玻璃钢用玻璃纤维的选择
发布时间：2009-06-10 浏览次数：
玻璃纤维及制品是玻璃钢重要的增强组分。由于使用了玻璃纤维制品可使玻璃钢复合材料提高其抗拉强度、抗弯强度、刚度以及耐冲击强度等各项力学性能。本文将针对玻璃钢介绍玻璃纤维的分类和类型，以及如何针对各种成型工艺选择适合的玻璃纤维作一简单的概述。
一、玻璃钢用玻璃纤维的分类
1、按成分分类
玻璃纤维可按成分及其性能进行分类。在许多可用的玻璃纤维增强材料类型中间，含钙－铝－硼－硅为主成分的Ｅ玻璃纤维，是最先被采用，并且用量最多的一种增强材料。它具有较好的电气性能和机械性能，价格适中。
E－CR玻璃纤维是E玻纤的改性纤维，其组分内不含有硼元素，具有较强的耐酸性能，大多用于耐酸贮罐和管道类产品。
S玻璃纤维（或称R玻璃纤维），可大大提高复合材料的强度和刚度，适用于宇航业和军事工业等方面的应用领域，以满足其高技术性能的要求。另外，在运输业、运动器械、娱乐器具等方面，也有广泛的应用。
D玻璃纤维，其介电性能较为优越，在电子工业应用上，已占有绝对的优势。
2、按连续性分类
一、玻璃钢用玻璃纤维的分类
1、按成分分类
玻璃纤维可按成分及其性能进行分类。在许多可用的玻璃纤维增强材料类型中间，含钙－铝－硼－硅为主成分的Ｅ玻璃纤维，是最先被采用，并且用量最多的一种增强材料。它具有较好的电气性能和机械性能，价格适中。
E－CR玻璃纤维是E玻纤的改性纤维，其组分内不含有硼元素，具有较强的耐酸性能，大多用于耐酸贮罐和管道类产品。
S玻璃纤维（或称R玻璃纤维），可大大提高复合材料的强度和刚度，适用于宇航业和军事工业等方面的应用领域，以满足其高技术性能的要求。另外，在运输业、运动器械、娱乐器具等方面，也有广泛的应用。
D玻璃纤维，其介电性能较为优越，在电子工业应用上，已占有绝对的优势。
2、按连续性分类
玻璃纤维也可按连续的或不连续的形式，进行分类。
（1）连续型 有单向织物、无捻粗纱布（方格布）、玻纤布、双轴向织物、多轴向织物、无定向连续纤维毡等。其他还有玻纤布与非织物毡，连续纤维毡与短切原丝毡，以及各种多层工程专用连续型增强材料等复合型增强材料。此外，还有编缝的或织缝的三向预成型纤维增强材料等。
无捻粗纱纤维直径一般在10～24μｍ之间，常见规格为600、1200、2400和4800Tex。无捻粗纱的特性是刚性好，纤维张力均匀，光滑并容易切断。无捻粗纱性能的发挥还与所使用的工艺条件有关，例如纺织、连续预浸渍、短切等。无捻粗纱最近开发出一个新的品种，称“加圈无捻粗纱”，即在粗纱的垂直方向上，加有环圈。它可提高单向复合材料的横向强度，尤其适合于拉挤玻璃钢制品使用。
预浸渍无捻粗纱，通常是玻璃纤维浸渍环氧树脂，多用于纤维缠绕工艺，制品可得到较高的机械强度。
连续纤维毡，是从漏板拉制出纤维后，直接均匀分布层叠而制成，并使用粘结剂进行粘结成毡。其使用粘结剂一般分粉末和乳液两类，具体选用可根据应用的情况而定。连续纤维毡常用于对模成型工艺以及某些定型的批量产品和电子线路板等。
（2）非连续型 有短切纤维、短切纤维毡、短切纤维预成型材料、磨碎纤维等。
（1）连续型 有单向织物、无捻粗纱布（方格布）、玻纤布、双轴向织物、多轴向织物、无定向连续纤维毡等。其他还有玻纤布与非织物毡，连续纤维毡与短切原丝毡，以及各种多层工程专用连续型增强材料等复合型增强材料。此外，还有编缝的或织缝的三向预成型纤维增强材料等。
