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    增強材料

    增強材料

          增強材料是玻璃鋼制品的支撐骨架,它基本上決定了拉擠制品的力學性能,增強材料的使用對減少制品收縮、提高熱變形溫度和低溫沖擊強度也有一定的作用。

          在玻璃鋼產品設計中,增強材料的選用應充分考慮產品的成型工藝,因為增強材料的種類、鋪設方式、含量對玻璃鋼制品的性能影響較大,它們基本上決定了玻璃鋼制品的機械強度和彈性模量,采用不同增強材料的拉擠制品的性能也有所不同。

          此外,在滿足成型工藝的產品性能要求的同時,還應考慮成本,應盡量選擇便宜的增強材料,一般玻璃纖維原絲的無捻粗紗比纖維織物成本低;氈比布成本低、防滲性好,但強度低;中堿纖維較無堿纖維便宜,但隨含堿量增加,其耐堿性、耐腐蝕性、電性能都會下降。

    常用的增強材料的品種如下:

    1、無捻玻璃纖維粗紗

          采用增強型浸潤劑,無捻玻璃纖維粗紗可分為合股原絲、直接無捻粗紗及膨體無捻粗紗三種。合股原絲由于張力不均勻,易產生懸垂現象,使得在拉擠設備進料端形成松弛的圈結,影響作業順利進行。直接無捻粗紗具有集束性好、樹脂浸透速度快、制品力學性能優良等特點,所以目前大多趨向與應用直接無捻粗紗。膨體無捻粗紗有利于提高制品的橫向強度,如卷曲無捻粗紗和空氣變形無捻粗紗等。膨體無捻粗紗兼有連續長纖維的高強度和短纖維的蓬松性,是一種耐高溫、低熱導率、耐腐蝕、高容空量、高過濾效率的材料,膨體無捻粗紗中有部分纖維蓬松成單絲狀態,所以還能改善拉擠成型制品的表面質量。目前膨體無捻粗紗在國內外已得到廣泛使用,用于裝飾或工業用編織無的徑紗和緯紗,也可用于生產摩擦、絕緣、防護或密封材料。

          用于拉擠成型的無捻玻璃纖維粗紗的性能要求如下:①不產生懸垂現象;②纖維張力均勻;③成束性好;④耐磨性好;⑤斷頭少,不易起毛;⑥浸潤性好,樹脂浸漬速度快;⑦強度和剛度大。

    2、玻璃纖維氈

          為了使拉擠成型玻璃鋼制品具有足夠的橫向強度,使用短切原絲氈、連續原絲氈、組合氈、無捻粗紗織物等增強材料。連續原絲氈是目前用得普遍的玻璃纖維橫向增強材料之一,為提高產品外觀效果,有時也用表面氈。

          連續原絲氈是由若干層圓狀隨機鋪放的連續玻璃纖維組成的,纖維之間用粘結劑黏結。表面氈則是將定長短切原絲隨機均勻鋪放,并用粘結劑黏結而成的薄如紙的氈,纖維含量為5%~15%,其厚度為0.3~0.4mm。它可以使制品表面光滑、美觀,并提高制品的耐老化性。

          玻璃纖維縫編氈是將短切成一定長度的玻璃纖維原絲,無定向沉降后,用有機纖維縫編而成。適用于模壓、拉擠、注射成型(RTM)、纏繞等多種成型工藝。主要特點為:厚薄均勻,無羽毛、污漬、雜物等疵點;不易產生位移變形,耐沖刷性好;既有布的方向性,又具有氈的多向性;良好的工藝性;快的浸透速度,良好的玻璃鋼性能。

          玻璃纖維復合氈是由玻璃纖維無捻粗紗做單向平行排列,外一層復合短切成一定長度的玻璃纖維紗或短切氈,用有機纖維縫制而成的。主要是用于玻璃鋼拉擠成型、RTM成型、手糊成型等工藝 ,終端產品主要有玻璃鋼船體、汽車外殼、板材、型材等。纖維結構具有可設計性,能再一定方向上提供高強度;纖維布易產生位移變形,易于操作;織物中不含任何黏結劑,易浸透;結構的復合性可減少鋪層,有效提高生產效率。

          玻璃纖維氈的特點是:鋪覆性好,易被樹脂浸透,含膠量較高。

    拉擠成型工藝對玻璃纖維氈的要求如下:

    (1)具有較高的機械強度;

    (2)對于化學黏結的短切原絲氈,粘結劑能耐浸膠及成型時的化學和熱作用,以保證成型過程中仍有足夠的強度;

    (3)浸潤性好;

    (4)起毛少、斷頭少。

    3、聚酯纖維表面氈

          聚酯纖維表面氈是拉擠工業新型的一種增強纖維材料。美國有一種商品名叫NEXUS,廣泛用于拉擠制品,取代玻璃纖維表面氈,效果很好,成本也較低,已成功應用10多年。

    采用聚酯纖維表面氈的優點如下:

    ①可改善制品的抗沖擊、耐腐蝕及耐大氣老化性能。

    ②可改善制品的表面狀態,使制品表面更加光滑。

    ③聚酯纖維表面氈的貼覆性能與拉伸性能都比C玻璃纖維表面氈好得多,拉擠過程中不易產生斷頭,較少停車事故。

    ④可以提高拉擠速度。

    ⑤可減輕模具磨損,提高模具的使用壽命。

    4、玻璃布帶

          在一些特殊拉擠制品中,為滿足一些特殊的性能要求,采用了定寬度且厚度小與0.2mm的玻璃布,其拉伸強度、橫向強度都非常好。

    5、二維織物、三維織物的應用

          拉擠成型的復合材料制品的橫向力學性能較差。采用雙向編織物有效的提高拉擠制品的強度和剛度。這種編織物的徑向與緯向不是相互交織,而是用另外一種編織材料使其相互纏繞,因而與傳統的玻璃布完全不同,每個方向的纖維都處于準直狀態,不形成任何彎曲,從而使拉擠制品的強度和強度都比連續氈構成的復合材料高得多。

          目前,三維編織技術已成為復合材料工業中有吸引力、也活躍的技術開發領域。根據載荷要求直接把增強纖維編織成具有三維結構,而形狀與它所構成的復合材料制品的形狀相同的結構物,三維織物用于拉擠工藝可克服傳統增強纖維拉擠成型制品層間剪切強度低、易于分層等缺點,其層間性能相當理想。


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