玻璃纤维：类型、性能、制造工艺和用途

玻璃纤维也称为玻纤。它是由极细的玻璃纤维制成的材料。玻璃纤维是一种轻质、极其坚固和坚固的材料。虽然强度性能略低于碳纤维并且硬度较低，但材料通常不那么脆，原材料也便宜得多。与金属相比，它的堆积强度和重量特性也非常有利，并且可以使用成型工艺轻松成型。玻璃是最古老、最熟悉的高性能纤维。自 1930 年代以来，纤维一直由玻璃制成。玻璃纤维产品分为四大类;短切线、直接拉式粗纱、组装粗纱和垫子产品玻璃纤维的类型：关于用于制造玻璃纤维或玻璃纤维无纺布的原材料玻璃，已知以下分类：1.A型玻璃：就其成分而言，它接近窗玻璃。在德意志联邦共和国，它主要用于制造工艺设备。2.C型玻璃：这种玻璃表现出更好的耐化学冲击性。3.D-玻璃： 玻璃纤维的一种重要类型是D型玻璃纤维。硼含有密集的三氧化二化合物。三氧化二硼用作合成其他硼化合物（如碳化硼）的起始材料，用于生产玻璃和搪瓷流体，以及生产耐热和耐热震硼硅酸盐玻璃。4.电子玻璃：这种玻璃结合了C玻璃的特性，对电有很好的绝缘性。E玻璃基本上是一种含碱小于1%的钙铝硼硅酸盐玻璃，按Na计算₂O.5.AE玻璃：耐碱玻璃。6.ECR玻璃：也称为电子玻璃纤维。防水比好，机械强度高，耐电酸碱腐蚀。它显示出比E型玻璃纤维更好的性能。最大的优点是更环保的玻璃纤维。7.AR玻璃：耐碱（AR：耐碱）玻璃纤维专为混凝土建筑而设计。它们含有碱性锆硅酸盐。它们可有效防止混凝土开裂。这增加了混凝土的强度和柔韧性。它们也用于石棉变化。它们具有碱强度和强度。很难溶于水。不受pH值变化的影响。它们很容易添加到不锈钢和混凝土混合物中。强化镁和钙添加纤维。适用于具有高酸性强度和机械强度的应用。R-玻璃、S 玻璃或 T 玻璃纤维是等效纤维的商品名，具有比 E 型玻璃纤维更好的拉伸强度和模量。用更小的细丝直径获得更高的酸强度和润湿性能。您可能还喜欢： 玻璃纤维复合材料：性能、制造和应用通常，玻璃由石英砂，苏打，硫酸钠，钾肥，长石和一些精炼和染色添加剂组成。要制造的玻璃纤维的特性及其分类由原材料及其比例的组合来定义。纺织玻璃纤维大多呈圆形。玻璃纤维的物理和机械性能：玻璃纤维因其表面积与重量之比高而很有用。然而，增加的表面积使它们更容易受到化学侵蚀。通过将空气捕获在其中，玻璃纤维块具有良好的隔热性，导热系数约为0.05 W/（mK）。玻璃纤维具有出色的机械性能，例如不易碎、强度极高、刚度更低、重量轻等。下表列出了玻璃纤维的一些物理和机械性能。表：不同类型的玻璃纤维及物理机械性能

玻璃的强度通常经过测试和报告，以检测刚刚制造的“原始”或原始纤维。最新鲜、最薄的纤维最强壮，因为较薄的纤维更具延展性。表面被划伤的次数越多，产生的韧性就越小。由于玻璃具有非晶结构，因此其沿纤维和整个纤维的特性相同。湿度是拉伸强度的重要因素。水分容易吸附，会加重微观裂纹和表面缺陷，降低韧性。与碳纤维相比，玻璃在断裂之前可以经历更多的伸长率。灯丝的弯曲直径与灯丝直径之间存在相关性。熔融玻璃的粘度对于制造成功非常重要。在拉丝过程中（拉扯玻璃以减少纤维周长），粘度应相对较低。如果太高，纤维会在拉丝过程中断裂。但是，如果它太低，玻璃会形成液滴而不是拉出纤维。玻璃纤维的制造工艺 制造玻璃纤维和纱线的想法已有数百年的历史。玻璃的原料主要是硅砂和石灰石，少量其他化合物，如氢氧化铝、碳酸钠和硼砂。在熔化玻璃并通过喷丝头的初始过程之后，通过两种不同的方法制造玻璃的连续长丝或短纤维。

