玻璃纖維是目前聚合物基復(fù)合材料中用量最大的增強(qiáng)纖維材料，在復(fù)材屆一直扮演一個(gè)非常重要的角色。作為玻璃鋼frp（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）的合伙人，在二十世紀(jì)30年代末一家叫歐文斯-康寧的公司將玻璃纖維實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。
而另外一個(gè)重要的合伙人——不飽和聚酯樹脂姍姍來遲，直到1942年，美國橡膠公司開始投產(chǎn)不飽和聚酯樹脂。
也就在這一年，一次偶然間的的失誤，添加了引發(fā)劑的不飽和聚酯樹脂碰上了玻璃纖維布，固化后堅(jiān)硬如鐵的性能引起了研究人員的注意。隨后美國用玻璃纖維布增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂制得一批軍用飛機(jī)雷達(dá)天線罩，一飛沖天。
自此，玻璃鋼C位出道！
常說的玻璃纖維其實(shí)是一個(gè)總稱，針對不同的產(chǎn)品、工藝以及性能要求，會有不同的形態(tài)。今天我想來寫的是常見玻璃纖維的一些形態(tài)。
01、直接無捻粗紗
直接紗是玻璃熔體通過鉑金漏板直接拉制而成連續(xù)纖維，又稱單股無捻粗紗。一般會收集成一捆一捆的紗團(tuán)，再打包成托盤。
主要應(yīng)用：拉擠、纏繞、編織、增強(qiáng)熱塑性塑料（雙螺桿機(jī)）、LFT。
02、合股無捻粗紗
合股紗是單紗經(jīng)過拈線工序，將兩根或兩根以上的單紗并在一起加拈而成。簡單點(diǎn)可以理解為將多股直接紗，通過專門的絡(luò)紗設(shè)備并絡(luò)成一股，就叫合股紗。合股的主要目的是將絲餅加工成要求的線密度及形狀。
直接紗屬于一步法，生產(chǎn)效率高，成本低，毛羽少。合股紗屬于二步法，通過絡(luò)紗后均勻性更好，容易分散，適合短切，但毛羽較多。
教大家一個(gè)小訣竅，如何快速分辨直接紗和合股紗？抽一股紗出來，快速抖動(dòng)，仍舊一股的是直接紗，分散成多股的是合股紗。
主要應(yīng)用：噴射、SMC、機(jī)制板、制氈、增強(qiáng)熱塑性塑料（雙螺桿機(jī)）、GMT、拉擠、纏繞。
03、膨體紗
膨體紗是將玻璃纖維紗利用壓縮空氣進(jìn)行沖擊和擾動(dòng)，使紗線中的纖維分離，體積增大而成為膨體紗。它既有連續(xù)纖維的高強(qiáng)度，又具有短纖維的蓬松性。
膨體紗解決了傳統(tǒng)玻璃纖維表面光滑、無分支、易折斷等問題，由于蓬松、柔軟、比表面積大，對粘結(jié)劑的吸附力強(qiáng)，適合制造摩擦材料。另外膨體紗的導(dǎo)熱系數(shù)低，適合用來做保溫材料。
主要應(yīng)用：汽車剎車片、保溫材料、拉擠。
04、細(xì)紗
細(xì)紗是指單絲直徑在10微米以下的玻璃纖維紗，其常見單絲直徑為5、7、9微米。隨著技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了4、4.5微米的單絲直徑。按用途不同分為電子紗和工業(yè)紗。
主要用途：電子紗用來織成電子布，用于覆銅板的制造。工業(yè)紗主要用作工業(yè)織物，如防火簾、同步帶、簾子線、編制套管等。
05、方格布
方格布是無捻粗紗平紋織物，經(jīng)紗和緯紗以90°上下交錯(cuò)編織而成，強(qiáng)度在織物的經(jīng)緯方向上。
主要應(yīng)用：手糊。
06、經(jīng)編軸向織物
經(jīng)編軸向織物是將玻璃纖維直接無捻粗紗在多軸向經(jīng)編機(jī)上經(jīng)編而成，經(jīng)、緯紗線按照預(yù)設(shè)角度進(jìn)行一層或多層排列，再用縫編線捆綁而成。
比較常見的角度有0°、90°、45°、－45°，按層數(shù)不同分為單向布、雙軸向布、三軸向布和四軸向布。
由于層與層之間紗線是平行的，沒有交叉，有利于樹脂的流動(dòng)，軸向布常用于閉模工藝中。而且編織時(shí)紗線沒有彎曲，力學(xué)損耗較小，強(qiáng)度更高。沒有明顯的織物印痕，因此制品表面質(zhì)量高。
主要應(yīng)用：真空導(dǎo)入、RTM、手糊、拉擠。
07、短切氈
短切氈是將玻璃纖維原絲短切成一定長度（通常20-50mm），隨機(jī)沉降在輸送帶上，然后用粉劑或乳劑粘接劑將這些短切纖維粘接在一起。
我們通常說的粉劑氈和乳劑氈主要是所用的粘接劑不一樣。粉劑氈比較柔軟，浸透性比較好，但干強(qiáng)度較差，不適合做大件產(chǎn)品，而且容易掉毛，對環(huán)境不友好。乳劑氈偏硬，浸透性較差，但干強(qiáng)度好，不宜撕裂，而且不容易掉毛，對環(huán)境友好。
主要應(yīng)用：手糊、機(jī)制板。
08、縫編氈
縫編氈是將一定長度的短切玻璃纖維原絲，無定向沉降，然后用有機(jī)纖維縫編而成。
對比短切氈的成型，兩者非常相似，唯一的區(qū)別是短切氈用粘接劑將短切原絲粘接，而縫編氈采用的是縫編線。縫編氈的抗拉強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生變形，適用于多種成型工藝。
