a posztó és az átlós technika keveréke. Egyik oldala ilyen, a másik olyan.


Cosplay gyártáshoz melyiket érdemes használni?

Általánosságban elmondható, hogy egy-két variációnál nagyon többre nincs szükséged ahhoz, hogy maradjon otthon tartalkékban üvegszövet, ugyanakkor a lehető legtöbb üvegszövetezéshez ideális legyen. Amit érdemes venni

  • E-glass
  • 80g
  • szövet: Hagyományost általánosságban jól lehet használni, de a diagonál gömbölyű felületekre jobban felfektethető. Megoldás lehet még ilyen felületeknél, ha a hagyományosat nem egy nagy lapkával, hanem több kicsivel próbáljuk lefedni. 

Cosplay építéshez az E-glass típust használjuk, főként poliészter gyantával. Alkalmazható még az epoxi is, de annak ára kétszerese, mint a másiknak és nincs szükségünk jelmezhez azokra az extra tulajdonságokra, ami miatt más területeken alkalmazzák.


Források:

  • A fentieket többé-kevésbé az alábbi angol nyelvű videóból vettem át. Szemléltetésnek tökéletes szerintem: