多元化GRP成型工藝對增強用玻纖的使用要求
國內多元化GRP成型工藝對玻璃纖維的要求不一,具體到一個產品來講,除了采用玻纖增強樹脂后保證其足夠的強度外,還要滿足其工藝成型,這里簡略各種GRP成型工藝用紗的要求。
①國內拉擠GRP產量在12萬噸,其中玻璃纖維用量達到4萬噸。無堿無捻粗紗是一種最基本的拉擠用增強材料,為拉擠產品提供了優異的縱向強度。在生產時,它裹攜著其它增強材料一同進入模腔,同時向大部分增強材料如連續氈、縫編織物等提供浸漬所需的樹脂。
拉擠中常用的粗紗為4800TEX,最好是單股紗,這一點對生產大型材尤為重要。連續氈為拉擠產品提供橫向強度,它不能單獨使用,在粗紗的幫助下才能被拉過加熱的模具。國內通常使用的為美國OCF公司的連續原絲氈,還有南京天明公司連續氈和丹陽中亞公司的連續單絲氈等。
復合氈是玻璃纖維多層復合物,在拉擠工藝中,選擇在0度方向粗紗的基礎上復合其他各可選方向粗紗及復合氈,就可以得到預期力學性能的制品。表面氈的使用可以提高制品的外觀質量,還能提高拉擠速度并降低模具損耗。表面氈根據用途可以選玻纖氈,也可以是化纖表面。
②SMC是一種用樹脂浸漬短切玻璃纖維、填料及增稠劑組合的一種預成型材料。SMC紗要有極好的集束性、及低的溶解性和適當的浸透性。紗線集束性好,溶解性低,在SMC片材生產中能被樹脂垂直穿透;此外,浸潤劑膜的硬度和強度高,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白絲,主要是浸潤劑中成膜劑不可溶/可溶比例低,造成紗的集束性低??朔@種現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片材生產中,有時根據制品的要求,在制作片材同時鋪放單向纖維或無捻粗紗網格布,如榔頭柄、水箱板等。
國內2007年SMC片材總量達6萬噸,需用玻纖達1.5萬噸。汽車零部件產量占SMC制品總量的三分之一。
③國內BMC產品主要為低壓電氣開關匣、燈罩及市政工程產品,其應用面廣量大,產量達到18萬噸左右,短切玻纖用量在5萬噸左右。BMC用紗為電氣級短切纖維,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,原始經短切后保持良好集束性,不開纖、端面整齊、流動性好、抗靜電。BMC用短切紗的纖維長度一般在3-12mm范圍內。
④國內纏繞GRP產品主要是化工管道、貯罐及防腐工程、地埋電纜管、給排水夾砂管等,其產量在50萬噸,玻璃纖維用量在25萬噸左右。纏繞紗用軟質紗,單纖維直徑是(17~24)μm的直接紗,國內合股紗高達16μm。纏繞管道要求內表面光滑,在環向纏繞同時提高縱向強度,所以在管芯模具上噴射短切纖維或鋪設表面氈和單向編織布。為提高纏繞紗的強度,特殊的纏繞纖維用紗采用環氧乳液或PU乳液。近年來,重慶國際開發的耐化學腐蝕的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,尤其是耐酸性隨環境溫度的升高優勢更明顯,這為國內GRP防腐工程提供了性能優越的增強材料。
⑤國內風電業和GRP造船業的興起,帶動了玻璃鋼成型工藝的改革和提升,傳統的敞開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)發展,從而帶動了無卷曲的強化的玻璃纖維工程織物的產生,這種工程織物包括無粘合劑、縫編短切連續原始氈、復合氈,單向、雙軸、雙偏、縱向三軸、橫向三軸、四軸等編織布等,是世界纖維設計提出的結構性玻璃纖維增強材料。編織物將各平行的纖維層安置在各元件設計需求的負載方向上;同時短切氈,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。這種簡單的技術帶來了極大的益處,可以滿足GRP結構設計最佳性能的要求。