连续长丝工艺在此过程中，产生无限长度的连续长丝。熔融玻璃通过具有数百个小开口的喷丝头。这些多根细丝被带到以每公里超过2英里的非常高的速度旋转的络筒机上。该过程以开口直径的平行细丝拉出纤维。施胶或粘合剂用于促进加捻和卷绕过程，并防止纱线形成过程中的断裂。缠绕后，长丝通过类似于制造其他连续长丝纱的方法进一步加捻和缠绕以制造纱线。通过在烤箱中挥发去除上浆。这些纱线用于制作窗帘和窗帘等物品。短纤维加工具有长纤品质的纤维通过短纤维工艺制造。生产这种纤维的方法有很多。在其中一种方法中，熔融玻璃流过衬套的小孔，压缩空气射流将熔融玻璃的细流摇晃成细纤维。这些纤维的长度从 8 到 15 英寸不等。纤维通过润滑剂喷雾和干燥火焰落到旋转滚筒上，在那里它们形成薄网。这些网状纤维从滚筒中聚集成条状。然后用这种条子通过与制造棉纱或羊毛纱线类似的方法制成纱线。这些纱线用于需要绝缘的工业用途织物。在另一种方法中，玻璃棒的末端被熔化，玻璃滴从中掉落，然后从玻璃丝上拉到快速旋转的圆柱体上，在那里它们彼此平行缠绕。如果圆柱体向侧面移动，则会形成条网。有时，订书钉可能会从圆筒上扔到固定的筛子上，在那里形成条子。在任何一种条件下，条子都会转化为纺纱。短纤维，如果经受烘箱，被压缩到所需的厚度，并且先前应用的粘合剂固化。这永久地粘合了纤维。玻璃纤维生产：玻璃纤维的后续制造可以执行到直接熔融过程。然而，在大多数情况下，首先制造玻璃棒或玻璃球，然后可能经历各种进一步的过程。

喷嘴绘制：如下图所示，进料的玻璃在加热的熔体桶中熔化，温度为1250-1400^oC.然后，它从直径为1-25毫米的喷嘴孔中从熔体桶的底部出现，然后取下并拉出。细丝凝固并完成并缠绕。人们可以在商店中找到它们作为各种“玻璃丝绸”。为了将它们制成网状，将细丝切割成一定长度（大多数在 6 到 25 毫米之间）。

喷嘴吹气：与喷嘴拉拔相同，玻璃球在浴缸中熔化。然后，从喷嘴孔中出来的熔体被压制的空气吸收，该空气吸入液体玻璃，从而制成直径为6-10 um的纤维。压制空气的流动会引起颤振效应，从而产生长度为 50 至 300 毫米的纤维。涂上润滑剂，将纤维放在筛筒上，将其吸入。接收到的干网由长纤维粘合在一起，短纤维作为填充材料位于它们之间。然后，切割玻璃纤维材料的条子。拉杆：通过燃烧器，成捆的玻璃棒在其底端熔化。这会导致液滴，当它们掉落时，会在其后吸引细丝。细丝由旋转的滚筒捕获，刮刀将它们放在穿孔皮带上。因此，接收可作为玻璃纤维条缠绕的干网。– 机器性能受进料玻璃棒数量的限制，旋转滚筒可以与喷嘴拉丝相结合，从而产生滚筒拉丝。这使机器性能成倍增加。干燥的网再次铺在穿孔带上并固化，或者在缠绕后将其切割以接收条子，以便在生产湿法成网非织造布的机器上进行进一步加工。使用和加工玻璃纤维并非没有问题。例如，如果工作场所没有为此做好充分准备，细碎的纤维可能会受到干扰。使用无纺布制造玻璃纤维增强塑料，重要的是塑料材料的表面完全均匀。向外看的纤维末端可能会因向外应力（温度、气体、液体）而被拉出或松动，这可能会影响材料特性。在某些情况下，建议用合适的化学纤维覆盖这些玻璃纤维层。玻璃纤维和纱线的应用/最终用途：玻璃纤维用于许多应用，可分为四个基本类别：（a）绝缘，（b）过滤介质，（c）增强和（d）光纤。玻璃纤维的直径范围很广。其中一些非常精细，只能通过显微镜看到。这种细度质量极大地促进了玻璃纤维的柔韧性。不同的制造商为不同的最终用途生产不同类型的玻璃纤维。玻璃纤维 它们用于各种目的。

• 用于制作家居用品面料;
• 用于制造服装和服装;和
• 用于轮胎和增强塑料。

有某些玻璃纤维可以抵抗高达7200的热量^oC，可以承受时速15，000英里的力。这些类型的玻璃纤维用作：

• 火箭壳周围的灯丝缠绕;
• 鼻锥;
• 排气喷嘴;和
• 航空设备隔热罩

一些其他类型的玻璃纤维嵌入到各种塑料中以提高强度。这些用于：

• 船体和座椅;
• 钓鱼竿;和
• 墙板

一些其他类型的玻璃纤维用于加强电绝缘。然而，其他类型被用作冰箱和炉灶隔热的棉絮。玻璃纤维也用于家具（如室内装潢和窗帘）;绝缘，传送带，电路板，军队防护服，造船和飞机制造中的绳索和网。结论：在复合材料工业中使用玻璃纤维作为增强剂显示出很大的趋势，因为与碳纤维或凯夫拉尔相比，玻璃纤维的价格较低。对于通用应用，E-glass被视为最佳选择，对于高科技应用，各种类型的玻璃纤维（如S玻璃或ECR玻璃）被引入市场。玻璃纤维产品的优点是既可用于传统的复合制造工艺（手糊），也可用于RTM等高科技复合材料制造技术。在运输和汽车行业，轻量化车辆的想法是玻璃纤维复合材料制造商的驱动力，根据客户的需求，玻璃纤维被广泛使用，因为它通过考虑玻璃纤维市场的低成本和可用性来满足复合材料市场需求。