玩转玻璃纤维，看这篇就够了！

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2017-12-16 环球过滤分离技术网


一、什么是玻璃纤维？

二、玻璃纤维的结构与组成

三、玻璃纤维的性能

四、玻纤增强的生产工艺

五、玻纤表面处理

一、什么是玻璃纤维？

它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成，其主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤维价廉、工艺成熟、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。其分类如下：

1. 以单丝直径分类

类别	单丝直径
粗纤维	30um
初级纤维	大于20um
中级纤维	10-20um
高级纤维	3-10um（纺织纤维）
超细纤维	小于4um

一般，5-10um的纤维作为纺织制品用；10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。

2. 以玻璃原料成分类（一般以不同的碱金属含量来区分）

类别	特点
无碱玻璃纤维（E玻璃纤维）	碱金属氧化物含量<0.05%，化学稳定性、电绝缘性、强度好，主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等
中碱玻璃纤维（C玻璃纤维）	碱金属氧化物含量11.5-12.5%，含碱量高，不能用作电绝缘材料，其化学稳定性和强度尚好，一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可用作酸性过滤布、窗纱基材等（成本较低，用途较广）
高碱玻璃纤维（A玻璃纤维）	碱金属氧化物含量>15%，如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纤维均属此类。可用作蓄电瓶的隔离片、管道包扎布和毡片等防水、防潮材料。
特种玻璃纤维（S玻璃纤维）	由纯镁铝硅三元组成的高强度玻璃纤维（S-glass），主要包括镁铝硅系高强高弹玻璃纤维、硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维、含铅纤维、高硅氧纤维、 石英纤维等。

玻璃纤维中的碱金属氧化物到底是什么呢？一般指氧化钠、氧化钾。碱金属氧化物是普通玻璃的主要组成之一，主要是降低玻璃的熔点；其含量越高，玻璃纤维的化学稳定性、电绝缘性能、强度都会相应的下降。

二、玻璃纤维的结构与组成

1. 玻璃纤维的特点

玻璃和玻璃纤维的共性：各向同性，无固定熔点，亚稳定性，性质变化的连续性，可逆性。

2. 玻璃纤维的组成

玻璃纤维的化学组成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。这些物质对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用。

三、玻璃纤维的性能

1. 物理性能

a. 外观：光滑，圆柱形。纤维之间抱合力小，影响了与树脂的复合效果。但光滑表面对气体和液体通过的阻力小，所以制作过滤材料较理想。

b. 密度：2.5左右，主要取决于玻璃的成分。某些特种玻璃，如石英玻璃纤维，高硅氧玻璃纤维等，其密度较低，仅为2.0-2.2g/cm3；含有大量重金属氧化物的高模GF，密度可达2.7-2.9g/cm3。（进改性塑料群请加微信 3392464359）　

2. 力学性能

玻璃纤维的组成不同，性能也不同。一般采用含碱金属氧化物2%以下的无碱玻璃纤维对热塑性塑料进行增强改性。另外，玻璃纤维的强度还与长度、直径有关，如同样直径下，长度为5毫米、90毫米时，平均拉伸强度分别为1500、760Mpa；而在同样长度下,直径为12.5μm、5μm时，拉伸强度分别为1200MPa、2500MPa。下表列举了各种玻璃纤维的性能。

3. 化学性质

GF与Glass相比，由于具有较大的比表面积，因此受介质侵蚀度剧烈。GF对除HF、浓碱、H3PO4以外的化学药品及有机溶剂具有良好的化学稳定性。影响GF化学稳定性的因素如下：

（1）玻璃纤维的化学组成

无碱玻纤：耐酸性差，耐水性较好

中碱玻纤：耐酸性好，耐水性差

（2）温度

在100℃以下，温度每升高10℃，纤维在介质侵蚀下的破坏速度增加50%～100％。

四、玻纤增强的生产工艺

1. 坩埚法拉丝工艺

生产工艺由制球和拉丝两部分组成整个拉丝过程中加球和拉丝温度控制是由自动控制装置来完成。

2. 池窑漏板法拉丝工艺

池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：

（1）省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；

（2）池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；

（3）易实现自动化；

（4）适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；

（5）生产的废纱便于回炉。

五. 玻纤表面处理

方法	特点
后处理法	凡是使用纺织型浸润剂制得的玻璃纤维及织物，在用于制作玻璃钢之前原则上都采用此法进行表面处理。 分两步进行：首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺，使玻璃纤维表面被覆上一层处理剂。 特点：处理的各道工序都需要专门的设备，初投资较大，玻璃纤维强度损失大．但处理效果好，比较稳定．是目前国内外最常使用的处理方法。
前处理法	适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结，将化学处理剂加入到浸润剂中。 与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。 缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技术问题，目前尚需进一步研究。
迁移法	迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的“迁移”作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。

六. 全球20家玻纤生产知名企业

玻纤产业链中，玻纤生产及供应市场还处于巨头垄断格局。OC、PPG、JM、巨石、重庆国际、泰山等六大企业仍占据着全球近80%的玻纤产能。其中，芬兰Ahlstrom玻璃纤维无纺布及织物业务已被OC收购；而PPG的战略方向是涂料，玻纤已经从亚太撤出。目前，国内的巨石、泰山、重庆国际的总产能大概是250万吨/年，约占市场份额的70%；而威远、山东玻纤、邢台金牛的产能均未超过50万吨。（进改性塑料群请加微信 3392464359）　

