玻璃纤维的用途

玻璃纤维的用途
玻璃是一种以脆闻名的物质.有趣的是,玻璃一旦经加热,被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后,它仿佛就完全忘掉了自己的本性,变得像合成纤维那样柔软,而坚韧的程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝!
那么,玻璃纤维有啥用处呢
用玻璃纤维拧成的玻璃绳,可称是"绳中之王."一根手指那样粗的玻璃绳,竟能够吊起一辆载满货物的卡车!由于玻璃绳不怕海水腐蚀,不会生锈,因此用作船缆,起重机吊绳很合适的.合成纤维做的绳虽牢,但是它在高温下会熔化,而玻璃绳却不怕,因此,救护员使用玻璃绳特别安全.
玻璃纤维经过组织,能织出各式各样的玻璃织物——玻璃布.玻璃布既不怕酸,也不怕碱,所以用作化学工厂的滤布,十分理想.近年来不少工厂纷纷采用玻璃布代替棉布,麻袋布,制作包装袋.这种袋不霉不烂,防潮防蚀,经久耐用,很受人们的欢迎,并且还能节约大量棉麻.有精美图案的大张玻璃贴墙布,用粘合剂往墙上一贴,美观大方,免去了粉刷和保养,脏了只要用布一抹,墙壁马上又变得干干净净了.
玻璃纤维既绝缘,又耐热,所以它是非常优秀的绝缘材料.目前,我国多数电机
和电器厂都已大量采用玻璃纤维做绝缘材料.一台6000千瓦的汽轮发电机,其中用玻璃纤维做的绝缘部件竟达到一千八百多件!由于采用了玻璃纤维做绝缘材料,既提高了电机的性能,又缩小了电机的体积,还降低了电机的成本,真是一举三得.
玻璃纤维的另一个重要用途是和塑料合作,制造各种玻璃纤维复合材料.譬如,将一层层的玻璃布浸在热熔的塑料中,加压成型后就成了大名鼎鼎的"玻璃钢".玻璃钢甚至比钢还坚韧,既不会生锈,又耐腐蚀,而重量只有同体积钢铁的四分之一.因此用它来制造船只,汽车,火车的外壳以及机器的零件,不但可以节省大量的钢铁,同时还因减轻了车,船本身的重量,使有效载重量大为提高.由于不会生锈,可以免去许多保养费用.
如果玻璃熔化后,用高速气流或火焰把它吹成又细又短的纤维,这就成了玻璃棉.有一种防潮超细的玻璃棉,200余条合在一起只有一根头发那么粗.玻璃棉具有
极强的保温性质,3厘米厚的玻璃棉,它的保温能力竞相当于1米厚的砖墙!玻璃棉
的吸音效果也很好.因此它在许多工业部门中用作保温,隔音,隔热,防震和过滤等材料.
近年来出现的纤维内窥镜,使医生能够直接观察胃,十二指肠,心脏等内脏情况.这也是玻璃纤维的贡献.光线从玻璃纤维的一端进入一条弯曲的玻璃纤维时,当光线前进而到达玻璃纤维的内表面时,它会被全反射到斜对面的内表面,如此反复反射,光线就像走九曲桥似的曲折前进,终于从一端到达另一端.当然,实际使用时是以数万条玻璃纤维扎束在一起,组成一根玻璃纤维杆.为了防止光线在纤维杆间"泄漏",纤维杆外还要包上一层折射率很低的物质,只要在两端的玻璃纤维按相同的次序密集排列,光学图像就能不失真地从一端传到另一端.照明采用外接电源,纤维杆前端装有镜头,最新的"全视式"纤镜,观察窗既可向前看,也可以转动角度成为侧视,还可以装上微型相机或彩色电视机,以供教学或多人会诊之用.
另外,利用玻璃纤维制成的光导纤维来进行电话通信,目前也已完全取得成功.它的容量大,输送损耗极微,不受电磁干扰,可节省金属铜,而且还能传输图像作电视电话.
玻璃纤维的用途的确很多,随着现代科学技术的飞跃发展,玻璃纤维将做出更
多的贡献.
玻璃纤维制品品种与用途
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。

