玻璃纤维种类以及生产工艺

玻璃纤维种类以及生产工艺一、 玻璃纤维的种类1、 无碱玻璃纤维，在国外为通用玻璃纤维，占产量的90%以上，在国内也是应用最多的类型之一。无碱玻璃纤维抗拉强度比钢丝还高，与金属材料相比重量较轻，与金属铝相当；抗疲劳强度高，对于需要经受冲击负荷的结构材料而言非常重要；优异的电性能，介电常数低；尺寸稳定性好，在最大应力条件下，伸长率仅3%-4%；耐高温；化学稳定性好，耐候性好，导热系数低，用作电绝缘材料时能迅速散热；几乎不吸水，遇火不燃烧、不冒烟。2、 中碱玻璃纤维，与无碱玻璃纤维相比强度较低，在无关性能要求的应用领域中，也是一种良好的工业材料和增强材料，在我国连续玻璃纤维纺织制品中仍然是用量最大的玻璃纤维类型。中碱玻璃纤维不宜用于电绝缘方面；化学稳定良好，耐酸性优于无碱玻璃纤维；价格比无碱玻璃纤维低。3、 高碱玻璃纤维，力学性能远低于无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维，而且不耐水侵蚀，在大气的水分侵蚀下，制品会很快变脆，因丧失强度而失去使用价值。它是我国玻纤工业早期产品，现已趋于淘汰。4、 高强玻璃纤维，是力学性能比无碱玻璃纤维更好的特种用途玻璃纤维之一，生产成本高，目前用于国防军工、航空、体育、交通、电力等有特殊要求的领域。抗拉强度比无碱玻璃纤维高30%，比强度高35%，弹性模量高15%，比模量高19%。用其制成的玻璃钢制品的抗拉强度比同类无碱玻璃钢制品高30%，弯曲强度高20%，剪切强度相当。可提升部件性能，减轻部件重量，节省燃料。5、 高模量玻璃纤维，弹性模量约为无碱玻璃纤维制品高25%，抗拉强度高23%；比模量和比强度都很高，电绝缘性能好。生产成本高，目前用于国防军工、航空、体育、交通、电力等有特殊要求的领域。6、 耐磨玻璃纤维，用作各种水泥制品的新型增强材料，用其制作的水泥制品具有轻质、高强、耐冲击的优点。比无碱玻璃纤维更优良的电性能，介电系数低，介电损耗小；密度低，适用于制作雷达天线罩。二、 玻璃纤维的生产工艺玻璃纤维是将各类原料在各种窑炉中高温熔融后通过拉丝、喷吹、甩丝等方式使溶液成为连续纤维。玻璃纤维生产有直接将原料经池窑熔融加工成纤维的直熔法（一步法）和将原料制成玻璃球后再经坩蜗加工成纤维的间熔法（二步法）。前者工艺先进，产量大，节省能源，制品质量高，是我国玻璃纤维发展方向。三、玻纤增强材料主要种类及用途玻璃钢生产原料既包括纺织材料又包括无纺材料。随着技术工艺改进，无纺材料所占比重显著增加，玻璃纤维增强材料分类如下：1、无捻粗纱无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。前者是指多股玻璃原丝络制而成的无捻粗纱（多股无捻粗纱）。后者是指从拉丝漏板拉下来的丝平行集束而成的无捻粗纱（直接无捻粗纱、单股无捻粗纱或精密无捻粗纱）。无捻粗纱按照玻璃成分可划分为E玻璃无捻粗纱和C玻璃无捻粗纱。无捻粗纱的号数从150号到9600号（tex）。无捻粗纱可直接用于某些复合材料成型工艺方法中，也可织成无捻粗纱织物，在某些用途中还将无捻粗纱进一步短切。对于缠绕、拉挤等玻璃钢工艺，国外多采用直接无捻粗纱。因其张力均匀，多股原丝并合的无捻粗纱的张力均匀性不如直接无捻粗纱，适合进一步短切使用。（1） 喷射用无捻粗纱性能:a.良好的切割性，在连续高速切割时产生的静电少，为满足切割性能，浸润剂中的偶联剂常包括硅烷及有机铭（沃兰）化合物；b.无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高，即分束率高，通常要求90%以上；c.短切后的原丝具有优良的覆模性，可覆盖在模具的各个角落；d.树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡;e.原丝筒退解性好，粗纱线密度均匀，适合于各种喷枪及纤维输送系统。（2） SMC用无捻粗纱SMC即片状模塑料，主要用于压制汽车部件、浴缸、水箱板等。SMC无捻粗纱在制造SMC片材时要切成25mm（1in）的长度，分散在树脂糊中，因此对SMC用无捻粗纱的要求是短切性能好、毛丝少、抗静电性能优良，切割时短切丝不会黏附在刀辊上。