在廣義范圍來(lái)說(shuō)，我們對于玻璃纖維的認識一直停留在它是一種無(wú)機非金屬材料，可是隨著(zhù)研究的深入，我們知道實(shí)際上的玻璃纖維的種類(lèi)有很多，而且性能優(yōu)異，有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。比如說(shuō)它的機械強度就特別高還有抗熱、抗腐蝕效果也特別好。誠然，任何材料都不是完美的，玻璃纖維也有它自己無(wú)法令人忽視的缺點(diǎn)，就是它不耐磨而且容易發(fā)生脆裂。所以實(shí)際應用時(shí)我們要揚長(cháng)避短。 玻璃纖維的原料獲取簡(jiǎn)單，主要是廢棄的舊玻璃或者玻璃制品，玻璃纖維特別細，20多根玻璃單絲組在一起才相當于一根頭發(fā)的粗細。玻璃纖維通?？梢栽趶秃喜牧现凶鳛樵鰪姴牧蟻?lái)使用,由于近些年來(lái)人們對玻璃纖維研究逐漸加深,使得它在我們生產(chǎn)生活中扮演了越來(lái)越重要的角色。本文主要研究玻璃纖維的生產(chǎn)工藝及應用,介紹了玻璃纖維纖維的性質(zhì)、主要成分、主要特點(diǎn)、材料分類(lèi)、生產(chǎn)工藝、安全防護、主要用途、安全防護、產(chǎn)業(yè)現狀、發(fā)展前景。
關(guān)鍵字:特點(diǎn);生產(chǎn)工藝;應用;發(fā)展前景緒論 1.1玻璃纖維性質(zhì) 熔點(diǎn)：680℃ 分子結構：沸點(diǎn)：1000℃ 密度：2.4~2.7g/cm3
玻璃纖維還有一個(gè)極為優(yōu)越的特點(diǎn)，就是抗拉強度很大，在標準狀態(tài)下可以達到6.9g/d，在濕潤的情況下也可以達到5.8g/d，這樣優(yōu)良的性質(zhì)，使得玻璃纖維經(jīng)?？梢宰鳛樵鰪姴牧蟻?lái)普遍使用。它的A密度為2.54。玻璃纖維也十分耐熱，在300℃時(shí)它仍舊能夠保持正常的性質(zhì)。玻璃纖維有時(shí)還可以做為絕熱材料和屏蔽材料來(lái)廣泛使用，這都歸功于它的電絕緣性，而且不能輕易被腐蝕。
1.2主要成分
玻璃纖維的成分較為復雜，一般大家比較認可的有二氧化硅、氧化鎂、氧化鈉、氧化硼、氧化鋁、氧化鈣等主要成分。玻璃纖維的單絲直徑10微米左右,相當于頭發(fā)絲直徑的1/10,每束纖維都是由千百根單絲組成,根據玻璃纖維的用途各異,纖維的單絲直徑有略微差距,拉絲工藝稍有不同。通常情況下,玻璃纖維中二氧化硅的含量占50%~65%。三氧化二鋁含量超過(guò)20%的玻璃纖維拉伸強度相對較高,通常為高強度玻璃纖維,而無(wú)堿性玻璃纖維的三氧化二鋁含量一般為15%左右。如果想要使玻璃纖維具有較大的彈性模量，那么必須確保氧化鎂的含量大于10%。因為含有少量四氧化三鐵的玻璃纖維,其耐腐蝕性能均有不同程度的提高。
1.3主要特點(diǎn)
1.3.1原料及應用
相比于無(wú)機纖維玻璃纖維的性能更加優(yōu)越。它較難點(diǎn)燃，耐熱，隔熱，較穩定，抗拉。但較脆,耐磨性較差。用來(lái)制造增強性塑料或用來(lái)增強橡膠,作為補強材料玻璃纖維具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)它的拉伸強度比其它材料都好，但是伸長(cháng)率卻很低。
(2)彈性系數較為適合。
(3)在彈性限度內，玻璃纖維能夠延伸較長(cháng)，而且十分抗拉，所以面對沖擊時(shí)，它能夠吸收較大的能量。
(4)由于玻璃纖維是無(wú)機纖維，所以無(wú)機纖維所具有的優(yōu)點(diǎn)，它也有很多，不易燃燒且化學(xué)性質(zhì)較為穩定。
(5)不易吸水。
(6)耐熱且性質(zhì)較穩定不易反應。
(7)它的加工性很好,可加工制作成為股、氈、束、織布等形態(tài)各異優(yōu)良產(chǎn)品。
(8)能夠透光。
(9)因為材料容易獲取，所以?xún)r(jià)錢(qián)不貴。
(10)在高溫下，沒(méi)有燃燒，反而融化成液體小珠。
玻璃纖維
1.4分類(lèi)
根據不同的分類(lèi)標準，玻璃纖維可以分成很多種。根據不同的形態(tài)和長(cháng)度，能夠劃分出連續纖維，纖維棉和定長(cháng)纖維三種。根據不同的成分，例如含堿量的多少，可以劃分成無(wú)堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高堿玻璃纖維三種。
1.5生產(chǎn)原料
在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了產(chǎn)出玻璃纖維，我們需要氧化鋁、石英砂、石灰石、葉蠟石、白云石、純堿、芒硝、硼酸、螢石、磨碎的玻璃纖維等。
磨碎的玻璃纖維