无捻粗纱按玻璃成分可划分为:无碱玻璃无捻粗纱和中碱玻璃无捻粗纱。

生产玻璃粗纱所用玻纤直径从
12~23μm.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工艺成型方法中,如缠绕、拉挤工艺,因其张力均匀,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。

(1)喷射用无捻粗纱适合于玻璃钢喷射成型使用的无捻粗纱要具备如下性
能:①良好的切割性,在连续高速切割时产生的静电少;②无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高,也即分束率高,通常要求90%以上;③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;④树脂浸透快,易于被辊子辊平并易于驱赶气泡;⑤原丝筒退解性能好,粗纱线密度均匀,适合于各种喷枪及纤维输送系统。

喷射用无捻粗纱都是由多股原丝络制而成,每股原丝含200根玻纤单丝。

(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、净化槽、各种座椅等。

smc 用无捻粗纱在制造smc片材时要切成lin(25mm)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好,毛丝少,抗静电性优良,在切割时短切丝不会粘附在刀辊上。

对着色的smc而言,无捻粗纱要在高颜料含量的树脂糊中被树脂浸透。

通常smc无捻粗纱一般为2400tex,少数情况下也有用4800tex的。

(3)缠绕用无捻粗纱缠绕法用于制造各种口径的玻璃钢管、贮罐等。

缠绕用无捻粗纱的号数从1200号到9600号,缠绕大型管道及贮罐多倾向于直接无捻粗纱,如4800tex的直接无捻粗纱。

对缠绕用无捻粗纱的要求如下:
①成带性好,呈扁带状;②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;③张力均匀,无悬垂现象;④线密度均匀,一般须小于±7%;⑤无捻粗纱浸透性好,从树脂槽通过时易为树脂润湿及浸透。

(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。

拉挤用无捻粗纱可以是多股原丝并合的也可以是直接的无捻粗纱,其线密度范围为1100号到4400号。

各种性能要求与缠绕无捻粗纱大体相同。

(5)织造用无捻粗纱无捻粗纱的一个重要用途是织造各种厚度的方格布或单向无捻粗纱织物,它们大多用于手糊玻璃钢成型工艺中。

对强造用无捻粗纱有如下要求:①良好的耐磨性;②良好的成带性;③织造用无捻粗纱在织造前需经强制烘干;④无捻粗纱张力均匀,悬垂度应符合一定标准;⑤无捻粗纱退解性好;⑥无捻粗纱浸透性好。

(6)预型体用无捻粗纱在预型体工艺中,无捻粗纱被短切并喷附在预定形状的网上,同时喷少量树脂使纤维网固定成形,然后将成形的纤维网片移入金属模具中,注入树脂热压成形,即得制品。

对于这种工艺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。

2、无捻粗纱织物(方格布)
方格布是无捻粗纱平纹织物,是手糊玻璃钢重要基材。

方格布的强度主要在织物的经纬方向上,对于要求经向或纬向强度高的场合,也可以织成单向方格布,它可以在经向或纬向布置较多的无捻粗纱。

对方格布的质量要求如下:
①织物均匀,布边平直,布面平整呈席状,无污渍、起毛、折痕、皱纹等;
②经、纬密,面积重量,布幅及卷长均符合标准;
③卷绕在牢固的纸芯上,卷绕整齐;
④迅速、良好的树脂透性;
⑤织物制成的层合材料的干、湿态机械强度均应达到要求。

用方格布铺敷成型的复合材料其特点是层间剪切强度低,耐压和疲劳强度差。

3、玻璃纤维毡片
(1)短切原丝毡将玻璃原丝(有时也用无捻粗纱)切割成50mm长,将其随机但均匀地铺陈在网带上,随后施以乳液粘结剂或撒布上粉末结剂经加热固化后粘结成短切原丝毡。

