玻纤板：深入了解玻璃纤维板

第 1 章：什么是玻璃纤维板及其制造过程？

玻璃纤维是以玻璃纤维为增强体，将玻璃纤维压扁成片状的塑料增强材料。它也被称为玻璃纤维增​​强塑料或玻璃钢。它由制造窗户的相同玻璃制成；然而，制造方法赋予了它它的形式。玻璃被熔化并被迫通过非常小且直径很小的孔。这个过程产生非常细的细丝，可以织成片材。它的厚度从1.5mm到75mm不等。

玻璃纤维的基本成分

它由植入树脂基质中的玻璃纤维组成。所有玻璃纤维类型的基本成分几乎相同。每种类型只有少数原材料在数量和比例上有所不同，以适应其特定用途。因此，每种类型都有不同的成分，使其适合其特定的应用程序。

玻璃纤维板制造中使用的基本原材料包括硅砂、纯碱和石灰石。其他成分包括硼砂、煅烧氧化铝、菱镁矿、高岭土和长石等。硅砂是玻璃形成剂，纯碱和石灰石在制造过程中降低熔点。其他成分可以改善某些特性，例如提高耐化学性的硼砂。

玻璃纤维的制造过程

要制造玻璃纤维，需要将不同的原材料（例如二氧化硅、沙子、石灰石、高岭土和白云石）在熔炉中熔化，直至达到熔点。然后将熔化的玻璃通过微小的刷子或喷丝板挤出，以产生称为细丝的微小挤出物。这些长丝有两种常见类型，即连续长丝和短丝。

然后将长丝上浆（涂上化学整理剂）并捆成粗纱。粗纱中长丝的数量和数量以及单根长丝的粗细决定了玻璃纤维的重量，通常以产量表示。

玻璃纤维配料

玻璃纤维制造的初始阶段称为配料。这是准备将原材料送入熔炉的时间。在此阶段，必须仔细称量准确数量的原材料并彻底混合（配料）。由于技术的进步，配料已经变得自动化，使用计算机化的称重装置和封闭的材料运输系统。

玻璃纤维的熔化

批料在准备好后被送入熔炉，熔化。原材料被送入熔炉开始熔化过程。电、化石燃料或两者的结合都可以用来加热熔炉。必须精确控制温度，以保持熔融玻璃平稳、稳定地流动。

熔炉通常分为三个部分，带有通道和辅助玻璃流。炉子的第一部分是批料首先进料、熔化、提高均匀性和去除气泡的地方。熔融玻璃然后流入精炼机，在那里被冷却，其温度降低。最后一部分是火炉，炉床下方是一系列四到七个套管，用于将熔融玻璃挤压成纤维。

纤维形成

熔化后，下一阶段是纤维化。在这个阶段，熔融玻璃形成纤维。玻璃纤维形成或纤维化涉及挤出和拉细的组合。在挤压过程中，熔融玻璃通过一个由耐腐蚀的铂/铑合金制成的带有非常细孔的套管从炉膛中流出。长丝在喷出时被水射流冷却。

熔融玻璃挤出流通过拉细被机械拉成长丝。它们的直径范围为 4-34 微米。高速卷绕机捕捉熔化流，由于它高速旋转，施加张力，将它们拉成细丝。根据纤维的类型，使用几种不同的工艺来形成纤维，主要类型是连续长丝和短纤维工艺。

连续长丝工艺

这个过程可以产生长而连续的纤维。通过这个过程生产无限长度的玻璃纤维长丝。当玻璃流过衬套孔时，高速卷绕器捕获几股。生产的玻璃纤维丝被输送到高速旋转的卷绕机。因此在该过程结束时获得连续的玻璃纤维长丝纱线。

