扒一扒产业用纺织品专用纤维之玻璃纤维及其应用

什么是玻璃纤维?

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但性脆,耐磨性有待提高。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几个微米到二十几个微米,相当于一根头发丝的1/20~1/5,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等,根据玻璃中碱含量的多少,可分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维。

玻璃纤维比有机纤维耐温高,不燃,抗腐,隔热、隔音性好,抗拉强度高,电绝缘性好。这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛,发展速度亦遥遥领先。玻璃纤维按形态和长度,可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉;按玻璃成分,可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱(抗碱)玻璃纤维等。生产玻璃纤维的主要原料是:石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。

分类

玻璃纤维按组成、性质和用途,分为不同的级别。按标准级规定,E级玻璃纤维使用最普遍,广泛用于电绝缘材料;S级为特殊纤维。

E-玻璃纤维:

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亦称无碱玻璃,是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分,具有良好的电气绝缘性及机械性能,广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维,也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维,它的缺点是易被无机酸侵蚀,故不适于用在酸性环境。

C-玻璃纤维:

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亦称中碱玻璃,其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃,但电气性能差,机械强度低于无碱玻璃纤维10%~20%,通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼,而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外,中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品,如用于生产玻璃纤维表面毡等,也用于增强沥青屋面材料,但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半(60%),广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物,包扎织物等的生产,因为其价格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。

高强玻璃纤维:

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其特点是高强度、高模量,它的单纤维抗拉强度为2800MPa,比无碱玻纤抗拉强度高25%左右,弹性模量86000MPa,比E-玻璃纤维的强度高。用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。但是由于价格昂贵,如今在民用方面还不能得到推广,全世界产量也就几千吨左右。

AR玻璃纤维:

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亦称耐碱玻璃纤维,耐碱玻璃纤维是玻璃纤维增强(水泥)混凝土(简称GRC)的肋筋材料,是100%无机纤维,在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。耐碱玻璃纤维的特点是耐碱性好,能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀,握裹力强,弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高,不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强,抗裂、抗渗性能卓越,具有可设计性强,易成型等特点,耐碱玻璃纤维是广泛应用在高性能增强(水泥)混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。

A玻璃纤维:

亦称高碱玻璃,是一种典型的钠硅酸盐玻璃,因耐水性很差,很少用于生产玻璃纤维。

E-CR玻璃纤维:

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是一种改进的无硼无碱玻璃,用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维,其耐水性比无碱玻纤改善7~8倍,耐酸性比中碱玻纤也优越不少,是专为地下管道、贮罐等开发的新品种。

D玻璃纤维:

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亦称低介电玻璃,用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。除了以上的玻璃纤维成分以外,如今还出现一种新的无碱玻璃纤维,它完全不含硼,从而减轻环境污染,但其电绝缘性能及机械性能都与传统的E玻璃相似。另外还有一种双玻璃成分的玻璃纤维,已用在生产玻璃棉中,据称在作玻璃钢增强材料方面也有潜力。此外还有无氟玻璃纤维,是为环保要求而开发出来的改进型无碱玻璃纤维。

生产工艺

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玻璃纤维生产工艺有两种:两次成型-坩埚拉丝法,一次成型-池窑拉丝法。坩埚拉丝法工艺繁多,先把玻璃原料高温熔制成玻璃球,然后将玻璃球二次熔化,高速拉丝制成玻璃纤维原丝。这种工艺有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等种种弊端,基本被大型玻纤生产厂家淘汰。池窑拉丝法把叶腊石等原料在窑炉中熔制成玻璃溶液,排除气泡后经通路运送至多孔漏板,高速拉制成玻纤原丝。窑炉可以通过多条通路连接上百个漏板同时生产。这种工艺工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高产,便于大规模全自动化生产,成为国际主流生产工艺,用该工艺生产的玻璃纤维约占全球产量的90%以上。

代表产品

玻璃纤维布:

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我国生产的玻纤布分为无碱和中碱两类,国外大多数是无碱玻纤布。玻纤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。中碱玻璃纤维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。

玻璃纤维屋面毡(RGM):

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该产品是制作SBS、APP改性沥青防水卷材和彩色沥青玻纤瓦的良好胎基,并自由于整幅毡的纵向加筋,充分提高了毡的纵向拉伸强度和抗撕裂强度。用RM系列毡作基材制成的油毡,能克服油毡高温流淌、低温脆裂、易于老化等缺点,使油毡耐候性优异,防渗漏性增强,并延长其使用寿命,因此是用于屋面油毡等材料的理想基材。同时,RGM系列毡也可用作房屋隔热层的底衬材料。

(整理自: 互联网)

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