短切毡主要用于手糊、连续制板和对模模压和smc工艺中。

对短切原丝毡的质量要求如下:①沿宽度方向面积质量均匀;②短切原丝在毡面中分布均匀,无大孔眼形成,粘结剂分布均匀;③具有适中的干毡强度;④优良的树脂浸润及浸透性。

(2)连续原丝毡将拉丝过程中形成的玻璃原丝或从原丝筒中退解出来的连续原丝呈8字形铺敷在连续移动网带上,经粉末粘结剂粘合而成。

连续玻纤原丝毡中纤维是连续的,故其对复合材料的增强效果较短切毡好。

主要用在拉挤法、rtm法、压力袋法及玻璃毡增强热塑料(gmt)等工艺中。

(3)表面毡玻璃钢制品通常需要形成富有树脂层,这一般是用中碱玻璃表面毡来实现。

这类毡由于采用中碱玻璃(c)制成,故赋予玻璃钢耐化学性特别是耐酸性,同时因为毡薄、玻纤直径较细之故,还可吸收较多树脂形成富树脂层,遮住了玻璃纤维增强材料(如方格布)的纹路,起到表面修饰作用。

(4)针刺毡针刺毡或分为短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡。

短切纤维针刺毡是将玻纤粗纱短切成50mm,随机铺放在预先放置在传送带上的底材上,然后用带倒钩的针进行针刺,针将短切纤维刺进底材中,而钩针又将一些纤维向上带起形成三维结构。

所用底材可以是玻璃纤维或其它纤维的稀织物,这种针刺毡有绒毛感。

其主要用途包括用作隔热隔声材料、衬热材料、过滤材料,也可用在玻璃钢生产中,但所制玻璃钢强度较低,使用范围有限。

另一类连续原丝针刺毡,是将连续玻璃原丝用抛丝装置随机抛在连续网带上,经针板针刺,形成纤维相互勾连的三维结构的毡。

这种毡主要用于玻璃纤维增强热塑料可冲压片材的生产。

(5)缝合毡短切玻璃纤维从50mm乃至60cm长均可用缝编机将其缝合成短切纤维或长纤维毡,前者可在若干用途方面代替传统的粘结剂粘结的短切毡,后者则在一
定程度上代替连续原丝毡。

它们的共同优点是不含粘结剂,避免了生产过程的污染,同时浸透性能好,价格较低。

4、短切原丝和磨碎纤维
(1)短切原丝短切原丝分干法短切原丝及湿法短切原丝。

前者用在增强塑料生产中,而后者则用于造纸。

用于玻璃钢的短切原丝又分为增强热固性树脂(bmc)用短切原丝和增强热塑性树脂用短切原丝两大类。

对增强热塑性塑料用短切原丝的要求是用无碱玻璃纤维,强度高及电绝缘性好,短切原丝集束性好、流动性好、白度较高。

增强热固性塑料短切原丝要求集束性好,易为树脂很快浸透,具有很好的机械强度及电气性能。

(2)磨碎纤维磨碎纤维系由锤磨机或球磨机将短切纤维磨碎而成。

磨碎纤维主要在增强反应注射工艺(rrim)中用作增强材料,在制造浇铸制品、模具等制品时用作树脂的填料用以改善表面裂纹现象,降低模塑收缩率,也可用作增强材料。

5、玻璃纤维织物
以下介绍的是以玻璃纤维纱线织造的各种玻璃纤维织物。

(1)玻璃布我国生产的玻璃布,分为无碱和中碱两类,国外大多数是无碱玻璃布。

玻璃布主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等。

中碱玻璃布主要用于生产涂塑包装布,以及用于耐腐蚀场合。

织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。

经纬密度又由纱结构和织纹决定。

经纬密加上纱结构,就决定了织物的物理性质,如重量、厚度和断裂强度等。

有五种基本的织纹:平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹。

(2)玻璃带玻璃带分为有织边带和无织边带(毛边带)主要织防腐是平纹。

玻璃带常用于制造高强度、介电性能好的电气设备零部件。

(3)单向织物单向织物是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物。

其特点是在经纱主向上具有高强度。

(4)立体织物立体织物是相对平面织物而言,其结构特征从一维二维发展到了三维,从而使以此为增强体的复合材料具有良好的整体性和仿形性,大大提高了复合材料的层间剪切强度和抗损伤容限。