下面，我们看看这20家玻纤企业（排序不分先后）。

1. 美国欧文斯·科宁OwensCorning

欧文斯科宁（OC）公司是一家生产建筑材料和玻璃纤维复合材料的跨国公司，全球销售额逾50多亿美元。作为玻璃纤维生产技术的发明者，欧文斯科宁已在中国的上海设立了亚太区中心，采用当今国际最先进的离心法生产技术，在上海、广州、鞍山、武汉、天津投产了五家玻璃棉工厂。最令同行企业头疼的是，OC玻纤的质量好，并且价格不高！

2. 美国PPG工业公司PPGIndustriesInc

PPG创建于1883年，是一家领导全球的多元生产商，主要供应全球玻纤、涂料、玻纤与各种化学品。PPG 是世界排名领先的连续拉丝玻纤制造商之一。主要应用于电子、热塑、热固与一般工业市场。全球不少的玻纤企业，都是采用PPG技术，特别是台湾的企业，国内的不少企业也是。但未来PPG有可能完全退出玻纤市场，因为PPG重心转移到了涂料。

3.佳斯迈威

JM成立于1858年，总部位于美国的丹佛市，经过148年的发展，已经成为一个在北美、欧洲和亚洲设有数十家生产基地，拥有近万名员工的跨国集团。公司主要产品为玻璃纤维及其衍生产品、聚酯长纤无纺布等。佳斯迈威公司于2016年2月29日曾宣布，对位于田纳西州埃托瓦的玻璃纤维厂进行扩产，以应对热塑性复合材料对玻璃纤维需求的增长。

4.中国巨石集团

巨石集团是全球最大的玻纤纤维专业制造商，作为世界玻纤的领军企业，巨石集团现有总资产180亿元，员工总数8000人，玻纤生产力超过100万吨，目标为120万吨。拥有浙江桐乡、江西九江、四川成都、国外埃及丶美国五个生产基地。前不久，在美国投资3亿美元建立一个年产8万吨玻纤生产基地。长玻纤产品牌号：362J、362K、352B。

5.泰山玻璃纤维有限公司

泰山玻璃纤维有限公司是以玻璃纤维及其复合材料为主业的国有大型企业，隶属于中国中材集团有限公司的全资子公司。泰山玻纤于1997年建成国内首条万吨级池窑拉丝生产线，经过十几年的发展，目前玻纤及制品总量已达到54万吨/年，目标为70万吨。为全球五大、中国三大玻璃纤维制造企业之一。长玻纤产品牌号：T635B、T635C、TCR735、TCR738、TCR739。

6.重庆国际复合材料有限公司

CPIC成立于1991年，前身是1971年成立的重庆玻璃纤维厂，1999年云天化进入，现由云天化集团有限责任公司主要控股,拥有总资产超过100亿元，员工总数6000余人。公司分别在重庆、上海、珠海、常州以及海外的巴西、巴林建有生产基地，玻纤年产能突破60万吨，玻纤布年产能达到1.5亿米。 生产规模居全国第二、全球第四。长玻纤产品牌号：LFT-PP适用：4305PM与4305N；LFT-PA适用：4301R；LFT-D：4305D；通用型：4300A等。

7.四川威玻新材料集团有限公司

四川威玻新材料集团有限公司始建于1957年，拥有总资产30亿元、员工3000余人，是中国第四大、世界第八大玻璃纤维专业制造商、四川华源是其下的公司。企业年生产无碱玻纤纱17万吨，玻纤织物40000吨，玻纤复合材料20000吨，高硅氧玻璃球及纤维10000吨，改性工程塑料5000吨。长玻纤产品牌号：EW758与EW768。

8. 山东玻纤集团股份有限公司

山东玻纤集团股份有限公司是于2013年12月改制成立的国有控股的股份制公司，拥有中碱纤维、ECR高性能纤维、ECER改性纤维、玻璃纤维装饰壁布、单丝涂塑平织窗纱、电子级玻纤毡、连续毡七大类近300多个品种的产品体系，玻璃纤维设计总产能25万吨，织物总产能2.3亿平方米；其中中碱池窑拉丝和ECR高性能玻璃纤维生产规模全国第一，玻纤壁布的生产规模全国第一。

9.四川省玻纤集团有限公司  

四川省玻纤集团有限公司（原四川省玻璃纤维厂）是1968年由上海内迁到德阳的三线企业。公司是西南地区玻璃纤维产业集群的奠基者、发展者、带动者。公司资产总额13亿元，公司年产各种玻璃纤维纱4万吨，各种玻璃纤维布1亿米，复合材料300吨，光学玻璃600吨，主营玻璃纤维纱和玻璃纤维布（各型电工绝缘布、电子级玻纤布、环保过滤布、特种工业织物布等）同时兼营功能性复合材料、光学材料等多种产品的集团化公司。公司产品已广泛应用于电子、电器、环保、建筑、航空航天、国防军工等高新技术领域。

10.中材金晶玻纤有限公司

中材金晶玻纤有限公司成立于2004年1月18日，是由中国中材股份有限公司与山东金晶科技股份有限公司合资设立，注册资本20396万元人民币，公司拥有池窑拉丝生产线两条，2006年与美国PPG公司各出资50%合资成立了淄博中材庞贝捷金晶玻纤有限公司，一期已完成投资7950万美元，并成功引进PPG世界一流玻纤生产技术，产能达到60000吨/年。第三条池窑拉丝生产线预备建设中，届时总产能将达到12万吨。拥有玻璃纤维湿法薄毡生产线两条，年生产能力1.5亿平方米，产品品种达几十个。