影響玻璃纖維終態拉伸強度的因素

摘 要:本文主要在試驗室測試階段對玻璃影響玻璃纖維拉伸斷裂強度的各因素進行分析，并對各種造成強度降低的因素制定措施。

關鍵詞:玻璃纖維拉伸斷裂強度因素

中圖分類號:TB332文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0013-01

無堿玻璃纖維越來越廣泛的應用在纏繞、拉擠、制作土工格柵等項目上，拉伸斷裂強度是一項重要的衡量玻璃纖維質量的指標。研究生產中的影響因素對指導生產具有重要意義。

經過長期對直接紗拉伸斷裂強度進行跟蹤分析，對各種可能影響拉伸斷裂強度結果的因素進行了簡要分析，并列入主要質量控制點。

1 單絲直徑

由于拉絲品種的不同，單絲直徑有很大區別，相同號數但含有較少根數的粗單絲的原絲比含有根數較多直徑較細的單絲的原絲硬挺些。根據歷年來的測試數據可以從直觀上看到同一玻璃成分和浸潤劑品種的玻璃纖維的拉伸斷裂強度纖維的直徑基本上是單絲直徑越小，則拉伸斷裂強度值越高。而影響到單絲直徑的主要因素就是拉絲機的轉速和漏板溫度。拉絲機機頭速度越快，拉制出的單絲直徑越小。漏板溫度升高，每分鐘從漏板處流出的玻璃液質量亦會增加，在機頭轉速不變的情況下單絲直徑變粗。為了保證穩定的單絲直徑，則需對各品種的拉絲工藝參數進行嚴格控制。

2 環境溫、濕度

在玻璃鋼制造行業，基本上廠房比較空曠，環境溫濕度即為操作時的溫濕度，而在春秋季與夏季(尤其是伏天)環境的溫濕度差異非常大。春季相對濕度一般維持在20%以下，而隨著夏天的來臨，雨水增多，空氣中濕度變大，陰雨天時能達到80%以上。在這兩種極端條件下，紗線的拉伸斷裂強度存在很大區別。如表1是一筒線密度為2400tex的直接紗在不同的濕度下檢測數據。

表1中數據簡單表明了，拉伸斷裂強度會隨著濕度的增加而迅速降低。據微觀分析認為在玻璃表面附近，水分子的帶正電荷的H+離子極其強烈地鍵接在SiO-、AlO-基上，水分子被極化，并且其正電端朝向玻璃表面，負電端朝外，這樣就導致了進一步吸附水分。正是由于這種特性，玻璃纖維表面會吸附空氣中多余的水分子。濕度越大，吸附的水分子數也會越多。研究表明，最外層的吸附水是同“玻璃+水”表面四周的大氣處于平衡狀態。除了最外層，吸附水極其頑強地吸附在玻璃上，除去吸附水需要500℃的溫度。而吸附的多余水分會擴大在拉絲過程中玻璃纖維表面的那些微裂痕，加速了玻璃纖維斷裂的過程。

3 原絲集束性

在每次試驗前，我們會對樣品的集束性進行判斷。相同品種集束性差的產品的拉伸斷裂強度遠遠低于集束性好的產品。集束性好的樣品，整束紗在一股上，在夾具拉伸過程中由于粘結較好，不容易拉斷，所以拉伸斷裂強度高。而集束性差的樣品，會出現分散成幾束或者用手對折直接散開的現象。在拉伸過程中，部分纖維先被拉斷，而后續的纖維也保持不了良好的抗拉伸性能，也會被拉斷。在數據上的表現即是拉伸斷裂強度遠遠低于集束性好的樣品。

4 夾具

本試驗室內采用的是圓弧式夾具，每個夾具上均有兩片相同面積的膠皮，部分錯誤的數據就是出在膠皮上。膠皮為新的時，紗線不容易在膠皮內部打滑，斷裂曲線滿足試驗要求，數據真實可靠。而隨著使用時間的增加，在兩片膠皮中間積聚的玻璃纖維碎屑會使紗線發生打滑現象。斷裂曲線不正常，影響到數據的準確性。為此，應該隔一定時間，用無水乙醇對膠皮進行清理，對破損嚴重的膠皮及時進行更換。

5 人為因素

在試驗室操作過程中，夾具在每次試驗后要進行復位操作，位置不對會使夾具間的有效拉伸長度不同(國標GB/T 7689.5-2001中規定了該種夾具紗線的有效長度為200mm)，過長則測試數據偏小，而過短則數據偏大。

6 其他外在影響

(1)玻璃液中的氣泡或者析晶體均會影響到玻璃纖維強度。研究結果認為當玻璃中存在結晶物時會降低強度，最大降低52%;當存在微小氣泡時，強度降低20%，玻璃液質量對保證纖維強度至關重要。

(2)烘干效果:在玻璃纖維烘干過程中不僅僅是排水的過程，更是浸潤劑在一定溫度下發生聚合交聯的過程，烘干效果好，玻璃纖維表面會形成保護膜，保護其在后續生產中所受的損害程度，表現在數值上就是拉伸斷裂強度高。而烘干效果不好，成膜尚未充分就被外力作用，極易斷裂，表現在數值上就是拉伸斷裂強度低。

7 結語

在玻璃纖維成品階段分析了影響玻璃纖維拉伸斷裂強度的因素。不僅包括了實驗室的溫濕度、設備，還包括了玻璃液質量、拉絲過程、烘干過程等多項影響拉伸斷裂強度的因素。將上述各控制點控制住，那么拉伸斷裂強度自然會得到保證。

參考文獻

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[2]玻璃纖維質量對FRP質量的影響[J].玻璃纖維，2007(3).