1.6生產(chǎn)方法 工業(yè)上的生產(chǎn)方法可以分兩大類(lèi):一類(lèi)是先把玻璃纖維熔融，然后再制成直徑較小的球狀或者棒狀玻璃制品。然后再用不同種方式加熱重新熔融后制成直徑3~80μm的細纖維。另一類(lèi)也是先將玻璃熔融，不過(guò)制成的是玻璃纖維而非棒狀或者球狀制品。再將樣品通過(guò)鉑合金板，利用機械拉絲法來(lái)拉出。拉所得的制品稱(chēng)為連續纖維。如果通過(guò)輥筒裝置拉出纖維，那么所得的制品就稱(chēng)為非連續纖維,也稱(chēng)之為定長(cháng)玻璃纖維,和短纖維。1.7分級 根據玻璃纖維不同的組成、用途和性質(zhì),分成各種不同的級別。國際上已經(jīng)商品化的玻璃纖維其成分如下:1．7.1 E-玻璃 它是硼酸鹽玻璃，日常生活中人們也叫它無(wú)堿玻璃,由于它的許多優(yōu)點(diǎn)使得它應用最為廣泛。它是目前應用最為廣泛雖然被廣泛應用，但它也有不可避免的缺點(diǎn)。它容易和無(wú)機鹽發(fā)生反應，所以在酸性環(huán)境中較難存放。1.7.2 C-玻璃 實(shí)際生產(chǎn)中也叫中堿玻璃,它的化學(xué)性質(zhì)較為穩定，耐酸性較好。它的缺點(diǎn)就是機械強度不高，電氣性能差。不同的地方有不同的標準，在國內玻璃纖維產(chǎn)業(yè)中，中堿玻璃中沒(méi)有硼這個(gè)元素。但是在國外玻璃纖維產(chǎn)業(yè)中，它們所生產(chǎn)的則是含有硼的中堿玻璃。不僅含量不同，同樣的是中堿玻璃在國內外所擔任的角色也不一樣。國外所生產(chǎn)的玻璃纖維表面氈和玻璃纖維棒應用了中堿玻璃。在生產(chǎn)中,瀝青當中也有中堿玻璃活躍的身影。在我國，客觀(guān)原因由于它價(jià)格十分低廉，所以被應用的十分廣泛，在包扎織物和過(guò)濾織物產(chǎn)業(yè)中到處都活躍著(zhù)它的身影
玻璃纖維棒
1.7.3玻璃纖維A玻璃 在生產(chǎn)中，人們也叫它也高堿玻璃,它屬于鈉硅酸鹽玻璃,但是由于它的不耐水，它一般不被生產(chǎn)成為玻璃纖維。1.7.4玻璃纖維D玻璃 它也被叫做介電玻璃,一般是介電玻璃纖維的主要原料。1.7.5玻璃纖維高強玻璃 它的強度比無(wú)堿玻璃纖維高出1/4，它的彈性模量比E-玻璃纖維的還要高，由于它的種種優(yōu)點(diǎn)，本應該被廣泛應用，但卻因為它造價(jià)很高，目前也僅在一些重要領(lǐng)域得到應用，像是軍工，航天等。1.7.5玻璃纖維AR玻璃 人們也叫它耐堿玻璃纖維,它是純無(wú)機纖維，在玻璃纖維增強混凝土中作為增強材料。在一定條件下，甚至可以代替鋼材和石棉。1.7.6玻璃纖維E-CR玻璃 它是一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)之后無(wú)硼無(wú)堿玻璃,由于其耐水性比無(wú)堿玻璃纖維高了將近10倍，所以在生產(chǎn)耐水制品中得到廣泛應用。并且，它的耐酸性也極強，在地下管道的生產(chǎn)應用中占據了主導地位。除了上述所提到的較為普遍的玻璃纖維，現在，科學(xué)家們又研制出了一種新型的玻璃纖維。由于它是無(wú)硼制品，滿(mǎn)足了人們對保護環(huán)境的追求。近年來(lái)，還有一種玻璃纖維比較熱門(mén)，它就是雙玻璃成分的玻璃纖維，在現在的玻璃棉制品中，我們可以感知它的存在。1.8玻璃纖維的識別 分辨玻璃纖維的方法特別簡(jiǎn)單，就是將玻璃纖維放入水中，加熱直到水變開(kāi)，保持6-7小時(shí)，如果發(fā)現玻璃纖維的經(jīng)向和緯向變得不那么緊湊，那就是高堿玻璃纖維。按照不同的標準,玻璃纖維的分類(lèi)方法很多,一般從長(cháng)度和直徑、組成和性能兩個(gè)角度來(lái)劃分。第二章 玻璃纖維的生產(chǎn)工藝 在我們生產(chǎn)中，連續玻璃纖維生產(chǎn)工藝,主要為坩堝法拉絲工藝和池窯拉絲工藝這兩種。2.1坩堝法拉絲工藝 坩堝拉絲工藝是二次成型工藝的一種,主要是先把玻璃原料加熱直到熔融狀態(tài)，把熔融后的液體制成球狀物。再把所得的球狀物再次熔融，拉制成絲。但是這種方法也有它不能忽視的缺點(diǎn)，在生產(chǎn)中會(huì )產(chǎn)生大量的消耗，所得產(chǎn)物不穩定，產(chǎn)率較低等。其原因不單單是由于坩堝拉絲工藝生產(chǎn)的固有容量小,工藝不易穩定,更是與所采用的落后的生產(chǎn)過(guò)程的控制技術(shù)有極大的關(guān)聯(lián)。所以,就目前來(lái)說(shuō),坩堝拉絲工藝來(lái)控制的產(chǎn)品,控制技術(shù)這個(gè)原因對產(chǎn)品質(zhì)量影響最為顯著(zhù)。
玻璃纖維工藝流程圖