短纤维工艺

长玻璃纤维是通过短纤维工艺生产的。当熔体通过小孔时，一股压缩空气将熔体流转化为细长纤维。纤维聚集形成棉条。用棉条制成玻璃纤维纱线，然后用于不同行业的绝缘目的。

玻璃纤维涂层

化学涂层是应用化学涂层或胶料的最后阶段。大小可以在 0.5 到 2.0% 之间（按重量计），包括粘合剂、润滑剂和/或偶联剂。使用润滑剂可以减轻细丝的磨损，这也可以最大限度地减少收集时的断裂和对成型包装的伤害。以后可以使用织布机和其他转换器将它们加工成织物。偶联剂有助于纤维被特定的树脂化学物质吸引。这加强了纤维和基体粘合剂结合的界面并改善了树脂润湿。

根据化学物质的大小，一些与环氧树脂更相容，一些与聚酯树脂更相容。通过将润滑剂添加到粘合剂中或直接喷洒在纤维上，可以减少纤维磨损。在冷却阶段，可在玻纤绝缘毡表面喷涂抗静电剂。抗静电组合物通过冷却空气渗入垫子的厚度。

通常，抗静电剂由两种成分组成，即稳定剂或腐蚀抑制剂和一种可最大限度减少静电产生的材料。

形成形状

玻璃纤维产品采用各种工艺，形成多种形状。例如，心轴可以在固化之前由缠绕的玻璃纤维管道绝缘材料形成。长度为 3 英尺或更短的模具模板经过烘箱固化。烘箱固化后，它们沿长度方向脱模，然后缝合成不同的方向。在某些情况下，先贴面，然后包装最终产品以供运输。

第 2 章：玻璃纤维和增强复合材料的性能

本章将讨论玻璃纤维的特性和增强复合材料的特性。

玻璃纤维的特性

玻璃纤维具有使其成为各种应用的理想选择的特性。当用玻璃原丝制成增强复合材料时，它也有好处。首先，玻璃纤维的特性详述如下。 玻璃纤维的特性包括：

机械强度

玻璃纤维板的机械性能非常有利。玻璃纤维的电阻率比相同直径的钢丝更大，重量更轻。与钢相比，它的钢筋具有更高的纵向抗拉强度，以及更低的弹性模量和密度。玻璃纤维坚硬并且沿其轴线具有高压缩和拉伸强度。这些特性是玻璃纤维用于生产高性能复合材料的主要原因。

电气特性

玻璃纤维被认为具有良好的绝缘性，即使层数较薄。低吸湿性、高介电强度和低介电常数等特性的结合使其成为理想的绝缘材料。

玻璃纤维不燃性

玻璃纤维不可燃，因为它是一种矿物材料。它具有很高的耐热性。玻璃纤维不支持或传播火焰，如果暴露在高温下，它不会散发有毒物质或烟雾。它不会燃烧，并且基本上不受工业加工中使用的固化温度的影响。玻璃纤维在极高温度下将保持大约 50% 的强度。

良好的耐化学性

玻璃纤维对大多数化学品的侵蚀具有很强的抵抗力，并且还具有抗腐蚀能力。

尺寸稳定性

玻璃纤维是一种尺寸稳定的工程材料。它对温度和湿度的变化不敏感，因此非常稳定。它在暴露于极高或极低温度后不会翘曲、弯曲、变形或收缩，因为它具有低线性膨胀系数。

与有机基质的相容性

玻璃纤维可以有不同类型的尺寸，这会在玻璃和基体之间形成结合，并且可以与许多合成树脂和某些矿物基体（如水泥和石膏）结合。

导热系数

玻璃纤维的低导热性使其在工业中非常有用。这是因为玻璃原丝复合材料的使用消除了热桥，与石棉和有机纤维相比可以节省大量热量。玻璃纤维是一种很好的隔热材料，因为它的表面积与重量之比很高。

