玻璃纖維是目前聚合物基復(fù)合材料中用量最大的增強纖維材料，在復(fù)材屆一直扮演一個非常重要的角色。作為玻璃鋼frp（玻璃纖維增強塑料）的合伙人，在二十世紀30年代末一家叫歐文斯-康寧的公司將玻璃纖維實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。
而另外一個重要的合伙人——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不飽和聚酯樹脂制得一批軍用飛機雷達天線罩，一飛沖天。
自此，玻璃鋼C位出道！
常說的玻璃纖維其實是一個總稱，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，再打包成托盤。
主要應(yīng)用：拉擠、纏繞、編織、增強熱塑性塑料（雙螺桿機）、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，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、機制板、制氈、增強熱塑性塑料（雙螺桿機）、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行沖擊和擾動，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，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、細紗
細紗是指單絲直徑在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°上下交錯編織而成，強度在織物的經(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)編機上經(jīng)編而成，經(jīng)、緯紗線按照預(yù)設(shè)角度進行一層或多層排列，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，軸向布常用于閉模工藝中。而且編織時紗線沒有彎曲，力學(xué)損耗較小，強度更高。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，用有機纖維縫制而成。
簡單點理解，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)計性強，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三明治結(jié)構(gòu)。其中，短切紗是作為增強材料，提供強度；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度要求。
閉模氈也屬于一種復(fù)合氈，可設(shè)計性強。能根據(jù)不同的要求，對鋪層進行設(shè)計。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行針刺，用機械方法使氈層玻纖之間、氈層玻纖與增強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（增強石膏、濕法薄氈）、BMC、增強熱塑性塑料（單螺桿機）。
15、磨碎纖維
磨碎纖維由錘磨機或球磨機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，相信你對它的認識又能更進一步了。
玻璃纖維作為體量最大的增強材料，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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