玻璃纤维通过高温熔融玻璃原料后,利用玻璃液黏度随温度变化的特性,借助漏板或孔管快速拉伸成型,具体流程及关键控制点如下:
一、核心工艺流程
原料熔融
将石英砂、氧化钙、氧化铝、硼酸等原料按比例混合,在1400-1500℃高温下熔化成玻璃液。
熔融后的玻璃液需澄清、均化,去除气泡和杂质,确保成分均匀。
纤维成型
漏板法(主流工艺):
玻璃液从漏板(含数百个微小孔眼)流出,形成液滴。
漏板下方的高速拉丝机通过牵引力将液滴拉伸成连续纤维,直径通常为4-34μm。
漏板温度需准确控制(1100-1300℃),以维持玻璃液黏度稳定,避免纤维断裂或粗细不均。
孔管法(挤压拉丝):
将熔融玻璃液加压通过含多孔的孔管或孔模,直接挤出形成纤维。
适用于生产短切纤维或特殊形状纤维。
涂覆浸润剂
纤维通过集束轮时,涂覆润滑剂、粘合剂和偶联剂组成的浸润剂。
浸润剂作用:保护纤维免受磨损、增强纤维与基体材料的粘结力、防止静电积累。
卷绕与收集
涂覆后的纤维经高速卷绕机卷绕成原丝筒,或直接切断成短切纤维。
卷绕速度可达1000-6000m/min,需与拉丝速度匹配以避免纤维断裂。
二、关键控制参数
温度控制
漏板温度:直接影响玻璃液黏度。温度过高会导致纤维变粗或断裂,温度过低则黏度过大,拉丝困难。
炉内温度:需保持稳定,避免局部温度波动导致纤维质量不均。
拉丝速度
拉丝速度与漏孔直径、液面高度、温度等参数相关。速度越快,纤维直径越细,但需避免超过纤维拉伸*限。
典型拉丝速度范围:1000-6000m/min。
漏嘴直径
漏嘴直径越大,流量增加,纤维直径变粗,产量提高。
纤维直径与漏嘴直径的平方成正比,通常漏嘴直径在1-2.5mm之间。
浸润剂配方
根据纤维用途选择纺织型(用于有捻制品)或强化型(用于无捻制品)浸润剂。
浸润剂需均匀涂覆,以确保纤维表面质量。
三、工艺优势与挑战
优势
高 效生产:连续拉丝工艺可实现大规模自动化生产,单线年产能可达数万吨。
纤维质量稳定:通过控制温度、速度和漏嘴参数,可生产直径均匀、强度高的纤维。
成本低:相比其他成型工艺(如手糊、喷射成型),拉丝工艺能耗和原料浪费较少。
挑战
设备精度要求高:漏板、拉丝机等设备需高精度制造,以避免纤维断裂或直径波动。
温度控制难度大:炉内温度需均匀稳定,否则易导致纤维质量不均。
浸润剂涂覆均匀性:浸润剂需均匀覆盖纤维表面,否则会影响后续复合材料性能。
四、应用场景
连续玻璃纤维:用于增强塑料(如玻璃钢)、编织织物、电子绝缘材料等。
短切玻璃纤维:用于混凝土增强、摩擦材料、隔音材料等。
特种玻璃纤维:如高硅氧纤维(耐高温)、低介电损耗纤维(电子封装)、防辐射纤维(核工业)等。
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