不可生物降解的玻璃纤维

玻璃纤维保持其形状，不受啮齿动物和昆虫的影响。它也不会腐烂，并且不会受到大多数化学品和天气的影响，因为它不会分解。

耐湿性

当暴露在水中时，玻璃纤维不会改变形状。它不吸收水分，因此在物理和化学上保持不变。

玻璃原丝增强复合材料的性能

当使用玻璃原丝增强复合材料时，表现出的特性包括：

回收能力

可以使用多种技术方法来回收玻璃原丝。这类似于回收由热固性或热塑性塑料制成的玻璃增强部件。

轻量化特性

当使用增强塑料代替钢材时，最多可减轻 30% 的重量。增强塑料部件仍然可以保持热机械部件的性能。

功能整合

复合材料有助于制造具有多种功能的零件。例如，在机动车辆中，复杂的形状、尺寸精度、重量轻、可靠性和有价值的热机械特性可以合并到一个复合材料中。

表面光洁度改进

玻璃增强材料中使用的垫子和纸巾在模制或添加到其他材料时有助于提高表面光洁度。这是因为通过使用树脂，它们允许均匀浸渍。它们不易开裂、开裂或折断。

易于塑形

玻璃原丝的使用有助于加固不同形状的多个尺寸部件。这些部件可能包括管道、容器、电气元件、电缆、入口歧管等。

热机械特性

玻璃原丝和复合材料部件表现出卓越的抗压强度、抗拉强度、吸湿性以及抗腐蚀、抗裂、抗磨损和断裂的能力。

第 3 章：玻璃纤维的类型

可以使用不同比例的不同原料来形成玻璃纤维。形成的玻璃纤维可分为以下类型：

A玻璃型

A 玻璃也称为碱性玻璃或钠钙玻璃，耐化学腐蚀。它是最常见的玻璃纤维类型，主要用于制造玻璃容器，如用于食品和饮料的罐子和瓶子以及窗玻璃。碱石灰便宜得多、化学性质稳定、坚硬且可行。碱石灰可以重新熔化和软化，因此最适合玻璃回收。

A 玻璃类型主要由石灰、苏打、氧化铝、白云石、二氧化硅和硫酸钠等整理剂制成。A-玻璃纤维可以找到：平板玻璃- 用于制作窗户。浮法工艺用于形成平板玻璃。与容器玻璃相比，它的氧化镁和氧化钠含量较高，二氧化硅、氧化铝和氧化钙含量较低。容器玻璃- 通常用于制造容器。它是通过吹制和压制制造的。由于钠和镁等水溶性离子含量低，容器玻璃在用于食品和饮料储存的容器中具有更高的化学稳定性。

Advantex 玻璃纤维类型

Advantex 玻璃耐酸腐蚀。由于其熔点较高，可用于热波动较大的应用。Advantex 玻璃纤维含有大量氧化钙，通常用于易腐蚀的结构。此外，Advantex 玻璃可应用于石油工业、采矿业、污水处理系统和发电厂。

AE-玻璃类型

这是耐碱玻璃。

AR-玻纤型

AR玻璃又称耐碱玻璃。它专为在混凝土中使用而设计。这是通过添加到 AR 玻璃结构中的氧化锆实现的，因此玻璃纤维可以应用于混凝土中。当用于混凝土时，AR 玻璃可防止开裂，从而为混凝土提供柔韧性和强度。AR 玻璃不易溶于水，通常不受 pH 值变化的影响。AR 玻璃不会生锈，可以很容易地添加到钢混合物和混凝土中。

C玻璃型

C玻璃类也称化学玻璃，具有良好的耐化学冲击性。C 玻璃在腐蚀环境中提供结构平衡。大量的硼硅酸钙促进了这一点。其制造过程中使用的 A 玻璃类化学品具有对 C 玻璃具有高抵抗力的 pH 值，无论环境是碱性还是酸性。因此，C-玻璃可以用作用于容纳化学品和水的罐和管道的外层层压板的表面组织。

C-玻璃结构成分表

D-玻璃纤维类型

D-玻璃因其低介电常数而广受欢迎。其结构中存在三氧化硼促进了这一点。D-玻璃类型的玻璃纤维通常用于光缆、炊具和电器。

无碱玻璃类型

无碱玻璃又称电工玻璃，具有良好的电绝缘性能。它是一种碱性玻璃。它对氯离子敏感，不能用于海洋应用。它是一种用于航空航天和工业应用的轻质复合材料。由于其悬垂特性，无碱玻璃使用起来更加清洁。