它是随着航天、航空、兵器、船舶等部门的特殊需求发展起来的,目前其应用已拓展至汽车、体育运动器材、医疗器械等部门。

主要有五类:机织三维织物、针织三维织物、正交及非正交非织造三维织物、三维编织织物和其它形式的三维织物。

立体织物的形状有块状、柱状、管状、空心截锥体及变厚度异形截面等。

(5)异形织物异形织物的形状和它所要增强的制品的形状非常相似,必须在专用的织机上织造。

对称形状的异形织物有:圆盖、锥体、帽、哑铃形织物等,还可以制成箱、船壳等不对称形状。

(6)槽芯织物槽芯织物是由两层平行的织物,用纵向的竖条连接起来所组成的织物,其横截面形状可以是三角形或矩形。

(7)玻璃纤维缝编织物亦称为针织毡或编织毡,它既不同于普通的织物,也不同于通常意义的毡。

最典型的缝编织物是一层经纱与一层纬纱重叠在一起,通过缝编将经纱与纬纱编织在一起成为织物。

缝编织物的优点如下:
①它可以增加玻璃钢层合制品的极限抗张强度,张力下的抗脱层强度以及抗弯强度;
②减轻玻璃钢制品的重量;
③表面平整使玻璃钢表面光滑;
④简化手糊操作,提高劳动生产率。

这种增强材料可以在拉挤法玻璃钢及rtm 中代替连续原丝毡,还可以在离心法玻璃钢管生产中取代方格布。

6、组合玻璃纤维增强材料
70年代以来,出现了把短切原丝毡、连续原丝毡、无捻粗纱织物和无捻粗纱等,按一定的顺序组合起来的增强材料,大体有以下几种:
(1)短切原丝毡+无捻粗纱织物
(2)短切原丝毡+无捻粗纱布+短切原丝毡
(3)短切原丝毡+连续原丝毡+短切原丝毡
(4)短切原比毡+随机无捻粗纱
(5)短切原丝毡或布+单向碳纤维
(6)短切原丝+表面毡
(7)玻璃布+单向无捻粗纱或玻璃细棒+玻璃布
7、玻璃纤维湿法毡
玻璃纤维无纺布系列产品起源于欧洲,后引入美国、日本、中国等国家。

我国先后建立几条大型生产线,主要技术来自于德国技术如常州的中兴天马、陕西华特。

目前,国内玻璃纤维湿法毡主要分类:
(1)屋面毡用于改性沥青防水卷材、彩色沥青瓦等防水材料的基材(2)管道毡用于石油、天然气管道的包覆,与沥青结合防止地下管道腐蚀;
(3)表面毡玻璃钢制品的塑形和表面抛光;
(4)贴面毡用于墙面和天花板,可以防止涂料的开裂、橘皮,多用于装饰大型会议室、高档酒店;
(5)地板毡用作pvc地板的基材;
(6)地毯毡用作方块地毯的基材;
(7)覆铜板毡贴附于覆铜板可增强其冲、钻性能;
(8)蓄电池隔板毡用作铝酸蓄电池隔板毡的基材
玻璃纤维的生产工艺及流程
玻璃纤维(简称玻纤)是采用各色废旧玻璃经过成套玻纤设备的一系列加工而成的玻纤半成品,其性质和用途十分广泛,其细度为0.03mm-0.06mm为0.07mmg,产品细如丝,软如棉、抗拉力强、颜色银白、无毒无味、耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温,绝缘性能好,广泛用于建材、石油、化工绝缘材料特别是发展玻璃钢的主要材料。