一般來(lái)說(shuō),坩堝的控制對象主要分為三種:電熔控制、漏板控制、加球控制三個(gè)方面。在電熔控制中，人們普遍采用恒流儀表，但是也有一部分采用恒壓控制，這兩種方式都可以。在漏板控制中，人們在日常的生活生產(chǎn)中大多用的是恒溫控制，但是也有部分采用恒溫控制。而對于加球控制來(lái)說(shuō)，人們則更加傾向于間歇加球控制。在人們日常的生產(chǎn)中，這三種不方式已經(jīng)足夠，但是對于有著(zhù)特殊要的玻纖細紗來(lái)說(shuō),這些控制方式仍然是存在一些缺點(diǎn)的,例如漏板的電流和電壓的控制精度不好掌握,漏板的溫度波動(dòng)很大,所生產(chǎn)的紗線(xiàn)密度的波動(dòng)很大?；蛘咭恍┈F場(chǎng)應用儀表沒(méi)有與生產(chǎn)工藝結合較好,沒(méi)有有針對性的從坩堝法的特點(diǎn)來(lái)入手制定控制方式。亦或者它容易出現故障,穩定性不是很好。以上種種例子表明在生產(chǎn)生活中需要精密控制,認真研究,努力提高玻璃纖維制品的質(zhì)量。2.1．1控制技術(shù)的主要環(huán)節2.1.1.1電熔控制 首先要明確保證流進(jìn)漏板內液體的溫度保持均勻穩定,并且保證正確合理坩堝的結構,電極的布置,加球的位置和方式。所以,在電熔控制中,最重要的是保證控制系統穩定。電熔控制系統采用智能的控制儀、電流變送器和電壓調整器等,根據實(shí)際情況,采用4位有效數字的儀表來(lái)降低成本,電流則采用有獨立有效值的電流變送器。實(shí)際生產(chǎn)中,根據效果,在采用這個(gè)系統來(lái)恒流控制中,在較為成熟合理的工藝條件基礎上,流入液槽的液體溫度能夠控制在±2攝氏度之內,所以經(jīng)研究發(fā)現它的可控制性較好,已接近于池窯拉絲工藝。
電熔控制原理圖
2.1.1.2漏板控制 為了保證漏板控制的有效進(jìn)行，人們所采用的裝置都是恒溫恒壓且性質(zhì)較為穩定的,為了使得輸出功率達到所需要的數值，則采用性能更加好的調節器，,取代了傳統的可控硅觸發(fā)回路;為了保證漏板的溫度精度很高而周期震蕩的幅度小,則采用了5位精度很高的溫度控制器。使用獨立的高精度的有效值變壓器,保證了即使在恒溫控制時(shí)電信號能夠不失真，系統具有較高的穩態(tài)。
漏板控制原理圖
2.1.1.3加球控制 在目前的生產(chǎn)中,坩堝拉絲工藝的間斷式加球控制是在正常生產(chǎn)中影響溫度最主要的因素之一。而周期式加球控制就會(huì )打破系統中溫度的平衡狀態(tài),導致系統內的溫度平衡被一次次打破而又一次次被重新調節,使得系統內的溫度波動(dòng)幅度較大,溫度精度很難控制。關(guān)于怎樣解決和改善間斷加球所出現的問(wèn)題,成為連續加球是改善和提高系統穩定性的另一個(gè)重要的一面。因為如果池窯液體控制這種方式花費較多，在日常的生產(chǎn)生活中得不到推廣，所以人們經(jīng)過(guò)努力創(chuàng )新，提出了一種新的方法，在探針測液面的前提下,將加球方式改為連續非勻速加球。,就可以克服原系統的弊端。在拉絲時(shí)，為了降低爐內的氣溫波動(dòng)，改變探針和液面的接觸狀態(tài)來(lái)調節加球的速度。通過(guò)輸出計的報警保護,確保加球的過(guò)程安全可靠。準確合適的高低速調節能夠確保液體保持很小的波動(dòng)。通過(guò)這些改造,保證了這個(gè)系統在恒壓、恒流的控制方式之下也能夠使得高支紗支數波動(dòng)在很小的范圍之內。
加球控制原理圖
2.2池窯拉絲工藝 池窯拉絲工藝的主要原料就是葉臘石，在窯爐中把葉臘石和其他配料加熱直到熔融狀態(tài)是把葉臘石和其它原料放在窯爐中加熱熔制成玻璃溶液,然后拉制成絲。用這種工藝來(lái)生產(chǎn)的玻璃纖維已經(jīng)約占全球總產(chǎn)量的90%以上。2.2.1池窯拉絲工藝流程 池窯拉絲的藝流程是大塊狀原料進(jìn)入工廠(chǎng),然后經(jīng)破碎、粉碎、篩分等一系列流程變?yōu)楹细竦脑?然后輸送至大料倉,在大料倉稱(chēng)重并且將配料混合均勻，在輸送到窯頭料倉,后經(jīng)螺旋投料機使配合料投進(jìn)入單元熔窯中來(lái)熔化制成玻璃液。熔融完成的玻璃液后經(jīng)單元熔窯的熔化流出后立即進(jìn)入主通路(也稱(chēng)澄清均化或調節通路)來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的澄清均化,然后經(jīng)過(guò)渡通路(也稱(chēng)分配通路)和作業(yè)通路(也稱(chēng)成型通路),流至槽內,經(jīng)過(guò)多排多孔的鉑金漏板來(lái)流出,成為纖維。最后經(jīng)冷卻器來(lái)冷卻、單絲涂油器去涂覆，然后再經(jīng)旋轉拉絲機拉制，制成無(wú)捻粗紗紗筒。2.3工藝流程圖
