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玻璃纤维涂层织物的技术与应用

发布时间:2019-06-29 10:48 点击次数: 来源:未知
信息摘要:
涂层织物是在织物的表面涂覆一层涂层材料, 达到改变织物的性能的效果。织物可以是天然纤维织物、合成化学纤维织物以及无机纤维织物等。 …

—、概述
涂层织物是在织物的表面涂覆一层涂层材料, 达到改变织物的性能的效果。织物可以是天然纤维织物、合成化学纤维织物以及无机纤维织物等。涂层材料可以是有机及合成高分子材料、无机非金属材料和金属材料等。

    可以依据不同的性能要求, 通过涂层可以改善织物的性能以达到不同的应用效果。

二、玻璃纤维的特点
玻璃纤维具有耐温、阻燃、耐腐蚀、强度高、电绝缘性及拉伸强度高、相对伸长率小等优点及化学稳定和弹性摸量高等特性。但相对来说它的耐磨性及耐屈性差, 耐温性超过后它的强度损失大, 化学稳定性的局限性大, 这些是它的致命缺点。

    玻璃纤维涂层织物就是充分发挥玻璃纤维固有的性能特点, 同时采用涂层材料以进一步提高玻璃纤维织物的性能或赋予玻璃纤维织物新的性能, 满足各种应用领域的需求。
织物的涂覆预处理一般两种方式:
1.针对涂层材料的性能使用专用浸润剂进行拉丝、织造, 直接应用于涂覆。
2.玻璃纤维织物经脱蜡、表面处理后应用于涂覆。
以上两种方式各有利弊, 应根据实际情况选用。

三、常用涂层材料的特性
1.硅橡胶(Silicon Rubber)
硅橡胶近几年发展迅速, 应用领域越来越广, 使用温度范围为至-70°C至350°C,耐候、耐老化性
能好, 可使用一、二十年而性能不变, 同时还具有优良的绝缘、疏水、不粘等优良性能。
高温硫化硅橡胶, 是以过氧化物为硫化剂的高温硫化成型的品种, 是目前产量最大, 价格较低的一个通用品种, 对涂覆胶料配制有一定的要求。
室温硫化硅橡胶, 分单组份和双组份或多组分室温硫化两种。单组份是从密闭状态接触空气及水分后, 在室温状态下硫化。双组份及多组份是各组分混合均勻后’ 在室温硫化。室温硫化硅橡胶价格较低, 但涂覆工艺的控制比较困难, 室温状态下, 胶体粘度变化较大, 处理不当甚至提前硫化无法涂覆。
液体硅橡胶, 又称双组份加成性硅橡胶, 这类胶具有流动性好, 硫化快, 可以浇注成型可以注射成型。液态桂胶可以常温固化, 也可以高温固化。髙温固化的可以在数秒钟内完成固化过程。是理想的玻璃纤维织物涂层剂, 强度高, 外观平整。

    2.硅树脂(Silicon Resin)

硅树脂具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷, 兼具有机树脂及无机材料的双重特性, 具有独
特的物理化学性能。
其主要应用于电气绝缘漆, 具有优良的耐热、耐寒、耐候、憎水等特性, 可获得无色透明
且有良好粘接性、耐磨性及防潮憎水性能。

3.聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙餘具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性, 对大多数化学药品和溶剂, 表现出惰性、能耐
强酸强碱、水和各种有机溶剂; 电绝缘性、阻燃性能优异, 具有良好的抗老化能力; 表面张力小,
不粘附任何物质; 能在: -180°C至250°C的温度下长期工作。涂覆一般釆用聚四氟乙烯乳液浸渍涂覆和采用聚四氟乙烯膜热压复合两种方式。

4.聚偏氟乙烯(PVDF)

聚偏氟乙烯常态下为半结晶高聚物, 具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性; 优良的耐磨性、柔籾性、很髙的抗涨强度和耐冲击性强度; 优良的耐紫外线和高能辐射性; 具有较强
的疏水性。一般将用溶剂溶解加入辅剂后进行涂覆。

5.聚丙稀酸酯(Polyacrylate)

聚丙烯酸酯由于其高分子链的柔顺性, 它们的玻璃化温度较低, 能形成光泽好而耐水的膜, 粘合牢固, 不易剥落, 在室温下柔韧而有弹性, 耐候性好, 但抗拉强度不高。现在改性聚丙烯酸酯的研究与应用十分活跃。
聚丙烯酸酯一般釆用溶液和乳液两种方式涂覆。

6.VAE乳液(也称EVA)

VAE乳液是醋酸乙烯一乙稀共聚乳液的简称, 是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料, 与其它辅
料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。具有良好的柔韧性、耐碱性、耐紫外光老化、相容性
好( 易添加各种助剂)、粘结性和成膜性好。

