Glasfaser

Glasfasern

Aus Glas bestehende Fasern in Längen von einigen Millimetern bis hin zu mehreren Kilometern.
Bei der Herstellung werden aus einer Glasschmelze dünne Fäden gezogen und zu einer Vielzahl von Endprodukten weiterverarbeitet.

Geschichte

Bereits vor fast 4000 Jahren verwendeten die Phönizier, Griechen und Ägypter aus der Schmelze gezogene Glasfäden, um Gefäße zu verzieren. 1713 wies Ferchault de Reamur auf die Möglichkeit hin, feine Glasgarne zu verweben.
Der Ursprung war die Fähigkeit von Glasbläsern aus dem Thüringer Wald, bereits im 18. Jahrhundert, sogenanntes Feen- oder Engelshaar herzustellen, es wurde als Dekorationsmittel genutzt. Im thüringischen Haselbach wurden nach 1896 erstmals spinnbare Glasfäden mit genau definiertem Durchmesser sozusagen als „Rollenware“ hergestellt. Dieses Verfahren wurde in den 1930er Jahren als Stabtrommelabziehverfahren zum Patent angemeldet.
Endlos-Glasfasern wurden erstmals 1935 industriell in den USA als Verstärkungsfasern hergestellt. Die Massenproduktion wurde in den 1930er Jahren von Games Slayter (Owens Corning) und anderen entwickelt - damals diente das Material vor allem der Isolierung von Häusern.

Verwendung

Glasfasern sind etwa 7 bis 11 μm dicke Fasern begrenzter Länge (bis 120 mm, Kurz- oder Stapelfaser). Sie haben eine Dichte zwischen 80 und 150 kg/m3 und werden als Filz, Vlies, Glasmatte oder Glaswatte (-motte) geliefert.
Glasfäden sind endlos gezogene Elementarfäden von 5 bis 7 μm Dicke; aus 200 solcher Fäden stellt man Glasseide aus 60 Elementarfäden Rovings (Stränge), aus verdrillten Glasseidefäden Garn sowie Zwirn her.

Garne und Zwirne - auch aus Kurzfasern und Rovings - sind die Halbzeuge zur Fertigung von Glasgewebe, dessen Gebrauchswert durch Richten (z. B. stärkere Kettfäden, Kreuzen der Fäden) erhöht werden kann.

Unterscheidung der Verwendung.

Herstellung

Typische Eigenschaften von Glasfasern
Dichte 2,45…2,58 g/cm³
Filamentdurchmesser 5…24 µm
Zugfestigkeit 1,8…5 GPa (kN/mm²)
Zug-E-Modul 70…90 GPa
Bruchdehnung < 5 %

Kurzfasern lassen sich durch Schleudern oder Verblasen flüssigen Glases herstellen.
(Endlose) Fäden erhält man durch das Stabziehverfahren, bei dem eine ganze Batterie vorgefertigter Glasstäbe(Preform) gemeinsam durch Gasflammen abgeschmolzen wird, oder nach dem Düsenziehverfahren, bei dem das Glas aus einer erhöht angeordneten kleinen Schmelzwanne (beim Platinwannen-Düsenziehverfahren eine elektrisch beheizte Platinwanne) durch Düsen im Wannenboden abgezogen wird.
Eine Preform (Vorform) ist ein vergrößertes „Abbild“ des späteren Querschnitts optischer Fasern. Sie enthalten die Ausgangsstoffe in ihrer Anordnung und Struktur.

Die Ausgangsstoffe sind hauptsächlich Siliciumdioxid, Al2O3, MgO, B2O3, CaO, wobei die Ausgangsstoffe und deren Reinheit die optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften bestimmen.

Sowohl textile als auch optische Fasern müssen sofort nach dem Ziehen geschützt werden, ansonsten würden sie zerbrechen oder sich aneinander zerreiben. Dieses sogenannte sizing ist meist ein Betriebsgeheimnis der Hersteller und besteht aus einer Beschichtung und/oder einem Haftvermittler. Es richtet sich zum Beispiel auch an dem eingesetzten Kunstharz aus, mit dem die rovings zu glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) verarbeitet werden. Alkoxysilane als Haftvermittler haben zum Beispiel hydrophile (bindet am Glas) und hydrophobe (Bindung zum Harz) Atomgruppen.


Seitenende
Seite zurück
© biancahoegel.de
Datum der letzten Änderung: Jena, den: 21.02. 2020