2，4工藝流程設備2.4.1合格粉料制備 大塊狀原料進(jìn)入工廠(chǎng)都先需經(jīng)破碎、粉碎、篩分成合格的粉料。主要設備:破碎機、機械振動(dòng)篩。2.4.2配合料制備 配合料的生產(chǎn)線(xiàn)由氣力輸送上料系統、電子稱(chēng)量系統和氣力混合輸送系統三大部分組成。主要設備:氣力輸送上料系統和配合料稱(chēng)重及混合輸送系統。2.4.3玻璃熔制 所謂玻璃的融制過(guò)程就是選擇合適配料經(jīng)過(guò)高溫加熱制成玻璃液的過(guò)程，但是這里所說(shuō)的玻璃液一定要均勻，穩定。在生產(chǎn)中，玻璃的融制是十分重要的，它對成品的產(chǎn)量、質(zhì)量、成本、成品率、燃料耗量、窯爐壽命等都有十分密切的關(guān)系。主要設備:窯爐以及窯爐設備、電加熱系統、燃燒系統、窯爐冷卻風(fēng)機、壓力傳感器等。2.4.4纖維成型 纖維成型即將玻璃液制成玻璃纖維原絲的過(guò)程玻璃液進(jìn)過(guò)多孔漏板流出，流出的液體在經(jīng)過(guò)拉制成型即得纖維。主要設備:纖維成型室、玻璃纖維拉絲機、烘干爐、漏板、原絲筒自動(dòng)搬運裝置、絡(luò )紗機、包裝系統等。2.4．5浸潤劑配制 浸潤劑以環(huán)氧乳液、聚氨酯乳液、潤滑劑及抗靜電劑和各種偶聯(lián)劑為原料并加水配制而成。配制過(guò)程需用夾套蒸汽加熱,配制用水普遍認可的是采用去離子水。配制完成的浸潤劑經(jīng)過(guò)層層工序進(jìn)入循環(huán)罐,。循環(huán)罐主要作用是循環(huán)，它可以使得浸潤劑回收再利用，節約材料，保護環(huán)境。主要設備:浸潤劑配置系統。2.5玻璃纖維安全防護 密閉塵源:主要是生產(chǎn)機械的密閉主要,包括整體密閉和局部的密閉。 除塵通風(fēng):首先必須選擇一個(gè)敞開(kāi)的空間，然后在這個(gè)地方安裝排風(fēng)除塵設備，將粉塵排出。 濕式作業(yè):所謂濕事作業(yè)就是迫使粉塵處在一個(gè)濕潤個(gè)當然環(huán)境中，可以提前將材料潤濕，或者在作業(yè)空間灑水。這些方法都有利于減少粉塵。 個(gè)體防護:外界環(huán)境的除塵很重要，但是自身的保護也是不能忽略。在作業(yè)時(shí)，要按照要求穿戴防護服和防塵面具，一旦粉塵與皮膚接觸，要立即用水沖洗，如果粉塵進(jìn)到眼睛里，要進(jìn)行應急處理，隨后馬上到醫院就醫。,并且注意切勿吸入粉塵。第三章 玻璃纖維的應用3.1主要用途3.1.1無(wú)捻粗紗 人們日常生活中所接觸到的無(wú)捻粗紗構造簡(jiǎn)單，是由相互平行的單絲聚集成束而成。無(wú)捻粗紗可以分成無(wú)堿和中堿兩種，這主要是根據玻璃成分的不同來(lái)區分的。為了生產(chǎn)合格的玻璃粗紗，所用的玻纖直徑要在12~23μm之間。由于它的特性，它可以直接用在一些復合材料的成型中，像是在纏繞和拉擠工藝中都有廣泛的應用。并且也可以織成無(wú)捻粗紗織物，這主要是由于它的張力十分均勻。另外，將無(wú)捻粗紗進(jìn)行短切之后應用的領(lǐng)域也是十分廣泛。3.1.1.1噴射用無(wú)捻粗紗 無(wú)捻粗紗在玻璃鋼噴射成型工藝中，必須具備以下幾點(diǎn)性能： 1、在生產(chǎn)中由于需要連續切割，所以必須保證在切割時(shí)產(chǎn)生的靜電少，這就要求具有良好的切割性。 2、切割過(guò)后，盡可能保證多產(chǎn)生原絲，所以保證成絲效率要高。無(wú)捻粗紗切割后分散成原絲的效率較高。 3、短切過(guò)后，因要保證原絲可以全部覆蓋在模具上，所以原絲一定要有很好的覆膜性。 4、因要求容易被輥平以碾出氣泡，要求樹(shù)脂特迅速的浸透。 5、由于各種噴槍型號不同，為了適合不同噴槍?zhuān)ＷC原絲粗細適中。3.1.1.2SMC用無(wú)捻粗紗 SMC也叫作片狀模塑料,在生活中的應用處處可見(jiàn)，像是我們熟知的汽車(chē)配件、浴缸還有各種座椅中都用上了SMC無(wú)捻粗紗。在生產(chǎn)中，對于SMC用無(wú)捻粗紗的要求有很多，一定要保證短切性良好，良好的抗靜電性，毛絲較少這樣才能保證制得的SMC片材合格。對于著(zhù)色的SMC來(lái)說(shuō)，對,無(wú)捻粗紗的要求要不一樣了，它必要要保證在顏料含量的樹(shù)脂中容易浸透。通常人們常見(jiàn)的SMC無(wú)捻粗紗為2400tex,同時(shí)也有少數情況是4800tex。3.1.1.3纏繞用無(wú)捻粗紗 為了制得不同粗細的玻璃鋼管、貯罐纏繞法應運而生。對于纏繞用無(wú)捻粗紗，必須具備以下幾個(gè)特點(diǎn)。 1、它必須易于成帶，通常要保證呈扁帶狀。 2、由于一般無(wú)捻粗紗從紗筒退下時(shí)容易發(fā)生脫圈的現象，所以一定要保證它的退解性較為優(yōu)良，所成的絲不能像鳥(niǎo)巢一樣雜亂無(wú)章。 3、張力不能忽大忽小，并且不能發(fā)生懸垂現象。 4、對無(wú)捻粗紗的線(xiàn)密度要求就是要求統一，小于規定值。 5、為了保證通過(guò)樹(shù)脂槽時(shí)容易被浸潤，所以要求無(wú)捻粗紗的浸透性要好。3.1.1.4拉擠用無(wú)捻粗紗
在制造斷面一致的各種型材時(shí)，拉擠工藝被廣泛應用。拉擠用無(wú)捻粗紗一定要保證它的玻纖含量和單向強度都處在一個(gè)較高的水平。生產(chǎn)中所應用的拉擠用無(wú)捻粗紗是多股原絲并合而成，有的也可能是是直接的無(wú)捻粗紗，這兩者都是可以的。它的其它性能方面的要求與纏繞無(wú)捻粗紗相似。
