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    玻璃鋼

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    玻璃鋼(美式英語)或fiberglass(英聯邦英語)是一種常見的使用玻璃纖維纖維增強塑料。 纖維可以隨機排列,壓平成稱為短切原絲氈的片材,或編織玻璃布。 塑料基質可以是熱固性聚合物基質——最常見的是基于熱固性聚合物,例如環氧樹脂聚酯樹脂乙烯基酯樹脂——或熱塑性塑料

    它比碳纖維更便宜、更靈活,按重量計比許多金屬更堅固、非磁性、不導電、對電磁輻射透明、可以塑造成復雜的形狀,并且在許多情況下具有化學惰性。 應用包括飛機、船只、汽車浴缸和外殼、游泳池熱水浴缸、化糞池、水箱、屋頂管道、覆層、矯形鑄件、沖浪板和外部門皮。

    玻璃纖維的其他常見名稱是玻璃纖維增強塑料 (GRP)、玻璃纖維增強塑料 (GFRP) 或 GFK(來自德語:Glasfaserverst?rkter Kunststoff)。 由于玻璃纖維本身有時也被稱為玻璃纖維,因此復合材料也被稱為玻璃纖維增強塑料(FRP)。 本文將按照慣例,玻璃纖維是指完整的纖維增強復合材料,而不僅僅是其中的玻璃纖維。

    碳纖維增強聚合物是一種類似的復合材料,其中增強材料是碳纖維。

    歷史

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    玻璃纖維的生產已有數百年歷史,但最早的專利于 1880 年授予美國的普魯士發明家 Hermann Hammesfahr(1845-1914 年)。

    玻璃原絲的大規模生產是在 1932 年意外發現的,當時歐文斯-伊利諾伊州的研究員 Games Slayter 將壓縮空氣射流對準熔融玻璃流并生產出纖維。 這種生產玻璃棉的方法的專利于 1933 年首次申請。歐文斯于 1935 年加入康寧公司,歐文斯科寧采用該方法于 1936 年生產其獲得專利的玻璃纖維(拼寫為一個 s)。最初,玻璃纖維是 一種含有大量氣體的纖維玻璃棉,使其可用作絕緣體,尤其是在高溫下。

    杜邦公司于 1936 年開發了一種適合將玻璃纖維與塑料結合以生產復合材料的脂。 現代聚酯樹脂的始祖是 1942 年的 Cyanamid 樹脂。那時使用的是過氧化物固化系統。 隨著玻璃纖維和樹脂的結合,材料中的氣體含量被塑料所取代。 這將絕緣性能降低到塑料的典型值,但現在復合材料首次顯示出巨大的強度和作為結構建筑材料的前景。 許多玻璃纖維復合材料繼續被稱為玻璃纖維(作為通用名稱),該名稱也被用于含有氣體而不是塑料的低密度玻璃棉產品。

    Owens Corning 的 Ray Greene 因在 1937 年生產出xxx艘復合材料船而受到贊譽,但由于所用塑料的脆性,當時沒有進一步推進。 據報道,1939 年俄羅斯建造了一艘塑料材料的客船,美國建造了飛機的機身和機翼。 xxx輛采用玻璃纖維車身的汽車是 1946 年的 Stout Scarab 原型車,但該車型并未投入生產。

    纖維

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    與用于絕緣的玻璃纖維不同,為了使最終結構堅固,纖維的表面必須幾乎完全沒有缺陷,因為這可以使纖維達到千兆帕的拉伸強度。 如果大塊玻璃沒有缺陷,它的強度將與玻璃纖維一樣; 然而,在實驗室條件之外生產和保持無缺陷狀態的散裝材料通常是不切實際的。

    制作

    制造玻璃纖維的過程稱為拉擠成型。 適用于增強材料的玻璃纖維制造工藝是用大型熔爐將硅砂、石灰石、高嶺土、螢石、硬硼酸石、白云石等礦物逐漸熔化,直至形成液體。 然后通過襯套(噴絲板)擠出,這些噴絲板是一束非常小的孔(無堿玻璃的直徑通常為 5-25 微米,S 玻璃的直徑通常為 9 微米)。

    玻璃鋼

    然后用化學溶液對這些細絲進行上漿(涂覆)。 單根長絲現在被大量捆扎起來以提供粗紗。 細絲的直徑和粗紗中細絲的數量決定了它的重量,通常用兩個測量系統之一表示:

      • 產量,或每磅碼數(一磅材料中纖維的碼數;因此數字越小意味著粗紗越重)。 標準產量的例子有 225 產量、450 產量、675 產量。
      • tex,或克每公里(1 公里粗紗的重量是多少克,從產量倒過來;因此數字越小意味著粗紗越輕)。 標準特克斯的例子有 750tex、1100tex、2200tex。

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