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什么是玻璃纤维,它是如何制造的?

2022-11-15 来源:第一缕光001 浏览数:1

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玻璃纤维是制造现代、专业和商业上可行产品的绝佳材料,因为它具有优良的坚固、耐用、耐恶劣气候条件等性质。

它可以被塑造成任何形状,所以它是创建定制设计的完美选择。而且由于玻璃纤维很轻,这就使得它很容易被搬运。

玻璃纤维有很多支持行业,包括造船等行业。事实上,自20世纪40年代以来,玻璃纤维船就已经出现了。由于其强度和耐久性,玻璃纤维船今天仍然是首选材料。

玻璃纤维作为一种材料已经非常受欢迎,玻璃纤维制品吸引了许多行业的专业人士,例如:、室内设计师、酒店公司、景观专业人员、架构师、房地产开发商。

玻璃纤维的历史

法国物理学家雷内·费尔绍发明了玻璃纤维,当时他生产用细玻璃丝装饰的纺织品。玻璃纤维在20世纪30年代首次用于家庭火炉过滤器和绝缘材料。

后来,玻璃纤维在18世纪末开始大规模生产。直到1935年,它还是一种被忽视的复合材料,直到玻璃纤维被制成纱、玻璃纤维织物和玻璃棉后,它才开始流行。

今天,玻璃纤维被广泛应用于各种产品,因为它比许多金属更坚固、更便宜、更轻、更有弹性,而且它能被塑造成许多复杂的形状。经常被忽视的是,这种轻质、纤细的材料给很多行业带来了经济效益。

背景:什么是玻璃纤维?

玻璃纤维,是由无数极细的玻璃纤维组成的玻璃加工形式。

玻璃纤维主要用于隔热和隔音,制造防水表面,并作为塑料和其他复合材料的增强剂。

玻璃钢是一种非常好的保温材料。事实上,在检查炊具等日常产品时,你可能会看到GRP(或GFRP),这是玻璃纤维增强塑料/玻璃纤维增强塑料的缩写。

在制造过程中,玻璃纤维也可以与玻璃纤维树脂一起使用,以生产一种非常坚硬和轻质的材料,非常适合商业级的花盆!

玻璃纤维的7种常见类型:用途和优点

你可以把玻璃纤维分成不同的种类,这取决于使用的原材料和它们的比例。

以下是7种不同类型的玻璃纤维及其在日常产品中的应用:

1. 碱玻璃(A-玻璃)

碱玻璃或钠石灰玻璃。它是使用最广泛的玻璃纤维类型。碱玻璃约占所有制造玻璃的90%。它是最常见的类型,用于制造玻璃容器,如食品和饮料的罐子和瓶子,以及窗玻璃。

由钢化钠钙玻璃制成的烘烤器皿也是A玻璃的一个完美例子。它价格合理,高度可行,而且相当难。A-型玻璃纤维可多次重新熔化、再软化,是玻璃回收的理想玻璃纤维类型。

2. 耐碱玻璃 AE-玻璃或AR-玻璃

AE或AR玻璃代表耐碱玻璃,这种玻璃是专门用于混凝土的。它是由氧化锆组成的复合材料。

氧化锆是一种坚硬的耐热矿物,它的加入使这种玻璃纤维适合用于混凝土。AR-玻璃通过提供强度和灵活性来防止混凝土开裂。此外,不像钢铁,它不容易生锈。

3.化学玻璃

cC-玻璃或化学玻璃被用作管道和储存水和化学品的容器的层压板外层的表面组织。由于在玻璃配方过程中使用了高浓度的硼硅酸钙,它在腐蚀性环境中显示出最大的化学抗性。

C-玻璃在任何环境下都能保持化学和结构平衡,对碱性化学品具有相当高的抵抗力。

4. 电介质玻璃

电介质玻璃(D-玻璃)纤维常用于电器、炊具等。由于具有较低的介电常数,它也是光纤玻璃纤维的理想类型。这是由于其成分中含有三氧化二硼。

5.电子玻璃

电子玻璃或E-玻璃纤维布是一种行业标准,提供了性能和成本之间的平衡。它是一种轻型复合材料,在航空航天、海洋和工业环境中有应用。E-玻璃作为增强纤维的性能使其成为种植机、冲浪板和船只等商业产品的宠儿。

