國(guó)內(nèi)多元化FRP成型工藝對(duì)玻璃纖維的要求不一,具體到一個(gè)產(chǎn)品來(lái)講,除了采用玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂后保證其足夠的強(qiáng)度外,還要滿(mǎn)足其工藝成型,這里簡(jiǎn)略各種FRP成型工藝用紗的要求。
①?lài)?guó)內(nèi)拉擠FRP產(chǎn)量在12萬(wàn)噸,其中玻璃纖維用量達(dá)到4萬(wàn)噸。無(wú)堿無(wú)捻粗紗是一種最基本的拉擠用增強(qiáng)材料,為拉擠產(chǎn)品提供了優(yōu)異的縱向強(qiáng)度。在生產(chǎn)時(shí),它裹攜著其它增強(qiáng)材料一同進(jìn)入模腔,同時(shí)向大部分增強(qiáng)材料如連續(xù)氈、縫編織物等提供浸漬所需的樹(shù)脂。
拉擠中常用的粗紗為4800TEX,最好是單股紗,這一點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)大型材尤為重要。連續(xù)氈為拉擠產(chǎn)品提供橫向強(qiáng)度,它不能單獨(dú)使用,在粗紗的幫助下才能被拉過(guò)加熱的模具。國(guó)內(nèi)通常使用的為美國(guó)OCF公司的連續(xù)原絲氈,還有南京天明公司連續(xù)氈和丹陽(yáng)中亞公司的連續(xù)單絲氈等。
復(fù)合氈是玻璃纖維多層復(fù)合物,在拉擠工藝中,選擇在0度方向粗紗的基礎(chǔ)上復(fù)合其他各可選方向粗紗及復(fù)合氈,就可以得到預(yù)期力學(xué)性能的制品。表面氈的使用可以提高制品的外觀質(zhì)量,還能提高拉擠速度并降低模具損耗。表面氈根據(jù)用途可以選玻纖氈,也可以是化纖表面。
②SMC是一種用樹(shù)脂浸漬短切玻璃纖維、填料及增稠劑組合的一種預(yù)成型材料。SMC紗要有極好的集束性、及低的溶解性和適當(dāng)?shù)慕感?。紗線集束性好,溶解性低,在SMC片材生產(chǎn)中能被樹(shù)脂垂直穿透;此外,浸潤(rùn)劑膜的硬度和強(qiáng)度高,提高SMC紗的硬挺性,硬挺度一般要大于160mm。在SMC片材壓制中常常出現(xiàn)白絲,主要是浸潤(rùn)劑中成膜劑不可溶/可溶比例低,造成紗的集束性低。克服這種現(xiàn)象是提高成膜劑中不可溶/可溶的比例,要求一般在85/15。
在SMC片材生產(chǎn)中,有時(shí)根據(jù)制品的要求,在制作片材同時(shí)鋪放單向纖維或無(wú)捻粗紗網(wǎng)格布,如榔頭柄、水箱板等。
國(guó)內(nèi)2007年SMC片材總量達(dá)6萬(wàn)噸,需用玻纖達(dá)1.5萬(wàn)噸。汽車(chē)零部件產(chǎn)量占SMC制品總量的三分之一。
③國(guó)內(nèi)BMC產(chǎn)品主要為低壓電氣開(kāi)關(guān)匣、燈罩及市政工程產(chǎn)品,其應(yīng)用面廣量大,產(chǎn)量達(dá)到18萬(wàn)噸左右,短切玻纖用量在5萬(wàn)噸左右。BMC用紗為電氣級(jí)短切纖維,非受力制品用C短切纖維。要求玻纖原始筒烘干后直接短切,原始經(jīng)短切后保持良好集束性,不開(kāi)纖、端面整齊、流動(dòng)性好、抗靜電。BMC用短切紗的纖維長(zhǎng)度一般在3-12mm范圍內(nèi)。
④?chē)?guó)內(nèi)纏繞FRP產(chǎn)品主要是化工管道、貯罐及防腐工程、地埋電纜管、給排水夾砂管等,其產(chǎn)量在50萬(wàn)噸,玻璃纖維用量在25萬(wàn)噸左右。纏繞紗用軟質(zhì)紗,單纖維直徑是(17~24)μm的直接紗,國(guó)內(nèi)合股紗高達(dá)16μm。纏繞管道要求內(nèi)表面光滑,在環(huán)向纏繞同時(shí)提高縱向強(qiáng)度,所以在管芯模具上噴射短切纖維或鋪設(shè)表面氈和單向編織布。為提高纏繞紗的強(qiáng)度,特殊的纏繞纖維用紗采用環(huán)氧乳液或PU乳液。近年來(lái),重慶國(guó)際開(kāi)發(fā)的耐化學(xué)腐蝕的ECR玻璃纖維,其耐酸、耐堿、耐水、耐鹽、耐溫和耐氣候性都比E玻璃強(qiáng),尤其是耐酸性隨環(huán)境溫度的升高優(yōu)勢(shì)更明顯,這為國(guó)內(nèi)FRP防腐工程提供了性能優(yōu)越的增強(qiáng)材料。
⑤國(guó)內(nèi)風(fēng)電業(yè)和FRP造船業(yè)的興起,帶動(dòng)了玻璃鋼成型工藝的改革和提升,傳統(tǒng)的敞開(kāi)式手糊成型工藝在向抽真空灌注成型工藝和低壓力的RTM工藝(LRTM)發(fā)展,從而帶動(dòng)了無(wú)卷曲的強(qiáng)化的玻璃纖維工程織物的產(chǎn)生,這種工程織物包括無(wú)粘合劑、縫編短切連續(xù)原始?xì)?、?fù)合氈,單向、雙軸、雙偏、縱向三軸、橫向三軸、四軸等編織布等,是世界纖維設(shè)計(jì)提出的結(jié)構(gòu)性玻璃纖維增強(qiáng)材料。編織物將各平行的纖維層安置在各元件設(shè)計(jì)需求的負(fù)載方向上;同時(shí)短切氈,纖維帶或其它材料也可加入各層平行纖維之間或其表面,各層的纖維精密編織之后就被固定于同一布匹。這種簡(jiǎn)單的技術(shù)帶來(lái)了極大的益處,可以滿(mǎn)足FRP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳性能的要求。國(guó)內(nèi)航天材料及工藝所、維特克斯復(fù)合材料(常州) 公司常州良春集團(tuán)、重慶國(guó)際、臺(tái)灣重億、常州天馬公司等組織了這種工程材料的編織和供應(yīng)。