(一)原材料选用及清洗。

1 、原材料的选择各种废旧玻璃,片径不少3 cm但有机、水银、茶色和高温玻璃例外。

2 、原材料的清洗:将选择好的材料放在水泥池或别的容器内放入净水,用铁铣或扫把来回搅和清洗,把玻璃表面上的泥沙清洗干净后,然后再捞到第二个池内重新清洗一次,一定要把泥沙洗掉,尔后再捞到一底部有漏洞的铁筛或别的容器内将水流尽,方可使用。

3 、如玻璃表面有油污,用温水加
4 %的烧碱洗净方可使用。

4 、如纯平板玻璃2 MM以下加2 %的硼砂。

(二)生产专用设备。

1 、化纤生产专用设备一台
2 、设备另部件:电动机:0.5 -0.80KV。

80-1450转/分钟四级。

交流接触器:80A以上一只。

三号按扭开关:一只
小刀闸:15A 电度表:三相25A可配互感器电流:控制开关:100 A以上活洛皮带、保安器、电线20-26,铝芯、钢芯二种。

50 50 4.30 30角铁数米轴、轴承、轴座205 只滚筒铁皮、皮带轮四只3 、所备工具:喷灯一只,汽油、酒精喷灯均可使用,最好使用煤油喷灯安全可靠。

抽丝钳:一把长35mm铁夹子自制,手把必须绝缘。

绝缘勺:一把长35mm自制,用于挑玻璃液和调整坩埚内温度之用,手把必须绝缘。

钢锯条一根:10牙20牙均可,下丝用。

以上抽丝钳和绝钓子均在铁炉中打制。

电极板:30 30CM数个,弹黄钢为宜。

电钳一把,耐压500 V 电笔一只起子:6 、8 、10各把
(三)机械、电路的安装及使用方法:说明安装电丝和电器。

1 、机械安装:根据图纸尺寸规格要求安装机械,机架离地面高度为1.6——1.7 M为宜,坩埚架必须安置在集中的中心度位置,坩埚架必须放平,坩埚至集中糟的距离为38-40公分,滚筒离地面的距离为40,滚筒到坩埚顶部的距离80左右,坩埚到排丝的倾斜度为25-30度。

2 、按照图纸及设备用电说明:(包括电压、消耗功率等),按照每台机组耗电量的说明,选用电线的截面积大小、功率。

再接在各个配电电器部份内,接头一定要接牢。

3 、电路的使用说明:从你所用的电表内输入线15A闸刀纳入的电线就是电机所用的电源,电动机与抽丝机的单槽皮带是A型活路皮带。

抽丝机的电压0.5 -0.8 KW。

从80A的输出三线,接入三线,直接接入倒顺开关,其中二线进入倒顺开关,倒和顺的输入线座上,另一线接在倒顺开关“顺”开的输出线电极板上。

当打开倒顺开关,“倒”时,输出变为二线的380 V为高压电如果开顺时,输出变单相线为220 V 低电压。

若使用交流接触器或补偿器时,用同样的方法接在倒顺开关上,如单独使用380 V低压电起保温和衡温作用。

(四)玻璃纤维生产工艺流程及操作方法:
1 、玻璃纤维生产工艺流程:原料——加水清洗——晒干——放入坩埚——喷灯引火预热——点火加热1100
——1300度——玻璃溶化调正温度——拉丝——抽丝——软化——上丝——夹丝和缠丝——下丝成品——
包装——成品——入库。

2 、引火(点火)
引火和点火分为三关键。

A、喷灯点火:用喷灯把玻璃烧成为半液体通电,用汽油、煤油和洒精助燃产生高温。

B、用炭棒:用炭棒接触电极板、产生高压熔化玻璃,用氧化钠、氧化铜、硫酸铜水产生电压的电阻,此程序比较复杂,难度很大不易掌握。

C、化工原料:用以几种化工原料配制药物,此谓药物自动点火用220V电压化工成份是氢化钠、氯化钠玻璃粉,铝粉配制而成。

在引火的前提下,首先预热好喷灯。

详见喷灯使用说明书,把坩埚的眼子修好,用毛刷清除坩埚表面的灰尘和渣样。

把埚的眼子大小修正均匀,然后把修
好的坩埚放在坩埚架上,坩埚一定要放平,尔后加玻璃,一定要加到坩埚的1
/4 处,加满为止,不要超过坩埚两边的尺寸,不要加的太多太满,防止玻璃液往外流,这样准备工作完毕后方可正式点火。

