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      復(fù)合材料中常見的玻璃纖維形態(tài)有哪些?
      發(fā)布時(shí)間:2020-07-13
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      玻璃纖維是目前聚合物基復(fù)合材料中用量最大的增強(qiáng)纖維材料,在復(fù)材屆一直扮演一個(gè)非常重要的角色

      。作為玻璃鋼frp(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)的合伙人,在二十世紀(jì)30年代末一家叫歐文斯-康寧的公司將玻璃纖維實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)

       

      而另外一個(gè)重要的合伙人——不飽和聚酯樹脂姍姍來遲

      ,直到1942年
      ,美國橡膠公司開始投產(chǎn)不飽和聚酯樹脂

       

      也就在這一年,一次偶然間的的失誤

      ,添加了引發(fā)劑的不飽和聚酯樹脂碰上了玻璃纖維布
      ,固化后堅(jiān)硬如鐵的性能引起了研究人員的注意。隨后美國用玻璃纖維布增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂制得一批軍用飛機(jī)雷達(dá)天線罩
      ,一飛沖天

       

      自此,玻璃鋼C位出道

       

      常說的玻璃纖維其實(shí)是一個(gè)總稱,針對不同的產(chǎn)品

      、工藝以及性能要求
      ,會(huì)有不同的形態(tài)。今天我想來寫的是常見玻璃纖維的一些形態(tài)

       

      01
      、直接無捻粗紗

      直接紗是玻璃熔體通過鉑金漏板直接拉制而成連續(xù)纖維,又稱單股無捻粗紗

      。一般會(huì)收集成一捆一捆的紗團(tuán)
      ,再打包成托盤。

      主要應(yīng)用:拉擠

      、纏繞
      、編織、增強(qiáng)熱塑性塑料(雙螺桿機(jī))
      、LFT

       

      02、合股無捻粗紗

      合股紗是單紗經(jīng)過拈線工序

      ,將兩根或兩根以上的單紗并在一起加拈而成
      。簡單點(diǎn)可以理解為將多股直接紗,通過專門的絡(luò)紗設(shè)備并絡(luò)成一股
      ,就叫合股紗
      。合股的主要目的是將絲餅加工成要求的線密度及形狀。

      直接紗屬于一步法

      ,生產(chǎn)效率高
      ,成本低,毛羽少
      。合股紗屬于二步法
      ,通過絡(luò)紗后均勻性更好
      ,容易分散,適合短切
      ,但毛羽較多

      教大家一個(gè)小訣竅,如何快速分辨直接紗和合股紗

      ?抽一股紗出來
      ,快速抖動(dòng),仍舊一股的是直接紗
      ,分散成多股的是合股紗

      主要應(yīng)用:噴射、SMC

      、機(jī)制板
      、制氈、增強(qiáng)熱塑性塑料(雙螺桿機(jī))
      、GMT
      、拉擠、纏繞

       

      03
      、膨體紗

      膨體紗是將玻璃纖維紗利用壓縮空氣進(jìn)行沖擊和擾動(dòng),使紗線中的纖維分離

      ,體積增大而成為膨體紗
      。它既有連續(xù)纖維的高強(qiáng)度,又具有短纖維的蓬松性

      膨體紗解決了傳統(tǒng)玻璃纖維表面光滑

      、無分支、易折斷等問題
      ,由于蓬松
      、柔軟、比表面積大
      ,對粘結(jié)劑的吸附力強(qiáng)
      ,適合制造摩擦材料。另外膨體紗的導(dǎo)熱系數(shù)低
      ,適合用來做保溫材料

      主要應(yīng)用:汽車剎車片、保溫材料

      、拉擠

       

      04、細(xì)紗

      細(xì)紗是指單絲直徑在10微米以下的玻璃纖維紗

      ,其常見單絲直徑為5
      、7
      、9微米。隨著技術(shù)的發(fā)展
      ,也出現(xiàn)了4
      、4.5微米的單絲直徑。按用途不同分為電子紗和工業(yè)紗

      主要用途:電子紗用來織成電子布

      ,用于覆銅板的制造。工業(yè)紗主要用作工業(yè)織物
      ,如防火簾
      、同步帶、簾子線
      、編制套管等

       

