玻璃纖維(Fiberglass)是一種高性能無機(jī)非金屬材料,由熔融玻璃拉絲制成,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕、絕緣等優(yōu)異特性。其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1...
玻璃纖維(Fiberglass)是一種高性能無機(jī)非金屬材料,由熔融玻璃拉絲制成,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕、絕緣等優(yōu)異特性。其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ,每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。
它是以葉臘石、石英砂、石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石等多種礦石為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的,是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料,種類繁多,優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高,但缺點(diǎn)是性脆,耐磨性較差。通常以單絲、紗線、織物、氈等形式存在。
玻璃纖維的制造工藝
1. 原料配制:將石英砂、石灰石等原料按比例混合。
2. 高溫熔融:在1500℃以上的高溫下熔化成玻璃液。
3. 拉絲成型:通過鉑銠合金漏板高速拉絲,形成連續(xù)纖維。
4. 表面處理:涂覆浸潤劑以增強(qiáng)纖維的柔韌性和與樹脂的粘結(jié)性。
5. 后加工:根據(jù)用途制成紗線、織物、氈等產(chǎn)品。
玻璃纖維的特性
高強(qiáng)度:抗拉強(qiáng)度高于普通鋼材,但密度僅為鋼材的1/4。
耐腐蝕:對酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性。
絕緣性:不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱,是優(yōu)良的電絕緣材料。
輕質(zhì):密度低,適合輕量化應(yīng)用。
耐高溫:可在-60℃至450℃范圍內(nèi)長期使用。
玻璃纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域
1. 建筑領(lǐng)域
GFRP筋:替代鋼筋用于沿海工程、化工廠等腐蝕環(huán)境。
外墻保溫材料:輕質(zhì)、防火、隔熱。
增強(qiáng)混凝土:提高抗裂性和耐久性。
2. 交通運(yùn)輸
汽車輕量化:用于車身板、保險杠、底盤等部件。
軌道交通:用于高鐵車廂、地鐵內(nèi)飾等。
航空航天:用于飛機(jī)整流罩、雷達(dá)罩等。
3. 新能源
風(fēng)電葉片:作為增強(qiáng)材料,提高葉片強(qiáng)度和疲勞性能。
光伏支架:耐腐蝕、輕質(zhì)、使用壽命長。
4. 電子電器
電路板基材:用于FR-4覆銅板。
絕緣材料:用于電機(jī)、變壓器等設(shè)備的絕緣層。
5.環(huán)保領(lǐng)域
過濾材料:用于高溫?zé)煔膺^濾、水處理等。
污水處理:用于制作耐腐蝕的儲罐和管道。
在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下,低空經(jīng)濟(jì)作為新興領(lǐng)域正逐漸嶄露頭角,展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。?a title="玻璃纖維" href="http://ds12min.com/index.php?s=news&c=search&keyword=%E7%8E%BB%E7%92%83%E7%BA%A4%E7%BB%B4" target="_blank">玻璃纖維復(fù)合材料憑借其獨(dú)特的性能優(yōu)勢,成為推動低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵力量,一場由輕量化革命引發(fā)的產(chǎn)業(yè)變革正在悄然興起。
在玻璃纖維復(fù)合材料的成型加工過程中,預(yù)熱烘干工藝是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),其直接影響復(fù)合材料的質(zhì)量與性能。合理的預(yù)熱烘干工藝能夠有效去除材料中的水分和揮發(fā)性物質(zhì),改善樹脂與纖維的浸潤性,提升復(fù)合材料的力學(xué)性能與尺寸穩(wěn)定性。若工藝參數(shù)控制不當(dāng),可能導(dǎo)致材料出現(xiàn)氣泡、分層、固化不完全等缺陷,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量與使用性能。因此,深入研究玻璃纖維復(fù)合材料的預(yù)熱烘干工藝具有重要的理論與實(shí)踐意義。
預(yù)熱烘干工藝原理
玻璃纖維復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中,其原材料(如玻璃纖維、樹脂等)及半成品往往含有一定量的水分和揮發(fā)性物質(zhì)。水分的存在會在復(fù)合材料固化過程中形成氣孔,降低材料的強(qiáng)度和致密性;揮發(fā)性物質(zhì)則可能影響樹脂的固化反應(yīng),導(dǎo)致性能不穩(wěn)定。預(yù)熱烘干工藝基于熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射原理,通過對材料施加一定的熱量,使水分和揮發(fā)性物質(zhì)吸收能量,由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)并逸出材料表面,從而達(dá)到干燥目的。同時,適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理能夠降低樹脂的粘度,改善其對玻璃纖維的浸潤性,增強(qiáng)二者之間的界面結(jié)合力,最終提升復(fù)合材料的整體性能。
關(guān)鍵參數(shù)控制
1. 溫度控制
