EN
Tkanina ze szkłowłókna powlekana silikonem: główne zastosowania
Elektrownia przetwarzająca gaz w Katarze musiała wykonać naprawę spawania rur wewnątrz działającej strefy procesowej, gdzie systemy wykrywania gazu mogłyby wyzwolić automatyczne wyłączenie w przypadku osiągnięcia stężenia par węglowodorów 10% dolnego granicznego stężenia wybuchowego. Rozwiązaniem była hermetyczna kabina spawalnicza pod ciśnieniem — obudowa wykonana z tkaniny, zbudowana z tkanina szklana pokryta silikonem paneli, napełniona powietrzem pod nadciśnieniem oraz wyposażona w systemy monitoringu gazu i wymiany powietrza. Powłoka silikonowa na tkaninie zapewniła szczelność gazową, odporność chemiczną na działanie amin i H₂S oraz ciągłą odporność na wysokie temperatury, umożliwiającą bezpieczne zawarcie iskier spawalniczych bez przepalenia materiału. Naprawa została zakończona bez jednego alarmu gazowego i bez przerwy w produkcji przez 14 dni ciągłej pracy przy wysokich temperaturach.
Tkanina szklana pokryta silikonem wypełnia lukę w zakresie wydajności między niepowlekanymi tekstylami szklanymi (doskonała odporność na wysokie temperatury, brak barier dla gazów i cieczy) oraz poliestrowymi materiałami tkacznymi z powłoką polimerową (dobrze odpornych na działanie chemiczne, ale o niskiej odporności termicznej). Ta kombinacja czyni go materiałem preferowanym w zastosowaniach wymagających jednoczesnej odporności na wysokie temperatury, obojętności chemicznej oraz elastycznej, nieprzepuszczalnej bariery.
Zalety materiału dwuskładnikowego
Powłoka silikonowa przekształca podstawową tkaninę szklaną, nadając jej właściwości, których samo włókno szklane nie jest w stanie zapewnić. Niepowlekana tkanina szklana jest przepuszczalna dla gazów — dym, pary i drobne cząstki przenikają przez strukturę tkanej siatki. Gumę silikonową impregnującą i pokrywającą powierzchnię tkaniny tworzy ciągłą, nieporowatą membranę zapobiegającą przenikaniu gazów i cieczy, zachowując przy tym wytrzymałość konstrukcyjną i odporność na temperaturę samego podłoża z włókna szklanego.
Warstwa silikonowa zapewnia odporność chemiczną — w szczególności na rozpuszczalniki węglowodorowe, łagodne kwasy i zasady występujące w środowiskach petrochemicznych. Zapewnia właściwości izolacji elektrycznej, kluczowe w zastosowaniach w pobliżu urządzeń pod napięciem. Zwiększa odporność na ścieranie — powierzchnia silikonowa pochłania zużycie mechaniczne, które spowodowałoby rozplątanie niepokrytych włókien szklanych. Dodatkowo zapewnia łatwą czyszczalność — niskie napięcie powierzchniowe silikonu zapobiega przyczepianiu się cząstek stałych, umożliwiając oczyszczanie materiału przez przetrzymanie, a nie wymianę po zanieczyszczeniu.
Główne zastosowania przemysłowe
Habitaty spawalnicze pod ciśnieniem stanowią najbardziej wymagające zastosowanie dla tkanina szklana pokryta silikonem platformy morskie, rafinerie oraz instalacje do przetwarzania gazu wykorzystują osłony z materiału tkanego w celu stworzenia kontrolowanego środowiska pracy ciepłej w działających obszarach klasyfikowanych. Materiał tkaniny musi wytrzymać ciągłe narażenie na pary węglowodorów, mgłę solną oraz promieniowanie UV, zachowując przy tym uszczelnienie gazowe przy nadciśnieniu – zwykle 25–50 Pa powyżej ciśnienia otoczenia – przez cały czas trwania operacji spawalniczych. Tkanina powlekana silikonem o grubości 0,45–0,75 mm spełnia te wymagania i charakteryzuje się okresem użytkowania wynoszącym od 2 do 5 lat w warunkach ciągłego zastosowania na morzu, w zależności od natężenia promieniowania UV oraz sposobu obsługi mechanicznej.
Materiałowe kompensatory rozszerzalności w systemach kanałów odprowadzających spaliny wykorzystują tkanina szklana pokryta silikonem do pochłaniania rozszerzania termicznego między sztywnymi odcinkami kanałów. Strumienie spalin z elektrowni w temperaturze 200–300 °C wymagają elastycznego połączenia, które nie ulega degradacji, pękaniu ani utracie sprężystości pod wpływem cyklicznego nagrzewania i ochładzania. Tkanina mostkująca zapewnia połączenie między odcinkami kanałów, umożliwiając ruch osiowy ±25 mm oraz przesunięcie boczne ±15 mm przy jednoczesnym zachowaniu szczelności gazowej — cecha, jaką sztywne metalowe kompensatory rozszerzalności osiągają jedynie przy zastosowaniu złożonych wielowarstwowych zaworów falek, co wiąże się znacznie wyższymi kosztami oraz większą złożonością montażu.
