Стеклянные волокна. Для получения стеклопластиков применяют стеклянные волокна в виде нитей и жгутов из непрерывных волокон, штапельного волокна, тканых материалов (стеклоткани, стеклосетки), нетканых материалов (холсты, маты, нетканые перекрестные материалы). В качестве армирующего наполнителя в стеклопластиках используются также полые стеклянные волокна, стеклопленки (чешуйки) и стеклянные шарики, монолитные или пустотелые.

Стеклянные волокна обладают замечательным комплексом свойств: высокой механической прочностью, теплостойкостью и химической стойкостью, не горят, являются хорошими диэлектриками, имеют малую гигроскопичность и низкую плотность. Если этот комплекс свойств удается реализовать в стеклопластиках, то последние могут успешно конкурировать с традиционными конструкционными материалами.

Прочность стеклянных волокон в сотни раз превышает прочность монолитных стекол того же химического состава. Так, прочность силикатных волокон составляет 2000-6000 МПа, а кварцевых волокон достигает 25 000-35 000 МПа и более, тогда как прочность монолитных стекол и кварца соответственно равна 40-60 и 60-80 МПа.

Наибольшие прочность и теплостойкость имеют кварцевые волокна, однако получение их сложно. Из-за высокой температуры плавления и высокой вязкости они не могут быть получены вытяжкой по технологии, применяемой для силикатных волокон. Поэтому производство кварцевых волокон осуществляется обычно в два этапа. Вначале путем вытяжки из фильер изготавливают стержни диаметром I мм, затем каждый стержень разогревают при помощи газовой горелки до температуры плавления и вытягивают нить; этот метод называют штабиковым.

Получить стеклянные волокна с высоким содержанием кремнезема, а следовательно, и с высокой теплостойкостью можно также путем вымывания различными кислотами (кроме фтористоводородной и фосфорной) окислов из силикатных волокон. Таким образом удается повысить содержание двуокиси кремния от 53-55 до 98,6-99,0%. Но в этом случае волокна имеют низкую прочность и повышенную хрупкость. Волокна, полученные этим методом, называют кремнеземными или кварцоидными. К ним относятся, например, волокна марки рефрезил, изготавливаемые в США. В нашей стране по такой технологии производят кремнеземную нить марки КН-11 и ткань КТ-11.

Модуль упругости силикатных волокон (особенно алюмоборосиликатных, наиболее часто используемых при получении стеклопластиков конструкционного назначения) невысок. Этим объясняется сравнительно низкая жесткость стеклопластиков - свойство, нежелательное для материалов конструкционного назначения. Поэтому большое внимание в настоящее время уделяют разработке так называемых высокомодульных волокон. Отечественная и зарубежная промышленность уже сейчас выпускают стеклянные волокна с модулем упругости (1,0-1,2) х 10⁵ МПа.

Стеклянные нити и жгуты. Первичная стеклянная нить обычно состоит из 100 или 200 элементарных волокон диаметром от 2,5 до 12 мкм. Однонаправленные ленты и ткани можно получить на основе более дешевой 400-филаментной комплексной нити вместо 200-филаментной при сохранении диаметра элементарных волокон. Стеклянный жгут представляет собой прядь ориентированных, равномерно уложенных нитей. Жгуты изготавливают на специальных установках. Нити с бобин, устанавливаемых на размоточной рамке в количестве до 72 штук, проходят через направляющие и собираются в прядь, которая проходит через натяжное устройство, выравнивающее натяжение отдельных нитей. Далее жгут наматывают крестовой намоткой в цилиндрические бухты массой до 10-12 кг. Разматывать жгут можно как изнутри бухты, так и снаружи.

Стеклянные ткани. Стеклянные ткани и сетки, применяемые для изготовления прессованных стеклопластиков, различаются типом переплетения, а также типом и номером нити. Обычно используют ткани трех типов переплетения: полотняного, саржевого и сатинового.

Нетканые листовые стекловолокнистые армирующие материалы. В последние годы все шире стали применять для изготовления стеклопластиков нетканые армирующие материалы. Их применение существенно снижает стоимость стеклопластиков по сравнению со стеклопластиками, изготовленными на основе ткани, расширяет ассортимент получаемых материалов и во многих случаях облегчает изготовление изделий сложной формы.

Нетканые листовые материалы получают в виде жестких и мягких холстов из рубленых стеклянных нитей, холстов из штапельного волокна, холстов из непрерывных стеклянных нитей, полученных одностадийным методом, и нетканых перекрестных материалов из жгутов.

Нетканые армирующие материалы из непрерывных нитей изготавливаются из некрученых нитей, содержащих волокна большого диаметра - 10 мкм и более (в тканях из крученых нитей диаметр волокна равен 6-9 мкм). При выработке первичных нитей из волокон диаметром 10 мкм вместо 6 мкм производительность стеклопрядильной установки возрастает в 2,5 раза.

Холсты из непрерывных стеклянных нитей, полученных одностадийным методом, представляют собой равномерный слой первичных стеклянных нитей, уложенных своеобразными восьмерками в одной плоскости и склеенных клеящим составом. Толщина таких холстов составляет от 0,5 до 2 мм, масса 1 м² - от 300 до 1500 г, плотность от 0,35 до 0,50 Мг/м³. Холсты, полученные одностадийным методом, являются самым дешевым армирующим материалом для стеклопластиков.

Нетканый перекрестный материал так же, как ткань, состоит из нитей (жгутов), ориентированных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, но не переплетенных, а склеенных между собой связующим или соединенных термопластичными волокнами или пленками. В результате исключения операции ткачества производительность оборудования увеличивается в 10-15 раз. Прочностные характеристики материала улучшаются, так как исключаются изгибы нитей в местах их переплетения. Содержание волокна в стеклопластиках из этих материалов может быть выше, чем в стеклотекстолитах. Из нетканых перекрестных материалов можно формовать изделия более сложной конфигурации, чем из стеклотканей.

Нетканый вязально-прошивной армирующий равнопрочный материал из стекложгутов представляет собой две свободно наложенные друг на друга системы нитей (жгутов) -основы и утка, связанные между собой нитями третьей системы (прошивными нитями) - переплетением трико. Нетканый способ производства материала позволяет в широких пределах изменять плотность как по основе, так и по утку. Применение вязально-прошивных армирующих материалов из стеклянного волокна для изготовления стеклопластиков экономически эффективно в связи с тем, что вязально-прошивной способ производства в 6-10 раз производительнее ткацкого. Этот материал используют в качестве армирующего при производстве стеклотекстолитов, стеклопластиков конструкционного назначения в авиации, судостроении, строительстве и т. д., а также при производстве намоточных изделий.

Значительным шагом в производстве крупногабаритных изделий из стеклопластиков является применение цельнотканых объемных стекловолокнистых заготовок, отвечающих форме и размерам изделия; при этом устраняется операция сшивания заготовок из стеклоткани или выкладки ткани непосредственно на форме. Это не только сокращает продолжительность набора пакета, но и значительно повышает качество и надежность изделия.

Порошкообразные наполнители. В состав стекловолокнистых пресс-материалов часто вводят порошкообразные наполнители для снижения стоимости материала и придания ему определенных физико-механических и технологических свойств. В качестве наполнителей используют кварцевую муку, каолин, мел, доломит, цемент, тальк, аэросил, глинозем, двуокись алюминия и др. В зависимости от химической природы и удельной поверхности частиц наполнители могут оказывать более или менее существенное влияние на процесс отверждения связующего.