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复合材料中常见的玻璃纤维形态有哪些?
发布时间:2020-07-13
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玻璃纤维是目前聚合物基复合材料中用量最大的增强纤维材料,在复材届一直扮演一个非常重要的角色。作为玻璃钢frp(玻璃纤维增强塑料)的合伙人,在二十世纪30年代末一家叫欧文斯-康宁的公司将玻璃纤维实现了工业化生产。

 

而另外一个重要的合伙人——不饱和聚酯树脂姗姗来迟,直到1942年,美国橡胶公司开始投产不饱和聚酯树脂。

 

也就在这一年,一次偶然间的的失误,添加了引发剂的不饱和聚酯树脂碰上了玻璃纤维布,固化后坚硬如铁的性能引起了研究人员的注意。随后美国用玻璃纤维布增强不饱和聚酯树脂制得一批军用飞机雷达天线罩,一飞冲天。

 

自此,玻璃钢C位出道!

 

常说的玻璃纤维其实是一个总称,针对不同的产品、工艺以及性能要求,会有不同的形态。今天我想来写的是常见玻璃纤维的一些形态。

 

01、直接无捻粗纱

直接纱是玻璃熔体通过铂金漏板直接拉制而成连续纤维,又称单股无捻粗纱。一般会收集成一捆一捆的纱团,再打包成托盘。

主要应用:拉挤、缠绕、编织、增强热塑性塑料(双螺杆机)、LFT。

 

02、合股无捻粗纱

合股纱是单纱经过拈线工序,将两根或两根以上的单纱并在一起加拈而成。简单点可以理解为将多股直接纱,通过专门的络纱设备并络成一股,就叫合股纱。合股的主要目的是将丝饼加工成要求的线密度及形状。

直接纱属于一步法,生产效率高,成本低,毛羽少。合股纱属于二步法,通过络纱后均匀性更好,容易分散,适合短切,但毛羽较多。

教大家一个小诀窍,如何快速分辨直接纱和合股纱?抽一股纱出来,快速抖动,仍旧一股的是直接纱,分散成多股的是合股纱。

主要应用:喷射、SMC、机制板、制毡、增强热塑性塑料(双螺杆机)、GMT、拉挤、缠绕。

 

03、膨体纱

膨体纱是将玻璃纤维纱利用压缩空气进行冲击和扰动,使纱线中的纤维分离,体积增大而成为膨体纱。它既有连续纤维的高强度,又具有短纤维的蓬松性。

膨体纱解决了传统玻璃纤维表面光滑、无分支、易折断等问题,由于蓬松、柔软、比表面积大,对粘结剂的吸附力强,适合制造摩擦材料。另外膨体纱的导热系数低,适合用来做保温材料。

主要应用:汽车刹车片、保温材料、拉挤。

 

04、细纱

细纱是指单丝直径在10微米以下的玻璃纤维纱,其常见单丝直径为5、7、9微米。随着技术的发展,也出现了4、4.5微米的单丝直径。按用途不同分为电子纱和工业纱。

主要用途:电子纱用来织成电子布,用于覆铜板的制造。工业纱主要用作工业织物,如防火帘、同步带、帘子线、编制套管等。

 

05、方格布

方格布是无捻粗纱平纹织物,经纱和纬纱以90°上下交错编织而成,强度在织物的经纬方向上。

主要应用:手糊。

 

06、经编轴向织物

经编轴向织物是将玻璃纤维直接无捻粗纱在多轴向经编机上经编而成,经、纬纱线按照预设角度进行一层或多层排列,再用缝编线捆绑而成。

比较常见的角度有0°、90°、45°、-45°,按层数不同分为单向布、双轴向布、三轴向布和四轴向布。

由于层与层之间纱线是平行的,没有交叉,有利于树脂的流动,轴向布常用于闭模工艺中。而且编织时纱线没有弯曲,力学损耗较小,强度更高。没有明显的织物印痕,因此制品表面质量高。

主要应用:真空导入、RTM、手糊、拉挤。

 

07、短切毡

短切毡是将玻璃纤维原丝短切成一定长度(通常20-50mm),随机沉降在输送带上,然后用粉剂或乳剂粘接剂将这些短切纤维粘接在一起。

我们通常说的粉剂毡和乳剂毡主要是所用的粘接剂不一样。粉剂毡比较柔软,浸透性比较好,但干强度较差,不适合做大件产品,而且容易掉毛,对环境不友好。乳剂毡偏硬,浸透性较差,但干强度好,不宜撕裂,而且不容易掉毛,对环境友好。

主要应用:手糊、机制板。

 

08、缝编毡

缝编毡是将一定长度的短切玻璃纤维原丝,无定向沉降,然后用有机纤维缝编而成。

对比短切毡的成型,两者非常相似,唯一的区别是短切毡用粘接剂将短切原丝粘接,而缝编毡采用的是缝编线。缝编毡的抗拉强度高,不易产生变形,适用于多种成型工艺。

主要应用:拉挤、缠绕、模压、RTM。

 