（3） 缠绕用无捻粗纱缠绕法用于制造各种口径的玻璃钢管、罐子等。对于缠绕用无捻粗纱的要求:a.成带性好，呈扁带状;b.无捻粗纱退解性好，在从纱筒退解时不脱圈，不形成鸟巢状乱丝；c.张力均匀，无垂悬现象；d.线密度均匀，一般须小于±7%；e.浸润性好。（4） 拉挤用无捻粗纱拉挤用于制造断面一致的各种型材，其特点是玻纤含量高，单向强度大。各种性能要求与缠绕无捻粗纱大体相同。（5） 织造用无捻粗纱织造各种厚度的方格布或单向无捻粗纱织物，它们大多用于手工玻璃钢成型工艺中。性能要求：a.良好的耐磨性；b.良好的成带性，保证了高度的平整性；c.在织造前须强制烘干，既保证了浸润剂形成牢固的膜，增强耐磨性，减少断丝和毛丝，又促进了无捻粗纱的成带性；d.张力均匀，悬垂度符合标准；e.退解性好；f.浸润性好。（6） 预成型体用无捻粗纱在预成型工艺中的无捻粗纱的性能要求与对喷射无捻粗纱的要求基本相同。（7） Hobas管道用无捻粗纱一般在切割后与含有石英砂的树脂同时喷到模具内，借助离心力的作用而形成管道。性能要求：硬挺度好，切割性能好，无静电，切割后原丝在苯乙烯中分离的速度要大于5s。（8） 透明波形瓦用无捻粗纱在透明波形瓦机组上被短切后沉积在树脂糊上被均匀地捏合到树脂中。性能要求：短切性好，静电少，折射率与玻璃纤维折射率要尽可能接近。（9） 增强体热塑性塑料用无捻粗纱基本上分为两类，一类是适合于热塑性塑料拉挤工业用的无捻粗纱；另一类是适合制造长纤维增强热塑性制品的无捻粗纱。（10） 混合无捻粗纱即twintex，目前从88tex到3600tex的玻纤与聚丙烯（P）和热塑性聚酯（PET）的混合粗纱均已投放市场。2、 无捻粗纱织物（方格布）织纹分为平纹、斜纹和缎纹。质量要求：织物均匀，布边平直，布面平整且呈席状，无污渍、起毛、折痕、皱纹；经纬密，面积、质量、布幅及卷长均符合标准；卷绕在牢固的纸芯上，卷绕整齐；迅速、良好的树脂浸润性；织物制成的层合材料的干、湿态机械强度均应达到要求。3、 玻璃纤维毡片（1） 短切原丝毡根据黏结剂在液体树脂中溶解速度，短切毡可分为高溶解型和低溶解型。短切原丝毡的质量要求：沿宽度方向面积质量均匀；短切原丝分布均匀，无大孔眼形成，黏结剂分布均匀；具有适中的干毡强度；优良的树脂浸润性及浸透性，减少气泡数量。（2） 连续原丝毡主要用于拉挤法、RTM法、压力袋法及玻璃毡增强热塑料等工艺中。所用粉末黏结剂一般为两种，一种是在苯乙烯中高溶型的，用于拉挤成型;另一种黏结剂为低溶型的，适用于RTMX艺，由于黏结剂在苯乙烯中溶解度低，故在树脂压力下纤维不容易随树脂被冲刷掉。（3）玻璃纤维薄毡根据生产工艺可分为干法薄毡和湿法薄毡。干法薄毡的工艺种类：舒勒法是用C玻璃棒法拉丝，收集在辊筒上用刮刀刮下，借助气流沉积在网带上，施以黏结剂，经固化而成的薄毡。用于玻璃钢表面毡，玻璃棉板贴面。立吹长棉薄毡，用途大致如上。大辊筒法，用碎玻璃控制的薄毡，可用于玻璃钢表面毡、代替连续原丝毡。湿法毡即用造纸工艺制造的短切玻纤薄毡。所用玻纤为E玻璃纤维和C玻璃纤维，前者可存放半年，后者只能存放5-6天。主要用于屋面防水材料、PVC地板革及墙面背衬及玻璃钢表面毡。4、 针刺毡针刺毡分为短切纤维针刺毡和连续纤维针刺毡。短切纤维针刺毡所用底材为玻璃纤维或其他纤维的稀疏织物，这种针刺毡有绒毛感。主要用于隔热隔声材料，衬板材料，过滤材料和玻璃钢制品等对制品强度要求不高的应用范围。连续原丝针刺毡主要用于玻璃纤维增强塑料可冲压片材的生产。5、 短切原丝和磨碎纤维（1） 短切原丝分为干法短切原丝和湿法短切原丝。前者用于增强塑料生产上，后者用于造纸、沥青屋面材料、玻璃表面毡的生产。用于玻璃钢的短切原丝分为增强热固性树脂用短切原丝和增强热塑性树脂用短切原丝两类。对于增强体热塑性塑料用短切原丝的要求：纤维直径10um，135；短切纤维长3.2mm,4.8mm,6.4mm,12.8mm；玻璃种类则全部为E玻璃，要求强度高，电绝缘性好；短切原丝集束性好，呈短棒状，防止单纤维化；短切原丝流动性好；对于特定树脂系统，短切原丝必须有与之对应的浸润剂系统；