3.1.1.5織造用無(wú)捻粗紗
在日常生活中，我們見(jiàn)到的厚度不同的方格布或者同一方向的無(wú)捻粗紗織物這都是無(wú)捻粗紗另一個(gè)重要的用途的體現，就是用來(lái)織造。所用的無(wú)捻粗紗也叫織造用無(wú)捻粗紗。這些織物大多在手糊玻璃鋼成型中有著(zhù)重體現。對于織造用無(wú)捻粗紗來(lái)說(shuō)，必須滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：
1、比較耐磨。
2、易于成帶性。
3、因為主要是用來(lái)織造，所以在織造之前一定要有烘干這個(gè)步驟。
4、在張力方面主要保證不能忽大忽小，要保持均勻。并且在懸垂方面滿(mǎn)足一定的條件。
5、退解性要好。
6、在通過(guò)樹(shù)脂槽時(shí)保證容易被樹(shù)脂浸潤，所以浸透性一定要好。
3.1.1.6預型體用無(wú)捻粗紗
所謂預型體工藝，通俗來(lái)說(shuō)就是預先成型，在經(jīng)過(guò)合適步驟得到制品。在生產(chǎn)中，我們首先將無(wú)捻粗紗短切，將短切后的無(wú)捻粗紗噴附在網(wǎng)狀物上，這里的網(wǎng)狀物一定要是應經(jīng)預定形狀的網(wǎng)上。然后噴樹(shù)脂，定型。最后將定型后制品放入模具中，注入樹(shù)脂后熱壓，即可得到制品。對預型體無(wú)捻粗紗的性能要求跟對噴射用無(wú)捻粗紗的要求類(lèi)似。
3.1.2玻璃纖維無(wú)捻粗紗織物
無(wú)捻粗紗織物有很多，方格布是其中一種。在手糊玻璃鋼工藝中，方格布作為最重要的基材而被人們廣泛應用。如果想要增強方格布的強度，那么就要改變織物的經(jīng)緯方向，可以變?yōu)閱蜗虻姆礁癫?。為了保證方格布的質(zhì)量，所以，必須保證以下幾個(gè)特點(diǎn)。
1、對于織物來(lái)說(shuō)，要求整體平整，無(wú)凸起，邊邊角角保持平直，并且不能有絲毫臟痕。
2、織物的長(cháng)寬，質(zhì)量，重量、密度等必須符合一定的標準。
3、玻璃纖維絲必須卷整齊。
4、要能夠迅速的被樹(shù)脂浸潤。
5、織物織成各種產(chǎn)品干、濕度要達到一定的要求。
玻璃纖維方格布
3.1.3玻璃纖維氈3.1.3.1短切原絲氈 首先將玻璃原絲切碎，然后灑在事先準備好的網(wǎng)帶上。再在上面撒上粘結劑，加熱融化，然后冷卻固化，所形成的就是短切原絲氈。在手糊工藝和織造SMC膜片中應用了短切纖維氈。為了使得短切原絲氈達到最好的使用效果，在生產(chǎn)中，對短切原絲氈的要求如下。 1、短切原絲氈整體平整均勻。 2、短切原絲氈孔眼細小且大小一致 3、符合一定的標準。 4、能夠迅速的被樹(shù)脂浸透。3.1.3.2連續原絲氈 將玻璃原絲按照一定的要求平鋪在網(wǎng)帶上，一般人們規定呈8字平放。再在上面撒上粉末粘合劑，加熱固化。連續原絲氈在對復合材料增強的效果方面遠遠勝于短切氈，這主要是因為連續原絲氈中的玻璃纖維是連續的。由于它的增強效果較好，使得在多種工藝中都得到應用。3.1.3.3表面氈 表面氈的應用在日常生活中也是較為常見(jiàn)，例如玻璃鋼制品的樹(shù)脂層，它就是中堿玻璃表面氈。拿玻璃鋼來(lái)說(shuō)，由于它的表面氈是由中堿玻璃制成的，所以使得玻璃鋼化學(xué)性比較穩定。同時(shí)還因為表面氈十分輕薄，能夠吸收更多樹(shù)脂，不但能起到保護的作用還能起到美觀(guān)的作用。3.1.3.4針刺氈 針刺氈主要分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是短切纖維針刺。制作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，先將玻璃纖維短切，大小為5厘米左右，隨機灑在基地材料上，再將底材放在傳送帶上，再拿一根鉤針刺穿底材，由于鉤針的作用，使得纖維刺進(jìn)底材中然后又被挑起，形成立體結構。所選的底材也有一定的要求，必須具有絨毛感。針刺氈制品基于它的性質(zhì)在隔音和隔熱材料中應用的比較多。當然，也可以用作玻璃鋼當中，但是由于所得的制品強度不高，容易發(fā)生斷裂，所以沒(méi)有得到推廣。另一類(lèi)叫做連續原絲針刺氈,，制作過(guò)程也是相當簡(jiǎn)單的，首先用拋絲裝置將原絲隨機拋在事先準備好的網(wǎng)帶上，同樣，取一根鉤針進(jìn)行針刺，形成立體纖維結構。在玻璃纖維增強熱塑料中，連續原絲針刺氈得到很好的應用。3.1.3.5縫合氈 經(jīng)過(guò)短切的玻璃纖維在一定的長(cháng)度范圍內，經(jīng)過(guò)縫編機的縫合作用，可以變成兩種不同的形態(tài)。第一種是變?yōu)槎糖欣w維氈，它能有效的替代了經(jīng)過(guò)粘合劑粘合的短切纖維氈。第二種是長(cháng)纖維氈，它則代替了連續原絲氈。