玻璃纤维棒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。
无捻粗纱织物
玻璃纤维纱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
(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。
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。
应用
交通运输
1、汽车
玻璃钢不仅能制造汽车的功能部件,而且能制造某些结构部件。车顶、车门板、保险杠、皮卡车敞篷货箱多个部件已采用玻璃钢制备。
2、轨道车辆
随着高速铁路的出现,各种列车愈来愈多地使用玻璃钢部件,如车头、车顶、地板、整体卫生间等。有的公司正在开发全复合材料整体车厢。使用玻璃钢部件的轨道车辆主要有三种:高速火车、轻轨列车和地铁列车。
3、船艇
美国4.5米以上的娱乐船只约70%采用玻璃钢制造,如游艇、摩托艇、帆船等。美国、日本等沿海国家早些年即已实现拖网渔船的玻璃钢化。
化工、防腐
耐腐蚀的玻璃钢已经以各种形式用于防腐目的达数十年之久,应用的制品有管道、贮罐、塔体、化工设备、气体净化和废水处理设备等。
建筑和基础设施
1、建筑结构的加固和修复
近十多年来,旧建筑和基础设施的加固、修复和翻新成为重要工程,玻璃纤维补强修复技术已成为提高原有混凝土、铸铁和钢结构强度的主要方法。
2、桥梁建设
玻璃纤维的下游产品玻璃钢适用于建造步行桥、公路桥和铁路桥,减轻桥梁重量,提高桥梁活荷载承受能力,且耐腐蚀,可延长部件寿命。
3、混凝土加强筋
钢筋腐蚀会导致混凝土开裂和剥落,最终引起构筑物损坏。用玻璃钢代替钢作为混凝土筋材,应用于混凝土结构中,目前已达到实用阶段。
4、建筑防水材料
玻纤毡主要应用领域之一是防水材料,如防水卷材、沥青油毡、瓦等已得到广泛应用。应用于建筑防水的玻纤薄毡对沥青涂层具有有效增强作用,并能改善涂层的稳定性。
体育娱乐用品
体育娱乐用品一直是玻纤的重要用途之一,制品种类繁多、不胜枚举。常见制品有鱼竿、网球拍、高尔夫球杆、滑雪板、自行车赛车、游泳池设备等。
能源开发
1、风力发电
在增强塑料中,玻璃钢因其性能与成本优势相结合,成为风力发电机叶片的首选材料。玻璃钢叶片已广泛应用于岸上和海上的风力发电项目。
2、海上油气开采
目前玻璃钢在此领域获得如下应用:海上钻井平台甲板和承载结构;含水液体的输送管道;栏杆、电缆桥架、救生船等其他器件。
电子电气
玻璃钢能满足电气与电子应用所要求的介电强度、耐电弧性和机械韧性等性能,因而早就涉足这一领域,在强电和弱电领域均获得应用。
1、印刷电路板基板。我国已把电子工业列为国民经济的支柱产业,而覆铜板是电子工业的必需材料,电子级玻纤又是覆铜板的基础材料。因此我国电子工业的蓬勃发展,必将给电子级玻纤带来极大的发展机遇。
2、输电设施
玻璃钢拉挤型材用于输电和照明工程已有十多年的历史,玻璃钢型材良好的耐腐蚀防衰变性能、介电性能和比强度使其成为木材、钢材和混凝土电线杆的理想替代材料。
3、电缆/光缆材料
国外成功研制出轻质的玻璃钢型外包铝导线构成的电缆。在光缆中,玻璃钢细棒用作加强材料称为光缆加强芯。
航空航天
玻璃钢在航空器中的成功应用是商用飞机的内部器件,军用飞机也加速了复合材料的应用。在航天和军事工程方面,玻璃钢早就用作火箭、导弹的外壳或其发动机的外壳。
玻纤在传统行业和新兴行业均具备广阔的应用前景。从市场长期运行趋势看,据统计美国每年人均复合材料消费量约为8公斤,而中国只有1~2公斤。相对于国外玻纤品种已发展到2万多个,规格达6万个以上,平均每年增长1000-1500多个规格,我国玻纤品种只有6000多个,规格不足2万个。我国玻纤行业发展空间依然广阔。