7.聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯(PVC) 糊树脂属于聚氯乙烯树脂的一个产品分枝。由于其成糊性能优良, 以及分散
性能良好。可适用于涂布、浸渍、喷涂、发泡等加工工艺, 广泛应用于人造革、装饰材料、地板革、
墙壁纸、工业用输送带、运动场地、涂料、粘合剂、玩具、医用一次性手套、口用装饰材料、电器
仪表和电工工具等诸多材料和制品领域。改性聚氯乙烯可应用于一些有特殊要求的领域。

8.聚氨酯(PU)

聚氨酯涂层剂是应用历史悠久, 发展迅速的涂层材料的种类, 它的优势在于: 涂层柔软并有弹
性; 涂层强度好, 可用于很薄的涂层; 涂层多孔, 具有透湿和通气性能; 耐磨, 耐湿, 耐干洗。其
不足在于: 成本较高; 耐气候性差; 遇水、热、碱要水解。

9.氯丁橡胶(Neoprene)

氯丁橡胶是由氯丁二烯为主要原料进行聚合而生产的合成橡胶, 被广泛应用于抗风化产品、粘
胶鞋底、涂料和火箭燃料。
玻璃纤维涂覆可涂覆氯丁橡胶胶乳和氯丁橡胶溶液两种。

10.酚醛树脂(PF)

酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能及绝缘性能。主要用于生产压塑粉、层
压塑料、绝缘材料、耐腐蚀涂料、日用装饰品( 隔音、隔热材料) 等。

11.聚酰亚胺(PI)

聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一, 耐高温达400°C 以上, 长期使用温度范围-200°C至300°C,无明显熔点, 高绝缘性能。广泛应用于耐高温涂层和绝缘涂层。

  12.蛭石(Vermiculite)

蛭石是一种天然、无毒的矿物质, 蛭石片经过高温焙烧其体积可迅速膨胀倍6-20倍, 膨胀后的
比重为60-180kg/m³,具有很强的保温隔热性能, 蛭石涂层玻璃纤维可明显提高涂层织物的耐温性
能。利用蛭石的离子交换的能力, 制备成稳定的悬浮体进行涂覆。

13.其它涂层

可涂覆导电石墨制成导电玻璃纤维织物;
涂覆金属氧化物可改变玻璃纤维的性能, 可提高织物的耐温性等性能, 涂覆纳米级金属氧化物
制成具有光催化性能的玻璃纤维织物等。
采用镀膜技术涂覆金属单体, 可制成各种功能性玻璃纤维织物( 镀银制成抗菌织物等)。

四、涂覆工艺简介
玻璃纤维织物根据应用需求可进行不同组织结构的设计, 平纹、缎纹、斜纹、经编、纬编、单
向织物在涂覆生产过程中都得到了很好的应用。根据产品的性能要求, 可釆用不同的涂覆工艺。

1、浸渍工艺
将涂层材料制成粘度较低的胶浆, 玻璃纤维织物在胶槽内与胶浆充分浸润, 经加热固化、收卷。

 

浸渍工艺示意图
 
 

 

浸渍工艺示意图

    浸渍工艺特点, 玻璃纤维织物和涂层材料能充分浸渍, 胶体同玻璃纤维织物的结合紧密, 附着力好。对密封性及附着性能要求高的产品,一般采用此工艺。
建议涂层配方尽量减少有机溶剂使用。

    2、刮涂工艺
刮涂工艺是指涂层胶体和玻璃纤维织物一起通过刮刀与涂覆辊的间隙进行涂覆的工艺。通过调节刮刀与涂覆辊的间隙, 调整刮刀的形状及角度等可以调节涂覆量和涂覆产品的表观性能, 同时也会对涂层材料与玻璃纤维织物的附着力产生影响。为克服玻璃纤维织物表面的疵点对涂覆产品的影响, 也可以首先在载体上进行涂覆, 然后同玻璃纤维织物复合后, 进入烘箱, 高温硫化后。载体分离, 得涂覆品。

刮涂工艺示意图
 
 
刮涂工艺示意图

 

    刮涂工艺特点, 生产效率高, 涂层均匀稳定, 可以通过转移涂层的方法赋予产品表面特有的性
能( 高光、亚光、压花等。是应用最广泛的工艺。

刮涂工艺溶剂的使用量较少, 有时甚至可以不用溶剂。需双面涂覆时, 可采用多涂头机组或进
行多次涂覆。

    3、压延工艺
利用三辊或四辊压延机将涂层材料压延形成薄片, 通过加压同玻璃纤维织物进行复合, 形成单
面或双面的玻璃纤维涂层织物半成品, 经鼓式硫化机、平板硫化机或硫化罐进行硫化的工艺。