      05、方格布

      方格布是無捻粗紗平紋織物

      ,經(jīng)紗和緯紗以90°上下交錯(cuò)編織而成
      ,強(qiáng)度在織物的經(jīng)緯方向上。

      主要應(yīng)用:手糊

       

      06、經(jīng)編軸向織物

      經(jīng)編軸向織物是將玻璃纖維直接無捻粗紗在多軸向經(jīng)編機(jī)上經(jīng)編而成

      ,經(jīng)
      、緯紗線按照預(yù)設(shè)角度進(jìn)行一層或多層排列,再用縫編線捆綁而成

      比較常見的角度有0°

      、90°、45°
      、-45°
      ,按層數(shù)不同分為單向布、雙軸向布
      、三軸向布和四軸向布

      由于層與層之間紗線是平行的,沒有交叉

      ,有利于樹脂的流動(dòng)
      ,軸向布常用于閉模工藝中。而且編織時(shí)紗線沒有彎曲
      ,力學(xué)損耗較小
      ,強(qiáng)度更高。沒有明顯的織物印痕
      ,因此制品表面質(zhì)量高

      主要應(yīng)用:真空導(dǎo)入

      、RTM、手糊
      、拉擠

       

      07、短切氈

      短切氈是將玻璃纖維原絲短切成一定長度(通常20-50mm)

      ,隨機(jī)沉降在輸送帶上
      ,然后用粉劑或乳劑粘接劑將這些短切纖維粘接在一起。

      我們通常說的粉劑氈和乳劑氈主要是所用的粘接劑不一樣

      。粉劑氈比較柔軟
      ,浸透性比較好,但干強(qiáng)度較差
      ,不適合做大件產(chǎn)品
      ,而且容易掉毛,對環(huán)境不友好
      。乳劑氈偏硬
      ,浸透性較差,但干強(qiáng)度好
      ,不宜撕裂
      ,而且不容易掉毛,對環(huán)境友好

      主要應(yīng)用:手糊

      、機(jī)制板。

       

      08
      、縫編氈

      縫編氈是將一定長度的短切玻璃纖維原絲

      ,無定向沉降,然后用有機(jī)纖維縫編而成

      對比短切氈的成型

      ,兩者非常相似,唯一的區(qū)別是短切氈用粘接劑將短切原絲粘接
      ,而縫編氈采用的是縫編線
      。縫編氈的抗拉強(qiáng)度高
      ,不易產(chǎn)生變形
      ,適用于多種成型工藝。

      主要應(yīng)用:拉擠

      、纏繞
      、模壓、RTM。

       

      09
      、復(fù)合氈

      通常所說的玻璃纖維復(fù)合氈是由玻璃纖維無捻粗紗作單層或多層平行排列

      ,最外一層復(fù)合短切成一定長度的玻璃纖維紗,用有機(jī)纖維縫制而成

      簡單點(diǎn)理解

      ,就是軸向布+縫編氈。

      由于一些制品的特殊要求

      ,市面上也有方格布加短切紗的復(fù)合氈
      ,用于手糊工藝。不過從習(xí)慣上來說
      ,通常提到復(fù)合氈還是指軸向布復(fù)合短切紗

      復(fù)合氈設(shè)計(jì)性強(qiáng),可以減少鋪層

      ,提高生產(chǎn)效率
      。層間結(jié)合力好,纖維不易變形
      ,沒有粘結(jié)劑
      ,易浸透。

      主要應(yīng)用:真空導(dǎo)入

      、RTM
      、手糊、拉擠

       

      10
      、閉模氈

      閉模氈,又稱為夾芯氈

      。通常有三層,上下的表面層為玻璃纖維短切紗
      ,中間是PP材質(zhì)的導(dǎo)流氈
      ,通過滌綸線捆綁在一起成為一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)。其中
      ,短切紗是作為增強(qiáng)材料
      ,提供強(qiáng)度;PP氈是在樹脂導(dǎo)入過程中起到快速導(dǎo)流的效果

      因短切紗是非連續(xù)性纖維

      ,強(qiáng)度較差,因此也可以將上下兩層的短切紗替換成軸向布
      ,來滿足制品更高的強(qiáng)度要求

      閉模氈也屬于一種復(fù)合氈,可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

      。能根據(jù)不同的要求
      ,對鋪層進(jìn)行設(shè)計(jì)
      。導(dǎo)流效果好,常用于閉模工藝

      主要應(yīng)用:RTM

      、真空導(dǎo)入。

       