无捻粗纱纤维直径一般在10～24μｍ之间，常见规格为600、1200、2400和4800Tex。无捻粗纱的特性是刚性好，纤维张力均匀，光滑并容易切断。无捻粗纱性能的发挥还与所使用的工艺条件有关，例如纺织、连续预浸渍、短切等。无捻粗纱最近开发出一个新的品种，称“加圈无捻粗纱”，即在粗纱的垂直方向上，加有环圈。它可提高单向复合材料的横向强度，尤其适合于拉挤玻璃钢制品使用。
预浸渍无捻粗纱，通常是玻璃纤维浸渍环氧树脂，多用于纤维缠绕工艺，制品可得到较高的机械强度。
连续纤维毡，是从漏板拉制出纤维后，直接均匀分布层叠而制成，并使用粘结剂进行粘结成毡。其使用粘结剂一般分粉末和乳液两类，具体选用可根据应用的情况而定。连续纤维毡常用于对模成型工艺以及某些定型的批量产品和电子线路板等。
（2）非连续型 有短切纤维、短切纤维毡、短切纤维预成型材料、磨碎纤维等。
其中短切纤维，一般是将原丝切割成3～12毫米长而制成。它具有集束性、流动性和密实性等项特点，用途较为广泛。
短切纤维毡，一般采用50毫米长的玻璃纤维施加粘结剂制成。粘结剂可溶于苯乙烯，其用量约为3～10％，也可根据玻璃钢制成品的具体要求，以及制毡工艺而定。短切纤维毡较适合于接触成型工艺的表面面层使用。
磨碎纤维，是将纤维经过磨碎机处理，使玻纤长度在0.1～0.2毫米之间而制得。磨碎纤维的直径，一般为10～17μｍ，可用于热塑玻璃钢和快速反应注射模塑的聚氨酯成型工艺。该类增强材料由于线度很短，因而可以比其他增强材料，在提高刚度、尺寸稳定性和耐冲击强度等方面，有一定的良好效果。
短切纤维毡，一般采用50毫米长的玻璃纤维施加粘结剂制成。粘结剂可溶于苯乙烯，其用量约为3～10％，也可根据玻璃钢制成品的具体要求，以及制毡工艺而定。短切纤维毡较适合于接触成型工艺的表面面层使用。
磨碎纤维，是将纤维经过磨碎机处理，使玻纤长度在0.1～0.2毫米之间而制得。磨碎纤维的直径，一般为10～17μｍ，可用于热塑玻璃钢和快速反应注射模塑的聚氨酯成型工艺。该类增强材料由于线度很短，因而可以比其他增强材料，在提高刚度、尺寸稳定性和耐冲击强度等方面，有一定的良好效果。
二、正确使用玻璃纤维
目前，作为玻璃钢主要组成的玻玻璃纤维品种已有很多。如何正确使用玻纤增强材料，这是玻璃钢生产企业所必须引起注意的一个重要方面。现就国外的一些成功经验，总结归纳如下：
单向强度玻璃钢制品 通常采用连续无捻粗纱和单向无捻粗纱布等，作为单向强度要求的玻璃钢的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、拉挤、纤维缠绕、模压、高压压制成型等工艺方法。
双向强度玻璃钢制品 通常采用玻纤无捻粗纱布（方格布）、玻纤布、双轴向织物等，作为双向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、纤维缠绕、拉挤、层压等工艺方法。
多向强度玻璃钢制品 通常采用短切原丝、增强毡、多向轴向织物、预成型材料、磨碎纤维等作为多向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、喷射、模压、注射、树脂传递模塑、层压、反应注射模塑、铸塑等工艺方法。
目前，作为玻璃钢主要组成的玻玻璃纤维品种已有很多。如何正确使用玻纤增强材料，这是玻璃钢生产企业所必须引起注意的一个重要方面。现就国外的一些成功经验，总结归纳如下：