 

压延工艺示意图
 
 

 

压延工艺示意图

    压延工艺特点, 适用涂层量大的制品, 涂层均勻。可以通过改变鼓式硫化机的钢带或平板硫化机的模具改变产品的花纹和光洁度。
产品生产过程不使用溶剂, 对环境无影响。生产材料成本低。产品的表观性能更接近于橡胶,但生产效率相对较低。

    4、复合工艺
复合工艺一般分为无胶黏剂复合工艺和有胶黏剂复合工艺。
无胶黏剂复合工艺是通过热压对辊将半硫化的涂层材料胶片同玻璃纤维织物进行热压硫化复合。
有胶黏剂复合工艺是通过胶黏剂, 将硫化或半硫化的涂层材料胶片, 在对辊的压力下进行热压粘结复合得涂覆产品。

 

复合工艺示意图
 
 

 

复合工艺示意图

    复合工艺特点, 涂层材料的涂覆量由胶片决定, 产品质量稳定, 生产效率高。可通过改变对辊
的表面状态, 实现产品的表观质量要求。

    5、其它工艺
单纱涂覆织造工艺: 首先将玻璃纤维纱线进行涂覆, 然后再织造形成织物。关键技术在于纱线涂覆后一定要能满足织造工艺的要求。
喷涂工艺, 将涂层材料制成胶浆, 通过喷枪喷涂在玻璃纤维织物表面, 经硫化后的制成。可制成多彩及立体感的涂覆制品。
挤出涂覆工艺, 用螺杆挤出机将涂层材料均匀地挤在玻璃纤维织物表面, 经滚压、硫化后得制品。生产效率高, 是近期发展的一个新趋势。

根据产品的性能要求, 可以对以上几种基本工艺进行组合和改进, 形成具有特定功能的生产线。

    五、玻璃纤维涂层织物的应用
    1、在建筑装饰领域的应用
玻璃纤维涂覆制品在建筑装饰领域主要应用于包括家庭、公共场所( 宾馆、医院、学校、办公室及各种商业场所) 等。应用的范围包括: 墙布、遮阳及光功能膜制品等。
1)、墙布
以玻璃纤维膨体纱或毛纱织造的玻璃纤维织物, 经涂覆处理后, 已广泛的应用于家庭及公共场所墙布, 它具有以下特点:
    ●阻燃, 完全达到建筑的消防防火的要求。
防水, 可以用水直接清洗。
易染色, 并可以重复上色更新。
可引入功能性涂层达到特定功能( 杀菌、空气净化等)
有较强的层次感

2)、遮阳及光功能膜制品主要应用

玻璃纤维织物涂覆遮盖率高、且燃的涂层材料后, 可以应用于百叶窗、窗帘布以及室外的遮阳布等。它具有:
阻燃完全达到建筑的消防防火的要求。
尺寸稳定, 不会随时间产生尺寸的变化。
參耐候性好, 使用寿命较一般化纤制品大幅提高。
染色性好, 可制成各种颜色的制品。
层次感强, 通过织物结构和涂覆材料性能的改变, 形成不同的视觉效果
光功能膜制品是指, 利用涂覆织物对光的漫反射的效果应用于装修及装饰领域。一般采用具有一定透光效果的涂层材料涂覆玻璃纤维织物制成光功能膜制品。
玻璃纤维涂覆织物现在已成功应用于投影屏幕布。

    2、玻璃纤维膜结构材料的应用

以超细玻璃纤维( 单丝直径3.5um)织物经涂覆改性硅橡胶或聚四氟乙烯作为膜结构建筑的膜材料, 在大型的体育场馆、展览中心、会议中心、各种临时性的建筑、大跨度的厂房、仓库等建筑上己得到了广泛的应用。
玻璃纤维膜结构材料的特点:
自重轻, 造价相对较低
减少能源消耗
造型优美、富有时代气息
施工速度快
使用安全可靠
自清洁性及耐老化性能好
结构跨度大
良好的抗震抗灾性
最适合可幵启式屋盖结构, 轻盈的膜结构屋盖, 比传统结构更易实现屋盖的开与合, 更易使人类接近自然。

 

体育场玻纤制品使用场景
 
 

 