Zdejmowane kurtki izolacyjne wykonane z tkanina szklana pokryta silikonem służą do izolacji przemysłowych zaworów, kołnierzów, pułapek parowych oraz obudów turbin pracujących w temperaturze 150–250 °C. Sztywna izolacja – bloki krzemianu wapnia lub wełna mineralna z metalowym okładaniem – musi zostać usunięta, aby uzyskać dostęp do urządzeń w celu ich inspekcji, a po każdej konserwacji wymagana jest jej wymiana. Elastyczne kurtyny izolacyjne z zewnętrzną warstwą z szkłotkaniny powlekanej silikonem oraz wewnętrzną warstwą izolacyjną w postaci waty mogą być wielokrotnie (dziesiątki razy) rozłączane, usuwane i ponownie montowane w ciągu okresu eksploatacji wynoszącego od 5 do 10 lat. Zewnętrzna warstwa silikonowa zapewnia odporność na oleje, smary oraz krople chemiczne, które w ciągu kilku miesięcy nasyciłby i zniszczył niepowlekany materiał włókienniczy.
Często zadawane pytania
Jakie temperatury może wytrzymać szkłotkanina powlekana silikonem?
Ciągłe narażenie na temperaturę do 260 °C (500 °F) w przypadku powłoki silikonowej oraz do 550 °C w przypadku podłoża z szkłojedwabiu. Powłoka silikonowa ogranicza temperaturę ciągłego użytkowania — powyżej 260 °C silikon zaczyna się degradować i traci elastyczność, choć szkłojedwab pozostaje nietknięty. W zastosowaniach powyżej 260 °C preferuje się tkaniny powlekane PTFE lub wermikulitem.
Jakie są główne zastosowania tkaniny ze szkłojedwabiu powlekanej silikonem?
Panele ciśnieniowych środowisk spawalniczych do prac gorących na morzu i w rafineriach, elastyczne połączenia rozszerzalne w kanałach odprowadzających gazy spalinowe i systemach wentylacji i klimatyzacji (HVAC), demontowalne okłady termoizolacyjne do zaworów i flanszy, kotary przeciwpożarowe oraz ekrany spawalnicze, pokrycia taśm transportowych do obsługi materiałów w wysokiej temperaturze oraz elastyczne bariery izolacji elektrycznej.
W jaki sposób tkanina powlekana silikonem porównuje się do tkaniny ze szkłojedwabiu powlekanej PTFE?
Pokrycie silikonowe zapewnia lepszą elastyczność w niskich temperaturach oraz niższy koszt (8–15 PLN/m² w porównaniu do 25–45 PLN/m² dla pokrycia PTFE). Pokrycie PTFE zapewnia wyższą odporność chemiczną (szczególnie na mocne kwasy i rozpuszczalniki) oraz wyższą temperaturę ciągłego użytkowania (260 °C dla obu materiałów, ale PTFE dłużej zachowuje właściwości mechaniczne przy górnej granicy temperatury). Silikon jest preferowany tam, gdzie kluczowe są elastyczność, koszt oraz umiarkowane narażenie na czynniki chemiczne.
Czy pokrycie silikonowe wpływa na odporność na ogień?
Pokrycie silikonowe jest samozgaszające, ale nie jest niepalne — pod wpływem bezpośredniego płomienia będzie się węgleć i ostatecznie ulec rozkładowi, jednak nie będzie się palić samoczynnie ani przekazywać płomienia. Podłoże z włókna szklanego pozostaje niepalne w całym zakresie użytkowania. W przypadku zastosowań wymagających odporności na bezpośredni kontakt z płomieniem preferuje się włókno szklane niemalowane lub pokryte wermykulitem zamiast pokrytego silikonem.
Jaka grubość tkaniny ze szkła włókiennego z pokryciem silikonowym jest stosowana w habitatach do spawania?
0,45–0,75 mm dla hermetycznych środowisk spawalniczych pod ciśnieniem zapewniających szczelność gazową oraz wystarczającą odporność na rozpryski przy standardowych operacjach spawania. Grubsze gatunki (1,0 mm i więcej) są dostępne w przypadku zastosowań wymagających zwiększonej wytrzymałości mechanicznej — dobór grubości uwzględnia równowagę między masą (obsługę i montaż paneli wykonują operatorzy), elastycznością oraz wymaganą zdolnością utrzymywania ciśnienia.
W jaki sposób czyścić i konserwować tkaninę szklaną powlekana silikonem?
Wycierać wilgotną ściereczką z łagodnym detergentem — środki czyszczące o działaniu ścierającym oraz twarde szczotki uszkadzają powłokę silikonową. Należy sprawdzać występowanie odwarstwiania powłoki (pęcherzyków lub oddzielania się od podłoża z włókna szklanego), integralność szwów oraz pęknięcia powierzchniowe spowodowane działaniem promieni UV. Przechowywać zwiniętą, a nie złożoną, w suchym miejscu poza bezpośrednim działaniem światła słonecznego. Promieniowanie UV jest głównym mechanizmem degradacji — tkanina przechowywana na zewnątrz powinna być chroniona przed jego działaniem za pomocą pokryw odpornych na UV, gdy nie jest używana.