它最初被开发用于电气应用，但现在也用于许多其他领域。玻璃增强塑料也可以用热固性树脂的组合制成。玻璃钢可用于制造面板和片材，应用于广泛的行业。可以保护结构完整性免受任何机械冲击。 无碱玻璃因其强度高、价格便宜、不易燃、刚度高、对湿气不敏感、密度低、电绝缘、耐热、在各种条件下都能保持强度等优点而在各行业广受欢迎。

无碱玻璃结构组成

ECR玻璃纤维类型

ECR玻璃纤维又称电子玻璃纤维。与无碱玻璃相比，它具有耐酸碱、防水、高耐热、低漏电、高表面电阻和机械强度等优点。其性能一般优于无碱玻璃性能。与许多其他类型的玻璃纤维不同，ECR 玻璃制造工艺对环境无害。ECR玻纤用于制作透明玻纤增强板，使用寿命更长。ECR玻璃具有优异的耐酸、耐水、耐碱性能，因此更加耐用。

R-玻璃、S-玻璃或 T-玻璃纤维类型

同一种玻璃纤维可以称为 R 玻璃、S 玻璃和 T 玻璃。它们的模量、酸性强度、润湿性能和拉伸强度均优于无碱玻璃。R-glass可应用于航空航天和国防工业。它是一种高性能和行业特定的小批量生产的玻璃纤维。

S玻璃型

S-玻璃也称为结构玻璃。它因其包括刚度在内的机械性能而广受欢迎。当拉伸强度是一个关键考虑因素时，S-玻璃最有用。因此，S-玻璃通常用于飞机和建筑环氧树脂。

S2-玻璃纤维型

这是目前性能最好的玻璃纤维类型。与其他类型的玻璃纤维不同，S2 玻璃中的二氧化硅含量较高。因此，S2-玻璃具有更高的抗压强度、耐高温性、更好的性价比和高抗冲击性等性能。由于其性能优于传统玻璃纤维类型，S2-玻璃通常用于纺织和复合材料行业。

Z-玻璃纤维型

Z-glass可用于各种行业，例如混凝土加固行业，用于制造透明产品。Z-glass 可用于创建 3D 打印纤维。Z-glass 具有高度的耐酸、碱、紫外线、机械、划痕、盐和耐磨性，因此可靠耐用。

第 4 章：玻璃纤维的应用

本章将讨论玻璃纤维的应用和用途。 玻璃纤维有多种形式以适应各种应用，主要有：

玻璃纤维胶带

玻璃纤维带因其隔热性能而广受欢迎，由玻璃纤维纱制成。玻璃纤维胶带广泛应用于热力管道、缠绕容器等领域。

玻纤布

玻璃纤维布可以玻璃长丝和玻璃纤维纱的形式存在。玻璃纤维布通常用于防火幕等材料的隔热。

玻璃纤维绳

玻璃纤维绳通常用于包装应用，由玻璃纤维纱线制成。 玻璃纤维板在各个行业的应用包括：

飞机和航天工业

飞机和航空航天工业需要重量轻且稳定的材料。S 玻璃是该行业中使用最多的，因为它具有良好的机械性能，如高强度、高层压强度重量比。它还在高温下具有最高的保持力。多用于制造机翼、直升机旋翼桨叶、飞机装甲、飞行甲板装甲、地板、飞机座椅等。S 玻璃没有导电性，因此它提供较低的雷达热分布，它允许军方看到而不被看到。

建造业

玻璃纤维具有比传统建筑材料更好的机械性能，使其适用于建筑行业。重量轻、易燃、抗冲击、强度高，这些都是任何建筑材料应该具备的性能，而玻璃钢则具备了。玻璃纤维用于商业、住宅和工业建筑的建造，从浴室固定装置到游泳池围栏，从工业建筑的天窗到太阳能加热元件。玻璃增强塑料或玻璃纤维板也用于生产房屋建筑部件，例如屋顶层压板、屋顶板、门框、门上雨篷、窗雨篷和天窗、烟囱和窗户。