点火时最好两人,如技术熟练亦可一人操作,一个拿预热好的喷灯和引火棍,一人控制温度开关(按扭开关和倒顺开关)提喷灯之
人把喷灯的火焰对准玻璃距离适中,烤烧玻璃,(注意从左向右点火)待玻璃溶化后,溶化到发红为止。

这时把引火棍的电极板靠在已溶化的玻璃上,与此同时控制温度开关的人开始打低温(220 V)。

如果打高温容易出现火花,紧抓着再送高温380 V低、高温交替使用,这时引火棍向左右边慢慢移动,继续加玻璃。

继续打高温。

火棍移至1 /3 塌的程度时,涡内的温度迅速升高,引火棍一定要和玻璃液接触实,不要拿的过高或往下用劲按,拿高了,接触不容易出现电火花,往下按容易把坩埚不停的加料,待到引火不和埚边的电极棒引火棍,这的过程就此结束。

注意:(1 )未进行点入之前首先要予热坩埚用喷灯。

为了加长坩埚的使用寿命,必须这样做,这时坩埚由于存放时间、地点不同,可能受潮或者已经受潮,如果不首先予热、点火时必然要开口。

(2 )引火棍不要移的太快或太慢,快了埚内的温度赶不上,温度低,慢了容易烧锅。

(3 )如果发现内玻璃液起泡和温度不匀。

用勺子把其泡挑破。

放出空气尔后用钩把埚内的玻璃液来回调拌均匀即可。

3 、拉丝和抽丝在点火或引火完后,坩埚内的玻璃液温度达到1100-1300度的前提下,玻璃液就会自动的从眼子底下流出,如果有些眼子流不出玻璃液,这时就要用拉丝子拉丝,拉丝时姿式端正,从外往里拉,这样不易把丝碰断,夹子不要碰触铁把
及夹埚架上,以免触电,夹个去粘另外几个,这样能提高和加快抽丝的速度,把全盘的丝抽好之后,用手连接抽几把,然后开始上丝。

4 、上丝在上丝之前首先在滚筒上喷洒软化剂。

把拉下来的丝缠到滚筒上,一定要把压头压牢,用手推动滚筒,待丝压牢后,打开电机,开始运转,进入正常生产、不停加料、不停地调节温度。

玻璃纤维的分类方法很多。

一般可从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观、生产方法及纤维特性等方面进
行分类。

一、以玻璃原料成分分类
这种分类法,主要用于连续玻璃纤维的分类。

一般以不同的碱金属氧化物含量来区分,碱金属氧化物一般指氧化钠、氧化钾。

在玻璃原料中,由纯碱、芒硝、长石等物质引入。

碱金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一,其主要作用是降低玻璃的熔点。

但玻璃中碱金属氧化物的含量愈高,它的化学稳定性、电绝缘性能和强度都会相应降低。

因此,对不同用途的玻璃纤维,要采用不同含碱量的玻璃成分。

从而经常采用玻璃纤维成分的含碱量,作为区别不同用途的连续玻璃纤维的标志。

根据玻璃成分中的含碱量,可以把连续纤维分为如下几种:
无碱纤维(通称E玻璃):R2O含量小于0.8%,是一种铝硼硅酸盐成分。

它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。

主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线。

中碱纤维:R2O的含量为11.9%-16.4%,是一种钠钙硅酸盐成分,因其含碱量高,不能作电绝缘材料,但其化学稳定性和强度尚好。

一般作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等,也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。

这种纤维成本较低,用途较广泛。