玻璃纤维膜结构材料在体育场的应用

    3、过滤材料
玻璃纤维过滤材料是在不同结构的玻璃纤维织物表面涂覆或复合不同涂层材料, 满足过滤材料的性能要求。

    4、在防火制品的应用

涂覆玻璃纤维织物在防火制品的应用是最广泛的, 也是最成熟的。通过调整涂覆品种和上胶量,可以制成在不同领域应用的防火制品。
1)、防火毯
防火毯的功能是当发生火灾时, 可以用防火毯进行覆盖灭火。当火势扩大时, 人员可以包覆防火毯进行逃生。
它具有:
使用方便灵活。
防火、阻燃性能优良。
环境友好。
2)、防火防烟帘的应用
防火防烟帘的作用是当建筑物内局部发生火灾时, 防火防烟能同消防控制系统联动, 迅速对发生火灾的区域进行隔离, 防止明火及烟雾的扩散与蔓延。目前大型的展览馆、会议中心己大量的采用。
它具有:
安装灵活方便
阻燃、无烟
可对大面积区域进行分隔处理
救援方便

 

防火布防火帘展览中心
 
 

 

防火防烟帘在展览馆中的使用

    3 ) 、电焊毯的应用
目前大量的火灾发生都和电焊操作不当有很大的关系, 大部分特大火灾的发生都源于电焊。电焊毯的应用是防止此类火灾发生最为有效的办法。在电焊操作之前, 用电焊毯对周围环境进行覆盖防护, 达到防火的目的。
它具有:
攀应用方便, 安全。
防火、防烟性能优良。
同时可以对光污染进行防护。
5、工业保温及防护
涂覆玻璃纤维织物可应用于各种恶劣环境及条件下的保温及防护。在严寒地区的石油输送管道保温、腐蚀环境下的设备的防护、特种介质存储设备的防护有广泛的应用, 并体现了明显的性能优势。
它具有:
耐候, 防老化
防腐蚀
保温、隔热

 

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设备的保温与防护

    6、工业非金属补偿器的应用
工业管路会因为温度的变化而产生内部应力,一般会釆用管路补偿器进行补偿。非金属补偿器同金属补偿器或型补偿相比, 具有补偿量大、安装简单方便、对管路施工的精度要求低的特点。在电厂、钢铁厂、水泥厂、电解铝厂等高温锅炉的进风及出风管道以及在脱硫、脱硝等环保装置得到广泛的应用。通过在管路上添加非金属补偿器, 也可减少整个管路系统的噪音和震动。

它具有:
耐高温、防腐蚀。
补偿量大。
安装方便。

 

泰州佰斯通机械科技-非金属补偿器
 
 

 

工业管道中用非金属补偿器

    7、在电气行业的应用
玻璃纤维涂覆酚醛树脂、聚酰亚胺树脂的优良的电气性能, 在绝缘上有独特的应用优势。
在两层的半硫化的涂层材料涂覆玻璃纤维织物之间, 经热压、硫化并加入加热电阻丝, 可制成加热垫。该成品具有加热方式灵活、可控的特点。在管道保温、热粘结, 特殊装置的加热上有很好的应用。汽车赛车轮胎加热装置是一个最成功的应用实例。

 

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汽车赛车轮胎加热装置

    玻璃纤维套管经涂覆硅橡胶、酚醛树脂、聚酰亚胺等涂层材料后, 具有优良的电绝缘性能和耐高温性能。广泛应用于高温加热装置的电线的绝缘保护。

 

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玻璃纤维绝缘套管

    9、交通工具的各种包覆布
涂覆玻璃纤维织物有阻燃性能好, 耐候性、易清洁及强度高等特点。主要应用于汽车、轮船、飞机等内部顶棚、侧壁的保温、隔音、缓冲材料的包覆及装饰。
10、在其它特种行业的应用
经涂覆具有优良烧蚀性能的特种涂层材料的玻璃纤维织物, 可应用于火箭及航天航空器发射烧蚀材料。它可以快速吸收大量的能量, 从而达到保护发射装置的作用。
涂覆具有吸收红外线性能的涂层材料的玻璃纤维织物, 可以作为热隐形材料使用。对汽车、坦
克、摩托车等得发动机部位进行包裹防护, 可以达到热隐形的目的。

 

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发动机局部热隐形实例

    六、需要关注的几个方面
1.安全
溶剂的处理, 对于涂覆过程有溶剂挥发的工艺, 特别要注意防火及防中毒设施的建设。制定消防预防措施及应急方案。
涂覆配方要尽量釆用低毒、安全性高的组分, 减少职业危害。
2.节能
应不断借鉴其他行业的新能源、新技术的应用。
3.环保
加强废气水、废气及固体废弃物配套设施的建设, 减少对环境的污染。
4.清洁
玻璃纤维织物在涂覆过程中, 容易产生毛丝, 堵塞排烟管路, 易发生事故。因此在设备设计及生产工艺过程中, 要有针对性的措施。