主要應(yīng)用：拉擠、纏繞、模壓、RTM。
09、復(fù)合氈
通常所說的玻璃纖維復(fù)合氈是由玻璃纖維無捻粗紗作單層或多層平行排列，最外一層復(fù)合短切成一定長度的玻璃纖維紗，用有機(jī)纖維縫制而成。
簡單點(diǎn)理解，就是軸向布+縫編氈。
由于一些制品的特殊要求，市面上也有方格布加短切紗的復(fù)合氈，用于手糊工藝。不過從習(xí)慣上來說，通常提到復(fù)合氈還是指軸向布復(fù)合短切紗。
復(fù)合氈設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以減少鋪層，提高生產(chǎn)效率。層間結(jié)合力好，纖維不易變形，沒有粘結(jié)劑，易浸透。
主要應(yīng)用：真空導(dǎo)入、RTM、手糊、拉擠。
10、閉模氈
閉模氈，又稱為夾芯氈。通常有三層，上下的表面層為玻璃纖維短切紗，中間是PP材質(zhì)的導(dǎo)流氈，通過滌綸線捆綁在一起成為一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)。其中，短切紗是作為增強(qiáng)材料，提供強(qiáng)度；PP氈是在樹脂導(dǎo)入過程中起到快速導(dǎo)流的效果。
因短切紗是非連續(xù)性纖維，強(qiáng)度較差，因此也可以將上下兩層的短切紗替換成軸向布，來滿足制品更高的強(qiáng)度要求。
閉模氈也屬于一種復(fù)合氈，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。能根據(jù)不同的要求，對鋪層進(jìn)行設(shè)計(jì)。導(dǎo)流效果好，常用于閉模工藝。
主要應(yīng)用：RTM、真空導(dǎo)入。
11、連續(xù)氈
連續(xù)氈是以一定號數(shù)的連續(xù)纖維無定向成圈狀分布在網(wǎng)帶上，靠原絲股之間力學(xué)作用及少量粘結(jié)劑結(jié)合而成氈。
連續(xù)氈又分為一步法和二步法。
一步法是從池窯拉絲下來，直接通過漏板下面的成型裝置鋪放成氈。優(yōu)點(diǎn)是能耗低，產(chǎn)量大、成本低，層間結(jié)合力好，均勻性更好。缺點(diǎn)是技術(shù)難度高，基本被歐美壟斷，所以賣得也貴。
二步法則是先拉出原絲，再把原絲通過設(shè)備鋪成氈。需二次加工，能耗比較高，成本也高。層間結(jié)合力差，容易出現(xiàn)粘結(jié)不良的現(xiàn)象，均勻性也較差。國內(nèi)企業(yè)多數(shù)采用的是二步法，2013年九鼎突破“一步法”技術(shù)難關(guān)，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白。
連續(xù)氈的纖維是連續(xù)性的，因此其力學(xué)強(qiáng)度比短切氈好。沒有縫編線，制品表面質(zhì)量好。各向同性，整體性能優(yōu)異，適用于多種工藝。
主要應(yīng)用：拉擠、纏繞、模壓、RTM、真空導(dǎo)入、GMT。
12、玻纖表面氈
表面氈是由玻璃纖維原絲短切成的股紗，經(jīng)過“制漿、成型、浸膠、烘干”而制成的玻璃纖維隨機(jī)均勻分布的紙片狀產(chǎn)品。此種屬濕法工藝，類似造紙工藝，另外還有一種干法工藝。
表面氈在制品表面形成一層富樹脂層，可以提高表面質(zhì)量、耐腐蝕性能和防漏性。
除了玻璃鋼領(lǐng)域，玻璃纖維表面氈還可用于建筑領(lǐng)域，作防水氈、地毯氈、地板氈等。
主要應(yīng)用：手糊、纏繞、模壓、噴射。
13、針刺氈
針刺氈是用刺針對梳理后的短切玻纖氈進(jìn)行針刺，用機(jī)械方法使氈層玻纖之間、氈層玻纖與增強(qiáng)玻纖基布之間纖維相互纏結(jié)，纖網(wǎng)得以加固而制成的氈狀非織造布材料。
針刺氈孔隙率高，具有良好的吸音、減震、耐腐蝕、絕緣、耐高溫、阻燃的性能。
主要應(yīng)用：保溫隔熱、隔音、防火、絕緣。
14、短切原絲
將玻璃纖維紗短切成一定長度的原絲。
主要應(yīng)用：濕法短切（增強(qiáng)石膏、濕法薄氈）、BMC、增強(qiáng)熱塑性塑料（單螺桿機(jī)）。
15、磨碎纖維
磨碎纖維由錘磨機(jī)或球磨機(jī)將短切纖維磨碎而成。用作樹脂的填料以改善表面裂紋現(xiàn)象，降低收縮率，也可用作增強(qiáng)材料。
主要應(yīng)用：澆鑄、RIM（反應(yīng)注射成型）。
看完這15種形態(tài)的玻璃纖維，相信你對它的認(rèn)識又能更進(jìn)一步了。
玻璃纖維作為體量最大的增強(qiáng)材料，應(yīng)用成熟，形態(tài)也比較多。在此基礎(chǔ)上，再去了解其它增強(qiáng)纖維的形態(tài)，就更簡單了。
（作者：長弓俠，來源：復(fù)合材料社區(qū)）
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