6　玻璃纤维的选择与处理

　　本节将着重讨论玻璃纤维的各项规格参数及对模塑料性能的影响。

　　6.1　玻璃纤维的选择

　　模塑料用玻璃纤维有短切散丝、无捻粗纱以及短切纤维毡3种。
　　(1)短切散丝只用于BMC，丝束长度为3～25mm，纤维直径9～13mm，线密度可变化于35～306tex之间。有关丝束长度、纤维直径以及线密度的变化都会影响BMC制品的终性能。
　　(2)无捻粗纱适于SMC的连续生产，其纤维规格范围与短切散丝所用相同，但连续的无捻粗纱喂入SMC成型机后一般切成12mm左右。无捻粗纱也可用以制造BMC，但仅用于要求纤维长度大的场合。
　　(3)短切纤维毡(CSM)一般采用线密度为20～45tex，可用来制造SMC，能使制品质量分布均匀。

　　6.2　玻璃纤维的表面处理

　　SMC与BMC所用的玻璃纤维必须被覆专用的浸润剂。浸润剂主要有可溶性的和不溶性的两种。
　　(1)可溶性浸润剂被覆(低集束型)    浸润剂中的成膜组分可溶解于树脂混合料中，纤维分散性好，用这种浸润剂被覆纤维制成的模塑料制品其表面状态良好，拉伸强度高，但耐冲击性差，性脆，制品断裂时表面呈脆性分裂状。
　　(2)不溶性浸润剂被覆(高集束型)润剂中的成膜组分不溶于树脂混合料中，纤维保持集束状态。其成膜组分是一种热塑性树脂。所得制品冲击性能好，坚韧，在成型时流动性好，但表面状态比可溶性的差，纱线易变黄。其制品断裂时产生一些微裂纹，纤维可由裂口处拔出。
　　以上两种被覆类型的玻璃纤维含量与冲击强度关系示于图16-30。

　　6.3　不同规格的玻璃纤维对制品力学性能的影响

　　(1)短切纱的长度　除了以上两种不同浸润剂对制品强度产生重要影响以外，纤维的短切长度是另一个重要的影响因素。一般短切纤维长度为3～25cm，但SMC要求切到6～40mm。当长度在12～40mm时对强度影响不大。对于BMC则纤维长度、浸润剂类型以及混料时间等对强度都产生影响。一般BMC制品的拉伸强度，在纤维长度为3～6mm时，随着长度的增加而增大；但增大到13mm时，力学性能反而下降，因为长度较大的纤维在BMC的Z形镀刀混料机中更易被挤碎。图16-31、图16-32分别为不溶性浸润剂及可溶性浸润剂被覆的两种纤维的长度对BMC与SMC制品拉伸强度与冲击强度的影响。

　　(2)纤维直径与纱股线密度　不溶性浸润剂被覆的玻璃纤维制品的纱股线密度对SMC的性能有重要影响，对BMC也有一定影响。可溶性浸润剂被覆的玻璃纤维纱股线密度对SMC和BMC的性能的影响也是明显的。纤维直径在10～13μm内变化对制品性能影响不太。图16-33显示拉伸强度有随纱股线密度增加而下降的趋势。冲击强度则随线密度的上升而增大。

　　6.4　工艺控制与质量检验

　　玻璃纤维用于模塑料生产时，在工艺上要注意以下问题。
　　(1)玻璃纤维含量要稳定   玻璃纤维含量的波动将影响制品力学性能波动，图16-34所示为SMC与BMC制品拉伸强度随玻璃纤维含量而变化的情况。冲击强度变化与之相似。
　　BMC的玻璃纤维含量一般为20％～40％。低于20％时，即难控制玻璃纤维的含量及分布，制品性能不稳定；高于40％时，树脂难于浸透纤维；如用低黏度的树脂混合料，在制造与贮存中又有困难。BMC的玻璃纤维含量一般都不超过25％，高于25％不能再增加强度。
　　(2)玻璃纤维纱股在短切铺毡时要有良好的分散性   分散不良时，纤维束保持高集束态，使树脂混合料难于渗入纤维柬，严重时会使制品产生气孔。
　　(3)玻璃纤维要去除静电   带静电的纤维会堵塞切口，并粘在聚氨酯托辊上，并且造成短纤维毛飞扬而落在短切机上，后成纤维团落在传送带上，造成难于湿透的白料团。此外带静电的纤维可能使毡疏松，也不利于SMC成型。为了克服纤维切割时产生静电，可以在浸润剂中加防静电剂，切刀下方装除静电器以及用控制空气湿度等办法解决静电问题。
　　(4)控制纤维毡经过压辊后的回弹性   高集束性的纤维在制毡中经过压辊后有一定回弹性，使毡中含有大量空气，影响SMC的压模成型并造成制品的疵点，要在操作中注意并考虑降低玻璃纤维的集束性。
　　在玻璃纤维投入使用之前要严格检查质量，主要检查浸润剂类型及被覆量、静电、分散性及线密度(tex)。
　　(1)浸润剂类型与被覆量  从观察丙酮可萃取性可以鉴别纤维上浸润剂在树脂苯乙烯溶液中的可溶性，可用索格利特(Soxhlet)丙酮萃取法来检验其浓度。浸润剂被覆量可用马福炉在600～700℃下烧去被覆物后，来计算样品失量。
　　(2)线密度(tex)  用标准的测长仪取样后称量再计算。
　　(3)分散性  可用一个短切器或直接在SMC机组上取样，分别对不同集束度的纱束进行计数并作出频率分布图进行判断。例如2400tex的无捻粗纱短切后应分散为76tex丝束，取得50根试样，作出频率分布图，如图16-35所示。从图16-35可见，分散性良好。