【科普知識(shí)】深入了解玻璃纖維

2022-11-17 來(lái)源：互聯(lián)快報(bào)網(wǎng)

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料。該材料的絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性、機(jī)械強(qiáng)度都非常高，常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料、電路基板等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的新材料產(chǎn)業(yè)。在石油、化工、建筑、環(huán)保以及航空、國(guó)防等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

未來(lái)兩年，玻璃纖維新一輪穩(wěn)定增長(zhǎng)的窗口開(kāi)始打開(kāi)。

玻璃纖維的分類(lèi)

玻璃纖維生產(chǎn)工藝

玻璃纖維生產(chǎn)工藝流程圖

一、原料加工

玻璃纖維的生產(chǎn)離不開(kāi)非金屬礦的參與，主要以葉臘石、石英砂、石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石六種礦石為原材料。據(jù)全國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量匯總表（國(guó)土資源部2016年5月），截止2015年底，全國(guó)葉臘石礦石查明資源量9998.97萬(wàn)噸。石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石等礦石資源豐富。

選擇原料要注意哪些問(wèn)題？

1、原料粉體的均化

粉體的均化可由多種形式來(lái)進(jìn)行，常用的方法有三種：①機(jī)械均化②重力均化③氣力均化。

2、原料粉體需要控制以下幾個(gè)要素：

①均勻度；②化學(xué)成分；③含水率

二、配合料制備

1、配料工藝流程

E玻璃粉料特點(diǎn)是干燥的微粉，流動(dòng)性好，在配制上要求全密封運(yùn)行，防止粉塵飛揚(yáng)。物料輸送采用氣力系統(tǒng)；稱(chēng)量采用電子稱(chēng)；混合多數(shù)采用氣力混合混合輸送設(shè)備。物料的輸送、稱(chēng)量、混合、直至發(fā)送到窯頭倉(cāng)可連續(xù)、自動(dòng)完成。配料生產(chǎn)工藝主要由上料、稱(chēng)量和混合、輸送三部分組成。

2、主要配料主設(shè)備

①氣力發(fā)送罐（單倉(cāng)泵）；②螺旋給料機(jī)；③氣力混合罐；④雙向分配器；⑤電子稱(chēng)。

此外，配合料制備還有質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容（均勻性能檢測(cè)、COD值控制）、配合料控制系統(tǒng)等問(wèn)題。

三、玻璃纖維的熔制

玻璃纖維的熔制過(guò)程是指配合料在高溫下經(jīng)過(guò)硅酸鹽反應(yīng)、熔融再轉(zhuǎn)化成均質(zhì)玻璃液的過(guò)程。

熔融是指配合料反應(yīng)后固相相融的過(guò)程；澄清是指從熔融的玻璃中排除氣泡的過(guò)程；而均化是指把線道、條紋以及節(jié)瘤等缺陷減少到容許程度的過(guò)程，也是把玻璃的化學(xué)成分均化的過(guò)程。這些過(guò)程是分階段交叉進(jìn)行的。

四、玻璃纖維的浸潤(rùn)劑

在玻璃纖維拉絲過(guò)程中，需要在玻璃纖維表面涂覆一種以有機(jī)物乳狀液或溶液為主體的多相結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用表面處理劑。

作用：有效潤(rùn)滑玻璃纖維表面；將百根乃至數(shù)千根玻璃纖維單絲集成一束；改善玻璃纖維的表面狀態(tài)；提供進(jìn)一步加工和應(yīng)用所需特性；使玻璃纖維獲得與基材有良好相容性及界面化學(xué)吸附性能。

1、浸潤(rùn)劑的分類(lèi)

增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑、紡織型浸潤(rùn)劑、增強(qiáng)紡織型浸潤(rùn)劑

2、浸潤(rùn)劑的組分

浸潤(rùn)劑是多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物混合而成的體系，從外觀看，可以是深液、乳狀液、觸變型膠體或膏體。因其作用和性能多樣，其組分相當(dāng)復(fù)雜。其配方包含的主要組分和輔助組分如下：