消费品

在消费品中，玻璃纤维可用于制造家具框架和/或成品，如分隔屏风、装饰托盘、墙板、运动器材、游乐场设备等。它被用作这些消费品的主要材料，因为它更高的强度、轻量化、可成型性、耐久性、耐磨性和耐腐蚀性。

耐腐蚀罐

玻璃纤维是制造必须耐腐蚀的设备或机械的最佳材料。有些物品必须耐腐蚀，因为它们会暴露在不利和恶劣的环境中，因此玻璃纤维是制造这些水箱的最佳材料，这样它们才能使用更长时间。因此，玻璃纤维可用于能源生产行业，制造耐腐蚀设备，如地下油罐、储罐、冷却塔、排水管、水管等。

电气应用

由于其良好的机械强度和温度稳定性，玻璃纤维是电气应用的理想材料。在工业上也用作绝缘体，使电气设备绝缘。因此，玻璃纤维涂层被用于绝缘布线。玻璃纤维还用于开关设备、变压器、配电杆硬件、计算机和手机部件等。它也用于发电，因为它是不导电的。

海洋产业

玻璃纤维因其耐用性和强度而常用于海洋工业。在海洋工业中使用玻璃纤维的主要优点之一是它可以很容易地模制成不同的形状。因此，玻璃纤维可以得到广泛的应用。它用于制造各种尺寸的船只和海洋中使用的其他设备。它还用于生产码头。码头会被咸海水腐蚀、生锈和损坏，因此这里使用玻璃纤维进行保护。

汽车行业

含有玻璃纤维的聚合物基复合材料用于制造许多结构性汽车零部件，如保险杠横梁、带束斜交轮胎中的带束层和发动机部件。玻璃纤维的轻质性使其成为汽车行业的首选材​​料。玻璃纤维还用于制造铁路鱼尾板。

第 5 章：玻璃纤维的优点和缺点

本章将讨论玻璃纤维板的优缺点以及选择玻璃纤维板时的注意事项。

玻璃纤维的缺点

玻璃纤维板可能有缺点，包括：

• 它们不能分解，因此它们是处置的主要问题并造成环境挑战。
• 在工作场所长时间接触玻璃纤维可能危害健康，并且是职业健康和安全的主要问题，因为它会刺激皮肤、眼睛和呼吸系统。
• 它需要一遍又一遍地重新涂上凝胶，这会导致空气中的纤维，这可能对哮喘患者的健康造成危害。

玻璃纤维板的优点

然而，玻璃纤维板的优点大于缺点。这些优势包括：

• 玻璃纤维重量轻，同时非常坚固。它可以比钢更坚固，因此使用玻璃纤维代替钢会更容易，因为它需要更少的人力并且更容易使用。
• 可以模制成各种复杂的形状。它是一种非常灵活且用途广泛的材料，可以根据要求的规格进行模塑。
• 耐腐蚀玻璃纤维对许多化学品具有耐腐蚀性，这使其成为使用腐蚀性化学品的理想材料。
• 紫外线稳定性-它们具有高紫外线抑制剂，可防止它们因降解而降解，对电磁辐射是透明的。
• 玻璃纤维是非磁性的。
• 不受环境影响，适用于各种天气。它在雨中或阳光下仍完好无损。
• 它在许多情况下是化学惰性的。
• 它不导电，是良好的电绝缘体。
• 它不会收缩、生锈、燃烧或膨胀。
• 耐用，即使在不利条件下，它也比大多数材料更耐用。
• 它价格实惠且经济。与建筑行业可能使用的其他材料相比，它的采购成本非常低，不仅便宜，而且几乎需要零维护，这意味着将消除维护成本。
• 玻璃纤维可以使用不同的技术方法进行回收，这意味着它可以反复使用。

选择玻璃纤维板时的注意事项

在选择玻璃纤维的类型之前，首先要考虑项目的类型和成品的需求。需要考虑的是有利于相关项目的损伤容限、机械和物理性能。确保还要考虑成本。在此之后，将研究结果与其他替代材料进行比较，并选择最合适的材料。