這兩種不同的形態(tài)卻有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)，他們在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有用到粘合劑，避免污染和浪費，滿(mǎn)足了人們對節約資源保護環(huán)境的追求。3.1.4磨碎纖維 磨碎纖維的制作過(guò)程是非常簡(jiǎn)單的，取一臺錘磨機或球磨機將短切的纖維放入，磨碎即可磨碎纖維在生產(chǎn)中也有很多應用。在反應注射工藝中，磨碎纖維就作為一種增強材料，性能明顯優(yōu)于其它纖維。制造澆鑄制品和模具制品時(shí)為了保證避免產(chǎn)生裂紋，改善收縮率可以采用磨碎纖維作為填充料。3.1.5玻璃纖維織物3.1.5.1玻璃布 屬于玻璃纖維織物的一種，不同的地方所生產(chǎn)的玻璃布標準不同，在我國玻璃布領(lǐng)域中，主要分為無(wú)堿玻璃布和中堿玻璃布兩種。玻璃布的應用可以說(shuō)是十分廣泛的，車(chē)輛的車(chē)體，船體，常見(jiàn)貯罐等都能見(jiàn)到無(wú)堿玻璃布的身影。對于中堿玻璃布來(lái)說(shuō)，它的耐腐蝕性較好，所以被廣泛用于包裝和耐腐制品的生產(chǎn)。判斷玻璃纖維的織物的特性，主要要從四個(gè)方面入手，纖維本身的性能、玻纖紗線(xiàn)的結構、經(jīng)緯方向和織物花樣。經(jīng)緯方向，疏密取決于紗的不同結構和和織物花樣?？椢镂锢硇再|(zhì)則取決于經(jīng)緯疏密和玻纖紗線(xiàn)的結構。3.1.5.2玻璃帶 玻璃帶主要分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是有織邊帶，第二類(lèi)是無(wú)織邊帶,按照平紋的花樣織成。對于那些對介電性能要求很高的電氣零件可以用玻璃帶制成。高強度的電氣設備零件。3.1.5.3單向織物 日常生活中的單向織物由兩種不同粗細的紗線(xiàn)織成，所得的織物在主向上強度很高。3.1.5.4立體織物 立體織物不同于平面織物的結構，它是三維的立體的，所以它的效果比一般平面的纖維更好。立體纖維增強復合材料具有以其他纖維為增強體的復合材料所沒(méi)有優(yōu)越性。因為纖維是立體的，整體效果較好，抗損傷能力變強。隨著(zhù)科技的發(fā)展，航天，汽車(chē)，船舶對它需求的日益加深，使得這種技術(shù)越來(lái)越成熟，現如今，它甚至在運動(dòng)和醫療器材領(lǐng)域占據一席之地。立體織物種類(lèi)主要分為五大類(lèi)，形狀也有多種?？梢?jiàn)，立體織物的發(fā)展空間是巨大的。3.1.5.5異形織物 異形織物用來(lái)增強復合材料，它的形狀主要取決于要增強物體的形狀，而且，為了保證合格規范，必須要在專(zhuān)用的機器上織造。在生產(chǎn)中，我們可以制成對稱(chēng)或者不對稱(chēng)的形狀，局限性低，前景較好3.1.5.6槽芯織物 槽芯織物的制成也是較為簡(jiǎn)單的，選擇兩層平行放置織物，然后用縱向的豎條將它們連接起來(lái)，并且保證它們的橫截面積為規整的三角形或者矩形。3.1.5.7玻璃纖維縫編織物 是非常特別的織物，人們也叫它針織氈和編織氈,，但是它卻不是通常意義上我們所了解的織物和氈。值得一提有一種縫編織物，他不是經(jīng)紗和緯紗編制在一起，反而是由經(jīng)紗和緯紗交替重疊在一起的。:3.1.5.8玻璃纖維絕緣套管 制作工藝較為簡(jiǎn)單首先選用一些玻璃纖維紗，然后再把他們編織成為管狀，然后，根據所需要的不同絕緣等級要求，涂上樹(shù)脂就制成了所要的制品。3.1.6玻璃纖維組合 隨著(zhù)科技展的日新月異，玻璃纖維技術(shù)也取得重大進(jìn)展，從1970年到現在出現了各種不同的玻璃纖維制品。大體有以下幾種： 1、短切原絲氈+無(wú)捻粗紗布+短切原絲氈 2、無(wú)捻粗紗織物+短切原絲氈 3、短切原絲氈+連續原絲氈+短切原絲氈 4、隨機無(wú)捻粗紗+短切原比氈 5、單向碳纖維+短切原絲氈或布 6、表面氈+短切原絲 7、玻璃布+玻璃細棒或單向無(wú)捻粗紗+玻璃布3.17玻璃纖維無(wú)紡布 這個(gè)技術(shù)最早不是我國首先發(fā)現的，最早這個(gè)技術(shù)產(chǎn)生于歐洲，后來(lái)由于人類(lèi)的遷徙，這個(gè)技術(shù)被帶到美國，韓國等國家。為了促進(jìn)玻璃纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國建立了幾個(gè)比較大型的工廠(chǎng)，重資投入建立了幾條水平較高的生產(chǎn)線(xiàn)。。在我國,玻璃纖維濕法氈大多分為以下幾類(lèi): (1)屋面氈，對于改進(jìn)瀝青卷材和彩色瀝青瓦的性質(zhì)，使他們具有更加優(yōu)異性質(zhì)產(chǎn)生關(guān)鍵作用。 （2)管道氈：就像名字一樣這種制品主要應用在管道上，由于玻璃纖維耐腐蝕，故而能夠很好的保護管道不被腐蝕。 (3)表面氈主要應用在玻璃鋼制品的表面，起到保護的作用。 (4)貼面氈由于他能夠有效的防止涂料開(kāi)裂，所以大多用于墻面和天花板，它可以使墻面更加平整，多年不用修整。 (5)地板氈主要是PVC地板中作為基材使用 (6)地毯氈；在地毯中作為基材。 (7)覆銅板氈貼附于覆銅板可增強其沖、鉆性能。3.2玻璃纖維的具體應用3.2.1玻璃纖維混凝土的加強原理 玻璃纖維加強混凝土的原理跟玻璃纖維增強復合材料的原理很相似。首先,把玻璃纖維加入到混凝土中,玻璃纖維就會(huì )承擔著(zhù)材料內部的應力,故而達到延緩或阻止微裂紋的擴大。在混凝土裂縫形成過(guò)程中,擔當骨料的材料會(huì )阻止裂紋的產(chǎn)生,如果骨料效果足夠好,那么就會(huì )使得裂紋無(wú)法擴展從而貫穿。而混凝土當中的玻璃纖維所扮演的角色就是骨料,它能夠有效的阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展。當裂紋蔓延到玻璃纖維附近時(shí),玻璃纖維就會(huì )阻擋裂紋的前進(jìn),從而迫使裂紋繞道而行,相應的就會(huì )增加裂紋的擴張面積,故也增加了破壞所需要的能量。3.2.2玻璃纖維混凝土的破壞機理 在玻璃纖維增強混凝土發(fā)生斷裂之前它所承受的拉力主要是由混凝土和玻璃纖維共同負擔,在開(kāi)裂過(guò)程中,應力就會(huì )從混凝土傳到接近的玻璃纖維上,假使拉力繼續變大,玻璃纖維就會(huì )遭到破壞,破壞方式主要是剪切破壞、拉力破壞、拉斷破壞。3.2.2.1剪切破壞 玻璃纖維增強混凝土所承擔的剪切應力是玻璃纖維和混凝土共同承擔的,剪切應力會(huì )通過(guò)混凝土接傳遞到玻璃纖維,這樣玻璃纖維組織就會(huì )遭到破壞。但是玻璃纖維有它自身的優(yōu)點(diǎn)，它長(cháng)度較長(cháng),抗剪切面積較小,所以玻璃纖維對抗剪能力的改善較弱。3.2.2.2拉力破壞 當玻璃纖維所承受的拉力大于一定程度時(shí),玻璃纖維就會(huì )發(fā)生斷裂。而如果混凝土發(fā)生開(kāi)裂,玻璃纖維就會(huì )因受拉變形而變的過(guò)長(cháng),它的側向體積就會(huì )收縮,拉力破會(huì )更迅速。3.2.2.3拉斷破壞 一旦混凝土發(fā)生斷裂,玻璃纖維承受的拉力就會(huì )大大增強，拉力大于玻璃纖維于混凝土之間的力，這樣玻璃纖維就遭到破壞，從而被拉斷。3.2.3玻璃纖維混凝土的抗彎特性 增強后的混凝土承擔在負載時(shí),從力學(xué)上來(lái)分析，它的應力-應變曲線(xiàn)就會(huì )分為三個(gè)不同的階段,如圖所示。第一階段:先發(fā)生彈性變形直到發(fā)生初裂,這個(gè)階段的主要特點(diǎn)是變形呈線(xiàn)性增長(cháng),直到 A 點(diǎn),這點(diǎn)表示玻璃纖維增強混凝土的初裂強度。第二階段:混凝土一旦發(fā)生開(kāi)裂,它所承擔的負載就會(huì )傳到鄰近的纖維承擔,承受能力根據玻璃纖維本身和與混凝土的粘結力決定。B 點(diǎn)是玻璃纖維增強混凝土的的極限抗彎強度。第三階段:達到極限強度,玻璃纖維發(fā)生斷裂或者被拉脫,余下的纖維仍舊可以承受一部分載荷,保證不會(huì )發(fā)生脆斷。
玻璃纖維混凝土應力—應變圖
第四章 玻璃纖維的發(fā)展現狀及發(fā)展前景4.1國際市場(chǎng) 玻璃纖維因其優(yōu)越的性能,可以作為金屬的替代材料,隨著(zhù)經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展,玻璃纖維在交通、建筑、電子、冶金、化工、國防、環(huán)境保護領(lǐng)域中占據重要位置。對于全球來(lái)說(shuō),玻璃纖維生產(chǎn)與消耗主要集中在歐洲,美國,日本等發(fā)達國家。另外,歐洲也是全球玻璃纖維消耗最大的地區,所需玻璃纖維占全球總產(chǎn)量的35%。到2008年,全球玻璃纖維產(chǎn)業(yè)擴產(chǎn)計劃更加小心謹慎,從世界范圍來(lái)看,玻璃纖維生產(chǎn)的能力呈緩慢增長(cháng)的趨勢。到2010年,全球玻璃纖維總產(chǎn)接近500萬(wàn)噸,預計今后將會(huì )快速增長(cháng)。4.2國內市場(chǎng) 由于對技術(shù)認真改革,我國玻璃纖維產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)處于上游水平,深加工產(chǎn)品也是逐年增加,在我國玻璃纖維領(lǐng)域中,企業(yè)的純利率在25-35%之間,較國外10%的利率高出許多。從全球范圍來(lái)說(shuō),玻璃纖維行業(yè)在很長(cháng)時(shí)間來(lái)一直處于壟斷局面,我國作為玻璃纖維領(lǐng)域的新生力量,經(jīng)過(guò)無(wú)數科學(xué)家的辛勤努力,每年都以20%以上的產(chǎn)能提速,科學(xué)預計,我國今年將會(huì )占有全球60%以上的份額,一躍成為國際玻纖市場(chǎng)上的領(lǐng)導者。 