主要組分為：①偶聯(lián)劑；②成膜劑；③潤(rùn)滑劑；④抗靜電劑

輔助組分為：①潤(rùn)濕劑；②pH值調(diào)節(jié)劑；③增塑劑；④交聯(lián)劑；⑤防腐劑或殺菌劑；⑥消泡劑；⑦顏料

五、玻璃纖維的成型

高溫粘性的玻璃液呈滴狀從漏嘴流出后，被下面的拉絲機(jī)以一定的恒定速度牽伸并固化成一定直徑的連續(xù)玻璃纖維。在漏嘴出口下部，由于玻璃液的表面張力和牽伸力的平衡，形成一個(gè)形狀如新月形的直徑漸漸變細(xì)的部分，叫做絲根。由漏嘴出口直到最終直徑不變的纖維，這段距離叫纖維成型線。包含這段纖維成型線的區(qū)間叫纖維成型區(qū)。在漏嘴出口到拉絲機(jī)上纖維卷取點(diǎn)的距離叫拉絲作業(yè)線，這段距離視工藝要求可以人為地規(guī)定得長(zhǎng)些或短些。

六、原絲烘干

為了減輕纖維與集束器和排線器等的接觸摩擦，并保護(hù)纖維的原形以及賦予纖維某些特殊性能，在拉制成型過(guò)程中必須對(duì)纖維外表面通過(guò)涂油輥或槽輪涂覆浸潤(rùn)劑。這種浸潤(rùn)劑可分淀粉型和增強(qiáng)型兩大類(lèi)，前者用于紡織砂，后者用于增強(qiáng)型制品。他們通常都是水乳液。該液除了潤(rùn)滑、粘結(jié)等主要組分外，其余80%以上是水。一般一個(gè)原絲餅所含的水分大約是其總重量的8%~14%。這些水分對(duì)后道加工工序和制品有不利影響，因此必須除掉。

對(duì)非增強(qiáng)型普通玻纖原絲，原絲含水量允許大一點(diǎn)，而且原絲從拉絲、退并、整經(jīng)、織造等多種工序經(jīng)過(guò)的時(shí)間較長(zhǎng)，所以只需要通過(guò)自然干燥就可滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和制品的要求，具體的做法是將原絲掛在小車(chē)上，放在常溫室內(nèi)1~2天讓其自然干燥。原絲也可以在退并時(shí)用熱風(fēng)（30~40℃）吹烘。

對(duì)增強(qiáng)型玻纖原絲含水量必須控制在一定的范圍，一般含水率在0.1%左右，有的達(dá)0.07%以下。用自然干燥難以實(shí)現(xiàn)上述要求，這就必須采用專(zhuān)用的烘干設(shè)備給予人工干燥。

1、增強(qiáng)型玻纖原絲的烘干目的主要有兩個(gè)：

①去除原絲絲餅內(nèi)的水分，使其含水率達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)；

②浸潤(rùn)劑中粘結(jié)劑經(jīng)過(guò)加熱熔融后，轉(zhuǎn)為聚合、交聯(lián)、成膜，使原絲性能得到改善。

2、原絲烘干過(guò)程

玻纖原絲線在烘干爐內(nèi)的烘干過(guò)程大致可分為兩個(gè)階段：

（1）預(yù)熱：預(yù)熱溫度設(shè)定為105~120℃，預(yù)熱時(shí)間1.5~3h。

（2）烘干：烘干溫度、時(shí)間由各類(lèi)增強(qiáng)性玻纖原絲和其相應(yīng)的浸潤(rùn)劑要求而定。烘干溫度在120~135℃范圍，烘干時(shí)間在8~18h。

3、影響玻璃纖維原絲烘干的因素有：

溫度、風(fēng)量、相對(duì)濕度、原絲絲餅厚度及其排列、浸潤(rùn)劑、原絲Tex、烘干方式

4、烘干爐種類(lèi)

（1）間歇爐；（2）蒸汽隧道爐；（3）微波隧道爐