玻璃纤维

玻璃纤维，可以无规排列，压扁成片（称为短切毡）或编织成织物。该塑料基质可以是热固性聚合物基质（最通常基于热固性聚合物，例如环氧树脂、聚酯树脂或乙烯基酯）或热塑性塑料。

它比碳纤维便宜且更具柔韧性，按重量计比许多金属强，具有非磁性、非导电性、对电磁辐射透明，可以模制成复杂的形状，并且在许多情况下是化学惰性的。应用范围包括飞机、轮船、汽车、浴缸和围墙、游泳池、热水浴池、化粪池、水箱、屋顶、管道、覆层、矫形石膏、冲浪板和外门皮。

玻璃纤维的其他通用名称是玻璃纤维增强塑料（GRP），玻璃纤维增​​强塑料（GFRP）或GFK。由于玻璃纤维本身有时称为“玻璃纤维”，因此复合材料也称为“玻璃纤维增​​强塑料”。

与用于绝缘的玻璃纤维不同，要使最终结构坚固，纤维的表面必须几乎完全没有缺陷，因为这样才能使纤维达到千兆帕斯卡拉伸强度。如果一块大块玻璃没有缺陷，那么它的强度就和玻璃纤维一样。但是，在实验室条件之外生产和保持散装材料处于无缺陷状态通常是不切实际的。

玻璃纤维的制造过程称为拉挤成型。适合于增强玻璃纤维制造过程中使用的大炉子逐渐熔化硅石砂、石灰石、高岭土、萤石、硬硼酸钙石、白云石和其它矿物质，直到液体形式。然后将其通过衬套挤出，衬套是非常小的孔（对于E玻璃通常为5至25微米，对于S玻璃为9微米）的束。

然后将这些细丝用化学溶液上浆（涂布）。现在，将单根长丝捆扎成束以提供粗纱。细丝的直径和粗纱中的细丝数量决定了其重量，通常以两种测量系统之一表示：

• 产量，或每磅码数（一磅材料中的纤维码数；因此，数量越少，意味着粗纱越重）。标准产量的例子是225产量，450产量，675产量。
• tex或每公里克数（1 km粗纱的多少克，与产量成反比；因此，较小的数字意味着较轻的粗纱）。标准tex的示例是750tex，1100tex，2200tex。

然后将这些粗纱直接用于复合应用中，例如拉挤成型，长丝缠绕（管），粗纱粗纱（自动粗纱将玻璃切成短段，然后将其滴入树脂射流中，投射到模具表面上） ），或在中间步骤中制造织物，例如短切毡（CSM）（由无规取向的小切口长度的纤维粘合在一起制成）、机织织物、针织织物或单向织物。

短切毡或CSM是玻璃纤维中使用的一种增强形式。它由玻璃纤维组成，它们彼此随机放置并通过粘合剂固定在一起。

它通常使用手工铺层技术进行处理，将材料片放在模具上并用树脂刷洗。由于粘合剂溶解在树脂中，因此浸湿后的材料容易适应不同的形状。树脂固化后，可以从模具中取出硬化产品并进行精加工。

使用短切毡可以使玻璃纤维具有各向同性的面内材料特性。

涂层或底漆应用于粗纱以：

• 帮助保护玻璃丝以进行加工和处理。
• 确保与树脂基体正确粘合，从而允许将剪切载荷从玻璃纤维转移到热固性塑料。没有这种粘合，纤维会在基体中“滑动”，从而导致局部故障。

单个结构玻璃纤维在拉伸和压缩（即沿其轴）上既坚固又坚固。尽管可以假定纤维的抗压能力很弱，但实际上只有纤维的长径比使它看起来如此。即，因为典型的纤维又长又窄，所以容易弯曲。另一方面，玻璃纤维的剪切力较弱-即沿其轴方向。因此，如果可以在优选的方向上xxx地将纤维集合布置在材料内，并且如果可以防止它们在压缩中弯曲，则材料将优选在该方向上坚固。