单向强度玻璃钢制品 通常采用连续无捻粗纱和单向无捻粗纱布等，作为单向强度要求的玻璃钢的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、拉挤、纤维缠绕、模压、高压压制成型等工艺方法。
双向强度玻璃钢制品 通常采用玻纤无捻粗纱布（方格布）、玻纤布、双轴向织物等，作为双向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、纤维缠绕、拉挤、层压等工艺方法。
多向强度玻璃钢制品 通常采用短切原丝、增强毡、多向轴向织物、预成型材料、磨碎纤维等作为多向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法，有手糊、喷射、模压、注射、树脂传递模塑、层压、反应注射模塑、铸塑等工艺方法。
三、成型工艺方法及玻璃纤维选用
低压闭模成型工艺 这类成型工艺主要包括树脂传递模塑（RTM）、增强反应注射模塑（RRIM）、结构反应注射模塑（SRIM）等工艺方法，所用增强材料的类型，有玻纤毡、预成型材料、组合增强材料等。
RRIM成型工艺中采用的磨碎纤维，是在注射入模前，就与树脂进行预混合后使用的。而预成型材料，大多采用在定向纤维组成的筛网上，喷射短切纤维和粘结剂，或者利用加热的方法成型毡片，或者利用组合的方式，制成预成型材料。
高压闭模成型工艺 这类工艺方法主要包括对模注射成型、高压模压成型等工艺方法，所用的增强材料，经常与树脂预先混合，而后再加压成型，其生产成本较为低廉。
BMC就是一个典型的例子，将热固性树脂与短切原丝预先混合成料团，而后压制成型玻璃钢制品若短切原丝与热塑性树脂混合，可制成颗粒状料，喂入拉挤机，制成热塑玻璃钢制品。若采用长纤维预浸料，可对预浸渍连续无捻粗纱，进行拉挤成型，以制成热塑拉挤玻璃钢制品。
SMC和GMT这两类成型工艺，是采用对混向短切无捻粗纱和连续原丝，进行连续浸渍工序，而后压制成型。某些情况下，是将连续无捻粗纱，采用机械方式定向，以使制品达到更高的机械强度和模量。
预浸渍带 这是采用对连续无捻粗纱或双向织物，进行预浸渍树脂而制成。对于热固性树脂，通过加热预浸料，使之达到B阶状态。而对于热塑性树脂，可通过冷却至室温，而达到Ｂ阶状态。不管热固预浸料，还是热塑预浸料，均可在放入压机后，经过加热加压，制成玻璃钢制品。
低压闭模成型工艺 这类成型工艺主要包括树脂传递模塑（RTM）、增强反应注射模塑（RRIM）、结构反应注射模塑（SRIM）等工艺方法，所用增强材料的类型，有玻纤毡、预成型材料、组合增强材料等。
RRIM成型工艺中采用的磨碎纤维，是在注射入模前，就与树脂进行预混合后使用的。而预成型材料，大多采用在定向纤维组成的筛网上，喷射短切纤维和粘结剂，或者利用加热的方法成型毡片，或者利用组合的方式，制成预成型材料。
高压闭模成型工艺 这类工艺方法主要包括对模注射成型、高压模压成型等工艺方法，所用的增强材料，经常与树脂预先混合，而后再加压成型，其生产成本较为低廉。
BMC就是一个典型的例子，将热固性树脂与短切原丝预先混合成料团，而后压制成型玻璃钢制品若短切原丝与热塑性树脂混合，可制成颗粒状料，喂入拉挤机，制成热塑玻璃钢制品。若采用长纤维预浸料，可对预浸渍连续无捻粗纱，进行拉挤成型，以制成热塑拉挤玻璃钢制品。
SMC和GMT这两类成型工艺，是采用对混向短切无捻粗纱和连续原丝，进行连续浸渍工序，而后压制成型。某些情况下，是将连续无捻粗纱，采用机械方式定向，以使制品达到更高的机械强度和模量。
