在玻璃钢产品设计中,增强材料的选用应充分考虑产品的成型工艺,因为增强材料的种类、铺设方式、含量对玻璃钢制品的性能影响较大,它们基本上决定了玻璃钢制品的机械强度和弹性模量,采用不同增强材料的拉挤制品的性能也有所不同。此外,在满足成型工艺产品性能要求的同时,还应考虑成本,应尽量选择便宜的增强材料。拉挤成型所用增强材料绝大部分是玻璃纤维,在宇航、航空领域、造船和运动器材领域,也使用芳纶纤维、碳纤维等高性能材料。而玻璃纤维中,应用最多的是无捻粗纱。所用玻璃纤维增强材料都采用增强型浸润剂。
1、无捻玻璃纤维粗纱:
用于拉挤成型的无捻玻璃纤维粗纱的性能要求如下:1.不产生悬垂现象;2.纤维张力均匀;3.成束性好;4.耐磨性好;5.断头少,不易起毛;6.浸润性好,树脂浸渍速度快;7.强度和刚度大。
2、玻璃纤维毡:
拉挤成型工艺对玻璃纤维毡的要求如下:1.具有较高的机械强度;2.对于化学黏结的短切原丝毡,黏结剂必须能耐浸胶及预成型时的化学和热作用,以保证成型过程中仍有足够的强度;3.浸润性好;4.起毛少,断头少。为了使拉挤成型玻璃钢制品具有足够的横向强度,必须使用短切原丝毡、连续原丝毡、组合毡、无捻粗纱织物等增强材料。连续原丝毡是目前应用最普遍的玻璃纤维横向增强材料之一,为提高产品外观效果,有时也用表面毡。
3、聚酯纤维表面毡:
聚酯纤维表面毡是拉挤工业新兴的一种增强纤维材料。美国有一种商品名叫Nexus,广泛用于拉挤制品,取代玻璃纤维表面毡,效果很好,成本也较低。采用聚酯纤维表面毡的优点如下:1.可改善制品的抗冲击、耐腐蚀及耐大气老化性能;2.可改善制品的表面状态,使制品表面更加光滑;3.聚酯纤维表面毡的贴覆性能与拉伸性能都比C玻璃纤维表面毡好得多,拉挤过程中不易产生断头,减少停车事故;4.可提高拉挤速度;5.可减轻模具磨损,提高模具的使用寿命。
4、玻璃布带:
在一些特殊拉挤制品中,为满足一些特殊的性能要求,采用了定宽度且厚度小于0.2mm的玻璃布,其拉伸强度、横向强度都非常好。
5、二维织物、三维织物的应用
三维编织技术已成为复合材料工业中最有吸引力、最活跃的技术开发领域。根据载荷要求直接把增强纤维编织成具有三维结构,而形状与它所构成的复合材料制品的形状相同的结构物,三维织物用于拉挤工艺可克服传统增强纤维拉挤成型制品层间剪切强度低、易于分层等缺点,其层间性能相当理想。
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