我國玻纖行業(yè)近些年的迅猛發(fā)展,動(dòng)力主要來(lái)自?xún)纱蠓矫?國內和國外市場(chǎng)的拉動(dòng)。國際市場(chǎng)的逐年增大,使得總需求呈上漲的趨勢,也使得國外一些企業(yè)由于產(chǎn)能低下,給國內企業(yè)在國際市場(chǎng)上騰出了空間;而相對國內市場(chǎng)的增長(cháng),則有益于下游企業(yè)的快速發(fā)展。我國玻纖領(lǐng)域經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀多的發(fā)展,已經(jīng)形成較為可觀(guān)的規模。與國際上大的玻纖領(lǐng)域相比,我國的玻璃纖維產(chǎn)品規格少,使用范圍有限。但這恰恰正是從另一角度說(shuō)明,我國的玻纖產(chǎn)業(yè)每天都在進(jìn)步，有很大的上升空間。 我國的玻纖產(chǎn)業(yè)起步不如發(fā)達國家那樣早，但是經(jīng)過(guò)二十年的努力，我國的玻纖產(chǎn)業(yè)取得了引人注目的發(fā)展。我國產(chǎn)品的增長(cháng)速度極快，相比于其它的發(fā)達國家，就增長(cháng)速度來(lái)說(shuō)，我國也是名列前茅。,在80年代中期，我國的玻纖產(chǎn)量甚至不到10萬(wàn)噸，約占世界玻纖總產(chǎn)量的5%，但是，1990年之后，玻纖工業(yè)發(fā)展迅速,當2001-2003年世界玻纖業(yè)陷入瓶頸的時(shí)候,不同于其它國家，我國受到的影響極小，并且產(chǎn)量仍舊在增加。在2003年的時(shí)候，我國玻纖的年產(chǎn)已經(jīng)達到47萬(wàn)噸，達到世界玻纖總產(chǎn)量的20%，并且完美完成了"十五"規劃的指標在我國，玻纖行業(yè)一直保持著(zhù)進(jìn)口和出口齊頭并進(jìn)，尤其近幾年，我國玻纖行業(yè)的迅猛發(fā)展，這使得進(jìn)出口量也直線(xiàn)增長(cháng)。到2003年，我國玻纖的出口量已經(jīng)超過(guò)總產(chǎn)量的一半，這表面，我國的玻纖行業(yè)已經(jīng)與世界接軌，融入世界，并且在國際市場(chǎng)上的優(yōu)勢也在變大。由于，我國玻纖發(fā)展較為迅速，使得對國外的新技術(shù)，新產(chǎn)品的需求在增大，這就形成了一種良性循環(huán)。到2004年，我國實(shí)現了出口大于進(jìn)口這一多年夢(mèng)想。 到2006年，我國玻纖年產(chǎn)116萬(wàn)噸，增長(cháng)了22%，并且產(chǎn)品銷(xiāo)售率超過(guò)99%。玻纖企業(yè)的資本超過(guò)237億元，增長(cháng)了30%多。雖然原材料價(jià)格上漲，但是由于改善技術(shù)，利潤也在上漲。整個(gè)玻纖行業(yè)利潤將近26億元，增長(cháng)了將近40%。在出口方面，創(chuàng )匯近12億美元，出口總量達到79萬(wàn)噸，增長(cháng)了39%。2007年，我國玻纖行業(yè)總產(chǎn)值大到372億，比上年增長(cháng)38%?？偫麧欉_到35億元比上年增長(cháng)了51%。2008年，由于全球金融危機，我國也受到波及，玻纖出口變得嚴峻，由于國際整體經(jīng)濟不景氣，供需嚴重失衡的條件下，我國大力發(fā)展玻纖行業(yè)的下游產(chǎn)品，將我國玻纖產(chǎn)業(yè)的損失降到最低。、 到2011年年末，我國玻璃纖維紗的產(chǎn)量達到372萬(wàn)噸，增長(cháng)了17%，從全國不同的省市的產(chǎn)量來(lái)看山東省的玻璃纖維產(chǎn)量增長(cháng)最多，年產(chǎn)達到125萬(wàn)噸，比去年增長(cháng)了19%，占全國玻璃纖維總產(chǎn)量的34%。排在第二名的是浙江省，它的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的20%。隨著(zhù)玻璃纖維行業(yè)增長(cháng)速度越來(lái)越快，行業(yè)內部競爭越來(lái)越激烈，所以許多優(yōu)秀的企業(yè)開(kāi)始注重對市場(chǎng)的研究，力求所生產(chǎn)的產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)的一切需求。 在大的范圍來(lái)看，由于全球一體化的來(lái)臨，中東。亞太地區經(jīng)濟的發(fā)展，對玻纖的需求仍在增加。并且隨著(zhù)技術(shù)使得不斷發(fā)展，人們又將在風(fēng)電領(lǐng)域使用玻璃纖維，所以說(shuō)玻璃纖維行業(yè)的前景也是十分光明的