09、复合毡

通常所说的玻璃纤维复合毡是由玻璃纤维无捻粗纱作单层或多层平行排列,最外一层复合短切成一定长度的玻璃纤维纱,用有机纤维缝制而成。

简单点理解,就是轴向布+缝编毡。

由于一些制品的特殊要求,市面上也有方格布加短切纱的复合毡,用于手糊工艺。不过从习惯上来说,通常提到复合毡还是指轴向布复合短切纱。

复合毡设计性强,可以减少铺层,提高生产效率。层间结合力好,纤维不易变形,没有粘结剂,易浸透。

主要应用:真空导入、RTM、手糊、拉挤。

 

10、闭模毡

闭模毡,又称为夹芯毡。通常有三层,上下的表面层为玻璃纤维短切纱,中间是PP材质的导流毡,通过涤纶线捆绑在一起成为一个三明治结构。其中,短切纱是作为增强材料,提供强度;PP毡是在树脂导入过程中起到快速导流的效果。

因短切纱是非连续性纤维,强度较差,因此也可以将上下两层的短切纱替换成轴向布,来满足制品更高的强度要求。

闭模毡也属于一种复合毡,可设计性强。能根据不同的要求,对铺层进行设计。导流效果好,常用于闭模工艺。

主要应用:RTM、真空导入。

 

11、连续毡

连续毡是以一定号数的连续纤维无定向成圈状分布在网带上,靠原丝股之间力学作用及少量粘结剂结合而成毡。

连续毡又分为一步法和二步法。

一步法是从池窑拉丝下来,直接通过漏板下面的成型装置铺放成毡。优点是能耗低,产量大、成本低,层间结合力好,均匀性更好。缺点是技术难度高,基本被欧美垄断,所以卖得也贵。

二步法则是先拉出原丝,再把原丝通过设备铺成毡。需二次加工,能耗比较高,成本也高。层间结合力差,容易出现粘结不良的现象,均匀性也较差。国内企业多数采用的是二步法,2013年九鼎突破“一步法”技术难关,填补了国内该领域的空白。

连续毡的纤维是连续性的,因此其力学强度比短切毡好。没有缝编线,制品表面质量好。各向同性,整体性能优异,适用于多种工艺。

主要应用:拉挤、缠绕、模压、RTM、真空导入、GMT。

 

12、玻纤表面毡

表面毡是由玻璃纤维原丝短切成的股纱,经过“制浆、成型、浸胶、烘干”而制成的玻璃纤维随机均匀分布的纸片状产品。此种属湿法工艺,类似造纸工艺,另外还有一种干法工艺。

表面毡在制品表面形成一层富树脂层,可以提高表面质量、耐腐蚀性能和防漏性。

除了玻璃钢领域,玻璃纤维表面毡还可用于建筑领域,作防水毡、地毯毡、地板毡等。

主要应用:手糊、缠绕、模压、喷射。

 

13、针刺毡

针刺毡是用刺针对梳理后的短切玻纤毡进行针刺,用机械方法使毡层玻纤之间、毡层玻纤与增强玻纤基布之间纤维相互缠结,纤网得以加固而制成的毡状非织造布材料。

针刺毡孔隙率高,具有良好的吸音、减震、耐腐蚀、绝缘、耐高温、阻燃的性能。

主要应用:保温隔热、隔音、防火、绝缘。

 

14、短切原丝

将玻璃纤维纱短切成一定长度的原丝。

主要应用:湿法短切(增强石膏、湿法薄毡)、BMC、增强热塑性塑料(单螺杆机)。

 

15、磨碎纤维

磨碎纤维由锤磨机或球磨机将短切纤维磨碎而成。用作树脂的填料以改善表面裂纹现象,降低收缩率,也可用作增强材料。

主要应用:浇铸、RIM(反应注射成型)。

 

看完这15种形态的玻璃纤维,相信你对它的认识又能更进一步了。

玻璃纤维作为体量最大的增强材料,应用成熟,形态也比较多。在此基础上,再去了解其它增强纤维的形态,就更简单了。

(作者:长弓侠,来源:复合材料社区)

 

广东博皓复合材料有限公司是一家复合材料行业整体解决方案服务商,是中国华南地区规模最大,品类最齐全,服务最快捷的玻璃钢原辅材料供应商、玻璃钢模具制作服务商,技术服务提供商,供应玻璃纤维材料(玻纤方格布、细布、轴向布、短切毡、表面毡、缝编毡、复合毡、闭模毡、连续毡、针刺毡、直接纱、合股纱、短切原丝、玻纤粉)以及碳纤维、芳纶纤维等纤维增强材料,树脂基材料、脱模剂、复合材料专用设备及工具、复合材料模具等。为广大客户提供一站式一体化采购配送服务。购材料,何必东奔西跑,选博皓,助您成功之道!

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