      11
      、連續(xù)氈

      連續(xù)氈是以一定號(hào)數(shù)的連續(xù)纖維無定向成圈狀分布在網(wǎng)帶上

      ,靠原絲股之間力學(xué)作用及少量粘結(jié)劑結(jié)合而成氈。

      連續(xù)氈又分為一步法和二步法

      一步法是從池窯拉絲下來

      ,直接通過漏板下面的成型裝置鋪放成氈。優(yōu)點(diǎn)是能耗低
      ,產(chǎn)量大
      、成本低,層間結(jié)合力好
      ,均勻性更好
      。缺點(diǎn)是技術(shù)難度高,基本被歐美壟斷
      ,所以賣得也貴

      二步法則是先拉出原絲,再把原絲通過設(shè)備鋪成氈

      。需二次加工
      ,能耗比較高,成本也高
      。層間結(jié)合力差
      ,容易出現(xiàn)粘結(jié)不良的現(xiàn)象,均勻性也較差
      。國內(nèi)企業(yè)多數(shù)采用的是二步法
      ,2013年九鼎突破“一步法”技術(shù)難關(guān),填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白

      連續(xù)氈的纖維是連續(xù)性的

      ,因此其力學(xué)強(qiáng)度比短切氈好。沒有縫編線
      ,制品表面質(zhì)量好
      。各向同性,整體性能優(yōu)異
      ,適用于多種工藝

      主要應(yīng)用:拉擠、纏繞、模壓

      、RTM
      、真空導(dǎo)入、GMT

       

      12
      、玻纖表面氈

      表面氈是由玻璃纖維原絲短切成的股紗,經(jīng)過“制漿

      、成型
      、浸膠、烘干”而制成的玻璃纖維隨機(jī)均勻分布的紙片狀產(chǎn)品
      。此種屬濕法工藝
      ,類似造紙工藝,另外還有一種干法工藝

      表面氈在制品表面形成一層富樹脂層

      ,可以提高表面質(zhì)量、耐腐蝕性能和防漏性

      除了玻璃鋼領(lǐng)域

      ,玻璃纖維表面氈還可用于建筑領(lǐng)域,作防水氈
      、地毯氈
      、地板氈等。

      主要應(yīng)用:手糊

      、纏繞
      、模壓、噴射

       

      13
      、針刺氈

      針刺氈是用刺針對梳理后的短切玻纖氈進(jìn)行針刺,用機(jī)械方法使氈層玻纖之間

      、氈層玻纖與增強(qiáng)玻纖基布之間纖維相互纏結(jié)
      ,纖網(wǎng)得以加固而制成的氈狀非織造布材料。

      針刺氈孔隙率高

      ,具有良好的吸音
      、減震
      、耐腐蝕
      、絕緣、耐高溫
      、阻燃的性能

      主要應(yīng)用:保溫隔熱、隔音、防火

      、絕緣

       

      14、短切原絲

      將玻璃纖維紗短切成一定長度的原絲

      主要應(yīng)用:濕法短切(增強(qiáng)石膏

      、濕法薄氈)、BMC
      、增強(qiáng)熱塑性塑料(單螺桿機(jī))

       

      15、磨碎纖維

      磨碎纖維由錘磨機(jī)或球磨機(jī)將短切纖維磨碎而成

      。用作樹脂的填料以改善表面裂紋現(xiàn)象
      ,降低收縮率,也可用作增強(qiáng)材料

      主要應(yīng)用:澆鑄

      、RIM(反應(yīng)注射成型)。

       

      看完這15種形態(tài)的玻璃纖維

      ,相信你對它的認(rèn)識(shí)又能更進(jìn)一步了

      玻璃纖維作為體量最大的增強(qiáng)材料,應(yīng)用成熟

      ,形態(tài)也比較多
      。在此基礎(chǔ)上,再去了解其它增強(qiáng)纖維的形態(tài)
      ,就更簡單了

      (作者:長弓俠,來源:復(fù)合材料社區(qū))

       

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      ,是中國華南地區(qū)規(guī)模最大
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      、玻璃鋼模具制作服務(wù)商
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