预浸渍带 这是采用对连续无捻粗纱或双向织物，进行预浸渍树脂而制成。对于热固性树脂，通过加热预浸料，使之达到B阶状态。而对于热塑性树脂，可通过冷却至室温，而达到Ｂ阶状态。不管热固预浸料，还是热塑预浸料，均可在放入压机后，经过加热加压，制成玻璃钢制品。
四、玻璃纤维的特殊性能
由于玻璃纤维的增强作用，从而使玻璃钢材料，具有基体树脂所无法比拟的优异性能，例如材料的整体性，可降低材料的重量、高机械性能、耐冲击性能、耐腐蚀性能、良好的介电性能和尺寸稳定性能以及材料的耐久性等等，并使玻璃钢材料在各个领域，获得了广泛的应用。
应该看到，在充分利用玻璃纤维特性的同时，它本身还具有一些重要特性，尚没有被人们所完全认识。其一，是玻璃纤维具有一定的弹性性能。玻璃纤维在拉力的作用下可以被伸长，直至断裂，但没有屈服点。如果在达到断裂点以前，解除所加的拉力，玻璃纤维就会恢复到原来的长度。其二，玻璃纤维没有磁滞现象。这是玻璃纤维与金属纤维和有机纤维完全不同之处。玻璃纤维由于它本身的强度较高，因而它能够贮存或释放较大的能量，并且不会损失这些能量。其三，玻璃纤维具有抗动态疲劳特性，因此若在玻纤表面加上一定的防磨损保护，则可使其玻璃钢制品，成为汽车和卡车的弹簧件，以及家用器具等的理想材料。
但是，由于玻璃纤维没有屈服点，因而在承载能力逐步减弱的同时，会突然发生断裂现象。例如，常用的E玻纤单向增强的复合材料，在一个定量载荷下，经过一定的时间常会发生应力断裂现象。经过测试，其抗拉强度将随时间的延续而衰减，初始时衰减很快，将丧失1/3的初始值。但其后，将在50年内才衰减到原始值的1/2。
由于玻璃纤维的增强作用，从而使玻璃钢材料，具有基体树脂所无法比拟的优异性能，例如材料的整体性，可降低材料的重量、高机械性能、耐冲击性能、耐腐蚀性能、良好的介电性能和尺寸稳定性能以及材料的耐久性等等，并使玻璃钢材料在各个领域，获得了广泛的应用。
应该看到，在充分利用玻璃纤维特性的同时，它本身还具有一些重要特性，尚没有被人们所完全认识。其一，是玻璃纤维具有一定的弹性性能。玻璃纤维在拉力的作用下可以被伸长，直至断裂，但没有屈服点。如果在达到断裂点以前，解除所加的拉力，玻璃纤维就会恢复到原来的长度。其二，玻璃纤维没有磁滞现象。这是玻璃纤维与金属纤维和有机纤维完全不同之处。玻璃纤维由于它本身的强度较高，因而它能够贮存或释放较大的能量，并且不会损失这些能量。其三，玻璃纤维具有抗动态疲劳特性，因此若在玻纤表面加上一定的防磨损保护，则可使其玻璃钢制品，成为汽车和卡车的弹簧件，以及家用器具等的理想材料。
但是，由于玻璃纤维没有屈服点，因而在承载能力逐步减弱的同时，会突然发生断裂现象。例如，常用的E玻纤单向增强的复合材料，在一个定量载荷下，经过一定的时间常会发生应力断裂现象。经过测试，其抗拉强度将随时间的延续而衰减，初始时衰减很快，将丧失1/3的初始值。但其后，将在50年内才衰减到原始值的1/2。
来源：玻纤情报网
关键词：
上一篇 : 玻璃纤维的几种分类方法
下一篇 : DSM在华首家浸润剂厂落成(42)
热点新闻
免责申明 网员服务 广告服务 站内导航 联系我们 关于我们 友情链接
版权所有 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 www.fiberglass365.com.cn 苏ICP备09016666号-8