玻璃棉纤维中的E -玻璃可以用一种非常简单的制造技术制成任何形状或大小。在预生产中,E-玻璃纤维的特性使其清洁和安全的工作。

6. 结构玻璃

结构玻璃(S 玻璃)以其机械性能而闻名。商标名称R-玻璃, S-玻璃和T-玻璃都指的是同一类型的玻璃纤维。与E -玻璃纤维相比,具有更高的抗拉强度和模量。这种玻璃纤维被设计用于国防和航空航天工业。

它也被用于刚性弹道装甲应用。因为这种类型的玻璃纤维是高性能的,只用于特定的行业,产量有限。这也意味着S-玻璃可能很贵。

7. Advantex玻璃纤维

这种类型的玻璃纤维广泛应用于石油、天然气和采矿行业,以及发电厂和海洋应用(污水处理系统和废水处理系统)。它结合了E-玻璃的机械和电气性能,以及E、C、R型玻璃纤维的耐酸性腐蚀性能。它用于结构更容易腐蚀的环境中。

玻璃纤维足够坚固吗?

玻璃纤维表面组织

在强度重量比方面,玻璃纤维的性能很容易超过钢。玻璃纤维与钢具有相同的强度和更大的弯曲度,这意味着它更耐用和抗冲击。它在纵向方向上也比钢更强,整体尺寸稳定性更好。

复合材料中玻璃纤维的数量、类型、方向和位置决定了玻璃纤维型材的强度。与金属或木制品相比,玻璃纤维增强塑料的强度重量比可达5倍。当达到屈曲点时,高抗拉强度是必不可少的。在恶劣的环境中使用时,玻璃纤维保持其完整性和耐腐蚀。

据市场分析人士称,2017年玻璃纤维的产量价值近140亿美元。他们预测,到2025年,这一数字将上升到210亿美元以上,这凸显了玻璃增强材料在消费品中的作用。

玻璃纤维是如何制造的?

生产玻璃纤维

首先,玻璃配方从硅砂、石灰石和苏打灰开始。煅烧氧化铝、硼砂、长石、霞石正长岩、菱镁矿和高岭土是可能使用的其他成分。这些天然矿物和人造化学品是玻璃纤维产品的基本原料。

它们主要帮助降低熔化温度。其他成分用于改善特定的性能,如耐化学性,耐久性,强度。

玻璃纤维制造商通常遵循相同的过程来生产大多数玻璃纤维。

1. 批处理

废玻璃又称“碎玻璃”,是生产玻璃纤维的一种原料。在将原材料融化成玻璃之前,必须精确地称重并充分混合在一起(这一过程被称为配料)。

2. 融化

当批料准备好后,将其放入熔炉中熔化。电力、化石燃料或两者的结合可以用来为熔炉提供动力。为了保持玻璃的平稳流动,温度必须精确控制。

要形成玻璃纤维,熔融玻璃必须保持在比其他类型的玻璃更高的温度(约1371°C)。当玻璃熔化时,它通过熔炉末端的前炉转移到成型设备。

3.成纤

根据玻璃纤维的种类,可以采用两种不同的工艺:连续长丝和短纤维。纺织纤维可以直接由熔融玻璃制成,也可以先将熔融玻璃送入机器。

玻璃纤维被用来制造直径约1.6厘米的玻璃弹珠。这些玻璃珠可以用来检查玻璃是否有杂质。在直接熔炼和大理石熔炼过程中,玻璃或玻璃弹珠通过电热衬套输送。衬套由铂或金属合金制成,有200至3000个极细孔。熔融的玻璃流过孔口,形成细丝。

连续长丝法(或短纤维法)可以生产出长而连续的纤维。当玻璃流经衬套孔时,多股玻璃被高速绕线机捕获。绕线机以每分钟约3公里的速度旋转,这比从衬套流出的速度快得多。

当纤维仍处于熔融状态时,张力将其拉出,形成直径仅为套管开口部分的股线。在后续的加工过程中,使用化学粘合剂防止纤维断裂。之后,灯丝被缠绕到管子上。现在可以把它捻成纱或玻璃棉了。

4. 防护涂料

为了减少纤维磨损,润滑剂可以直接喷洒在纤维上,也可以混合到粘合剂中。在冷却过程中,有时会在玻璃纤维隔热垫表面喷涂防静电剂。

抗静电剂由两部分组成:一是减少静电产生,一是起到缓蚀剂和稳定剂的作用。抗静电剂通过冷却空气进入垫子的整个厚度。

在可包括一个或多个组分(如润滑剂、粘合剂或偶联剂)的成型过程中,涂层应用于纺织纤维。偶联剂被应用于用于增强塑料的线,以加强与增强材料的结合。

 

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