此外，通过在彼此之上放置多层纤维，使每一层朝向不同的优选方向，可以有效地控制材料的整体刚度和强度。在玻璃纤维中，塑料基质将结构性玻璃纤维xxx性地限制在设计者选择的方向上。对于切碎的绞合毡，这种方向性实质上是整个二维平面。对于机织织物或单向层，可以在平面内更精确地控制刚度和强度的方向性。

玻璃纤维部件通常为薄的“壳”结构，有时在内部填充结构泡沫，如冲浪板一样。该部件可以具有几乎任意的形状，仅受用于制造壳体的模具的复杂性和公差的限制。

材料的机械功能在很大程度上取决于树脂（AKA基体）和纤维的综合性能。例如，在严酷的温度条件下（超过180°C），复合材料的树脂成分可能会失去其功能，部分原因是树脂和纤维的粘合性能下降。但是，GFRP在经历高温（200°C）后仍然可以显示出显着的残余强度。

细丝缠绕是一种主要用于制造开放式（圆柱状）或封闭式结构（压力容器或罐）的制造技术。该过程涉及将细丝在张力下缠绕在阳模上。心轴旋转，同时滑架上的风眼水平移动，以所需的图案铺设纤维。最常见的长丝是碳纤维或玻璃纤维，在缠绕时会涂上合成树脂。一旦将心轴完全覆盖到所需的厚度，树脂就会固化。通常将心轴放置在烤箱中以达到此目的，尽管有时会使用辐射加热器，而心轴仍在机器中旋转。树脂固化后，将芯棒取出，剩下空心的最终产品。对于某些产品（例如气瓶），“心轴”

细丝缠绕非常适合自动化，并且有许多应用，例如无需人工干预即可缠绕和固化的管道和小型压力容器。缠绕的控制变量是纤维类型，树脂含量，缠绕角度，丝束或带宽以及纤维束的厚度。纤维影响最终产品性能的角度。大角度的“箍”将提供周向或“爆裂”强度，而较小角度的图案（极性或螺旋形）将提供较大的纵向拉伸强度。

目前使用这种技术生产的产品包括管道、高尔夫球杆、反渗透膜外壳、桨、自行车叉、自行车轮辋、电源和传输杆、压力容器、导弹外壳、飞机机身和灯柱以及游艇桅杆。

通常以蜡或液体形式的脱模剂被施加到所选择的模具上，以允许从模具中干净地去除成品。树脂—通常为两部分的热固性树脂聚酯，乙烯基或环氧树脂-与它的硬化剂混合并涂在表面上。将玻璃纤维毛毡片放入模具中，然后使用刷子或辊子添加更多的树脂混合物。材料必须与模具相符，并且空气不得滞留在玻璃纤维和模具之间。施加了其他树脂，并可能附加了玻璃纤维板。使用手动压力，真空或滚轴来确保树脂饱和并充分润湿所有层，并清除所有气穴。除非使用高温树脂，否则高温必须在树脂开始固化之前迅速进行，除非高温树脂只有在烤箱中加热零件才能固化。在某些情况下，工件上覆盖有塑料片，并在工件上施加真空以去除气泡并将玻璃纤维压成模具的形状。

的玻璃纤维喷糊工艺类似于手糊成型工艺，但不同之处在于纤维和树脂在模具中的应用。喷涂是一种开模复合材料制造工艺，其中将树脂和增强材料喷涂到模具上。树脂和玻璃可以分开使用，也可以同时从切碎机的喷枪中“切碎”。工人铺开喷雾以压实层压板。然后可以添加木材，泡沫或其他芯材，第二层喷涂层将芯材嵌入层压板之间。然后将零件固化，冷却并从可重复使用的模具中取出。

拉挤成型是一种用于制造坚固轻巧的复合材料的制造方法。在拉挤成型中，使用移交方法或连续辊压方法（与挤出相反，将材料推入模具）将材料拉过成型机。在玻璃纤维拉挤成型中，将纤维（玻璃材料）从卷轴中拉出，并通过将树脂涂覆在纤维上的装置。然后通常将它们热处理并切成一定长度。以这种方式生产的玻璃纤维可以制成各种形状和横截面，例如W或S横截面。