溫度是預(yù)熱烘干工藝中最為關(guān)鍵的參數(shù)之一。溫度過低,水分和揮發(fā)性物質(zhì)無法有效去除;溫度過高,則可能導(dǎo)致樹脂提前固化、玻璃纖維性能下降等問題。在實(shí)際生產(chǎn)中,需根據(jù)材料的類型和特性,精確設(shè)定預(yù)熱溫度、烘干溫度及升溫速率。同時,要確保設(shè)備內(nèi)溫度均勻性,可通過合理布置加熱元件、優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)。
2. 時間控制
烘干時間的長短直接影響材料的干燥程度和生產(chǎn)效率。時間過短,材料干燥不充分;時間過長,不僅降低生產(chǎn)效率,還可能對材料性能造成損害。因此,需要通過試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐,確定不同材料在特定工藝條件下的最佳烘干時間,并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
3. 濕度控制
設(shè)備內(nèi)的濕度環(huán)境對烘干效果也有重要影響。高濕度環(huán)境會阻礙水分的蒸發(fā),延長烘干時間。在烘干過程中,應(yīng)保持良好的通風(fēng),及時排出設(shè)備內(nèi)的濕氣,維持較低的相對濕度,一般控制在30%-50%為宜。
現(xiàn)有技術(shù)缺陷
玻璃纖維在存放或使用前,因生產(chǎn)環(huán)境因素,玻璃纖維會受潮,不利于玻璃纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)加工。又如預(yù)浸樹脂的玻璃纖維,在進(jìn)入下一工序進(jìn)行復(fù)合材料的混合成型前,需要對玻璃纖維本體內(nèi)預(yù)浸的樹脂進(jìn)行預(yù)熱到一定的工藝溫度,以達(dá)到理想的復(fù)合材料工藝效果。通常,該類玻璃纖維的預(yù)熱通常采用非接觸式的烘箱進(jìn)行輻射加熱,以保證玻璃纖維表面完整性。但溫度均勻不好,其預(yù)熱效果不佳,無法對產(chǎn)品質(zhì)量形成有效保障,同時,熱傳導(dǎo)效率低,能耗浪費(fèi)大。
解決方案
采用電磁加熱輥直接接觸玻璃纖維線束,對其進(jìn)行加熱,達(dá)到其烘干、預(yù)熱的效果。輥體的溫度采用聯(lián)凈獨(dú)立閉環(huán)控制,有效保證工藝需求。
圖片來自上海聯(lián)凈電子科技有限公司
· 快速預(yù)熱:電磁感應(yīng)加熱原理使加熱輥升溫速度快,能在短時間內(nèi)將玻璃纖維復(fù)合材料加熱到工藝所需的預(yù)熱溫度,為后續(xù)烘干等工序做好準(zhǔn)備,提高生產(chǎn)效率。
· 均勻烘干:通過特殊的能量密度分布技術(shù)和閉環(huán)溫度控制系統(tǒng),可使輥體表面溫度均勻性保持在較高水平,如 ±1℃以內(nèi),能讓玻璃纖維復(fù)合材料在烘干過程中各個部位受熱均勻,避免因局部過熱或過冷導(dǎo)致材料性能不一致。
· 精確控溫:可以在很大的溫度范圍內(nèi)精確控制溫度,能根據(jù)玻璃纖維復(fù)合材料的不同特性和工藝要求,將溫度精確控制在合適的數(shù)值,確保材料在預(yù)熱烘干過程中處于最佳溫度環(huán)境,有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能。
· 節(jié)能高效:與傳統(tǒng)的導(dǎo)熱油加熱輥、蒸汽加熱輥相比,電磁加熱輥的熱效率高,能耗可降低 50% 左右,部分行業(yè)節(jié)能率超過 70%。它摒棄了復(fù)雜的加熱設(shè)備和管路設(shè)施,減少了熱量在傳輸過程中的損失,只需要用電,無須其他動力設(shè)施,安裝和使用空間小。
· 清潔環(huán)保:無需導(dǎo)熱油或蒸汽等傳熱介質(zhì),徹底杜絕了介質(zhì)泄露、滲漏、揮發(fā)所帶來的污染和安全隱患,真正實(shí)現(xiàn)無塵清潔生產(chǎn),有利于保持生產(chǎn)環(huán)境的清潔,減少對環(huán)境的污染,也避免了產(chǎn)品被污染的風(fēng)險。
· 維護(hù)簡便:電磁感應(yīng)加熱輥不再需要外置加熱器、復(fù)雜的油路管路、接頭、油泵等一系列配件,故障點(diǎn)大大減少,降低了維護(hù)成本和工人的勞動強(qiáng)度,也減少了設(shè)備的停機(jī)維修時間,提高了設(shè)備的利用率。
電磁加熱輥參數(shù)
圖片來源于上海聯(lián)凈電子科技有限公司
由于玻璃纖維復(fù)合材料加工工藝多樣,不同企業(yè)可能有特殊要求,如特殊的尺寸、溫度范圍、表面處理等,因此選擇能提供定制化服務(wù)的廠家更合適。例如,上海聯(lián)凈的電磁加熱輥為非標(biāo)定制,尺寸范圍為Φ110-600mm×L1600-4000mm,溫度為50-420℃,能滿足多種特殊需求。
市場前景
《中國制造 2025》規(guī)劃將玻璃纖維制品列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一,享受稅收優(yōu)惠、財政補(bǔ)貼等政策扶持。這不僅有助于降低玻璃纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品市場競爭力,還能推動下游應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,為其市場發(fā)展提供廣闊空間。
以上海聯(lián)凈為代表的高分子材料深加工一體化提供商,以創(chuàng)新為魂,以技術(shù)為劍,是中國高端材料領(lǐng)域的破局者,持續(xù)聚焦5G通信、新能源、智能制造三大方向,以技術(shù)輸出帶動中國高端制造品牌走向世界。在5G通信領(lǐng)域,其電磁加熱輥等技術(shù)和產(chǎn)品可滿足5G高頻高速覆銅板所需的專用關(guān)鍵材料的生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了LCP材料、裝備及應(yīng)用技術(shù)全部自主國產(chǎn)化。在新能源領(lǐng)域,為鋰電池等產(chǎn)品的生產(chǎn)提供支持,例如其高精度電磁感應(yīng)壓延輥可以在超高的生產(chǎn)壓力下保持高精度,滿足鋰電池、燃料電池、柔性覆銅板等產(chǎn)品的精度要求。
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