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什么是玻璃纤维(玻璃纤维制造、使用和回收)

玻璃纤维是一种用于复合材料的强度高、重量轻的增强材料。了解玻璃纤维的历史及其制造方式。

什么是玻璃纤维(玻璃纤维制造、使用和回收)

玻璃纤维,或“玻璃纤维”,很像面巾纸、Thermos——甚至是垃圾箱——是一个商标名称,已经变得如此熟悉,以至于人们在听到它时通常只会想到一件事:面巾纸是纸巾;垃圾箱是一个超大的垃圾桶,而玻璃纤维是你家阁楼上蓬松的粉红色绝缘材料,对吧?实际上,这只是故事的一部分。虽然欧文斯科宁公司确实为几乎无处不在的被称为玻璃纤维的绝缘产品注册了商标,但玻璃纤维本身具有熟悉的基础结构和广泛的用途。

玻璃纤维是如何制造的

玻璃纤维实际上是由类似于窗户或厨房水杯中的玻璃制成的。为了制造玻璃纤维,将玻璃加热至熔化,然后强制通过超细孔。这会产生极细的玻璃细丝——事实上,它们非常细,以微米为单位进行测量是最好的。

这些柔韧的长丝线可用于多种应用:它们可以编织成更大的材料样本,或者以结构稍差的形式保留,用于更熟悉的用于绝缘或隔音的蓬松纹理。最终应用取决于挤出线材的长度(更长或更短)和玻璃纤维的质量。对于某些应用,重要的是玻璃纤维的杂质较少,但是,这涉及制造过程中的额外步骤。

用玻璃纤维制造

将玻璃纤维编织在一起后,可以添加不同的树脂以提高产品的强度,并使其可以成型为各种形状。由玻璃纤维制成的常见物品包括游泳池和水疗中心、门、冲浪板、运动器材、船体和各种汽车外部零件。玻璃纤维具有轻巧而耐用的特性,也是电路板等更精细应用的理想选择。

玻璃纤维可以在垫子或片材中大量生产。例如,对于带状疱疹等物品,制造出一块巨大的玻璃纤维和树脂复合物,然后用机器切割。玻璃纤维还具有多种定制应用,旨在满足特定用途。例如,汽车保险杠和挡泥板有时必须定制,以更换现有汽车的损坏部件或生产新的原型模型。

制造定制玻璃纤维保险杠或挡泥板的第一步是用泡沫或其他材料制作所需形状的形状。当表格完成后,它会涂上一层玻璃纤维树脂。一旦玻璃纤维硬化,它随后会被加固——要么用额外的玻璃纤维层,要么从内部进行结构加固。

碳纤维和玻璃增强塑料与玻璃纤维

需要注意的是,虽然两者相似,但玻璃纤维不是碳纤维,也不是玻璃增强塑料。碳纤维由碳股制成。虽然非常坚固耐用,但碳纤维不能像玻璃纤维那样被挤出成股,因为它会断裂。这是玻璃纤维虽然强度不高但制造成本低于碳纤维的几个原因之一。

玻璃增强塑料就像它听起来的样子:嵌入玻璃纤维以增加强度的塑料。与玻璃纤维的相似之处显而易见,但玻璃纤维的一个定义特征是玻璃原丝是主要成分。玻璃增强塑料主要由塑料组成,因此虽然它在强度和耐用性方面比单独的塑料有所改进,但它的支撑力不如玻璃纤维。

回收玻璃纤维

尽管玻璃纤维物品一旦生产出来,回收利用并没有太大进展,但回收技术和回收玻璃纤维产品用途方面的一些新创新开始出现。最有希望的方法之一是回收过时的风力涡轮机叶片。

根据通用电气内部新闻网站 GE Reports 的记者 Amy Kover 的说法,虽然用技术更先进的叶片替换现有叶片可以将风电场性能提高多达 25%,但该过程会产生不可避免的浪费。“粉碎刀片会产生大约 15,000 磅的玻璃纤维废料,并且该过程会产生有害粉尘。鉴于它们的巨大长度,将它们送到整个垃圾填埋场是不可能的,”她指出。

2017 年,GE 与总部位于西雅图地区的 Global Fiberglass Solutions Incorporated(该公司自 2008 年以来一直在回收玻璃纤维,并已获得专利将旧刀片回收成产品,包括井盖、建筑板和托盘)。在不到一年的时间里,GFSI 为 GE 回收了 564 个刀片,并估计在未来几年,GE 将能够再制造或再利用多达 5000 万磅的玻璃纤维废料。

此外,目前大量玻璃纤维本身是由回收玻璃制成的。根据美国国家废物和回收协会的通讯“Waste360”,回收商正在将破碎的玻璃变成一种称为碎玻璃(经过粉碎和清洁的玻璃)的可行资源,然后将其出售给玻璃纤维绝缘材料制造商。“欧文斯科宁每年使用超过 10 亿磅碎玻璃用于住宅、商业和工业玻璃纤维应用,”他们报告说。与此同时,欧文斯科宁表示,他们现在多达 70% 的玻璃纤维绝缘材料是使用回收玻璃制造的。

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