堅硬石頭如何變成玻璃纖維？

堅硬的石頭怎麼變成細如髮絲的纖維？

好浪漫的創意，又神奇得像魔術，

到底怎麼實現的呢？

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玻璃纖維的由來

玻璃纖維最初是由國外引進

20世紀20年代末，美國大蕭條，政府出台了一條奇葩法令：禁酒令，一禁就是十四年，酒瓶生產商紛紛陷入困境。歐文斯伊利諾斯公司是當時美國最大的玻璃瓶製造商，也只能眼睜睜看著一個個玻璃熔爐被熄火。這時一位貴人——Games Slayter，他偶然經過一台玻璃熔爐，發現一些溢出的液態玻璃被吹成纖維狀。Games好像牛頓被蘋果砸中腦袋，玻璃纖維從此登上了歷史舞台。

一年後，第二次世界大戰爆發，常規材料匱乏，為滿足軍用戰備的需求，玻璃纖維成為替代品。

人們漸漸地發現這種年輕的材料有許多優點——質量輕、強度高、絕緣性好、保溫、隔熱。於是，坦克、飛機、武器、防彈衣等等都用上了玻璃纖維。

如何定義？

玻璃纖維是以高嶺土、葉臘石、石英砂、石灰石等天然礦石為原料，按一定的配方，經高溫熔制、拉絲、絡紗等數道工藝製造而成。其單絲直徑在幾微米到二十幾微米之間，相當於一根頭髮絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲由數百根甚至上千根單絲組成。

我國玻璃纖維工業的興起

我國玻璃纖維工業興起於1958年。經過60年的發展，改革開放前主要服務於國防軍工，之後轉向民用，並獲得迅速發展。

早期絡紗車間女工

到2008年，我國的玻璃纖維池窯拉絲產量就達到160萬噸，位列世界第一。

玻璃纖維的生產工藝

早期坩堝拉絲法

早期玻璃纖維的生產工藝主要是坩堝拉絲法，其中陶土坩堝法已被淘汰，代鉑坩堝法則需兩次成型，先把玻璃原料高溫熔製成玻璃球，然後將玻璃球二次熔化，高速拉絲製成玻璃纖維原絲。

這種工藝的弊端有能耗高、成型工藝不穩定、勞動生產率低等，目前除少量特殊成份玻纖還沿用這種方法外，基本已經被淘汰。

池窯拉絲法

如今大型玻纖生產廠家均採用這種方法（將各種原料在窯爐中熔化後，直接經通路至專用漏板，拉制出玻璃纖維原絲）。

一張圖get池窯拉絲工藝

這種一次成型方法具有能耗低、工藝穩定、產量質量提高等優點，使玻纖工業迅速實現了規模化生產，被業界譽為「玻纖工業的一次技術革命」。

玻璃纖維的用途

玻璃纖維是替代鋼材、木材、石材等傳統材料的新一代複合材料，是國家戰略性新興產業，對國家經濟發展與轉型升級有著重要意義。

它「上天入地，無所不能」，為我們的航空航天事業和交通運輸行業添磚加瓦；它「上得了廳堂，下得了廚房」，在「高大上」的節能環保領域有它，在「接地氣」的體育休閑領域也有它；它「能粗能細，靈活切換」，不但符合建築建材的堅硬標準，還能滿足電子電器的精密要求。

神奇如你——玻璃纖維！

飛機雷達罩、發動機零件、機翼部件及其內飾地板、門、座椅、輔助油箱等。

汽車車身、汽車座椅及高鐵車身/結構、船體結構等。

風電葉片和機組罩、空調排風扇、土木格柵等。

高爾夫球杆、乒乓球拍、羽毛球拍、船槳槳板、滑雪板等。

複合材料牆體、保溫紗窗、FRP鋼筋、衛浴、門板、頂棚、採光板等。

橋樑梁體、碼頭、高速公路路面、管道等。

化工容器、儲罐、防腐格柵、防腐管道等。

總之，玻璃纖維是一種具有輕質、高強、耐高溫、耐化學腐蝕、抗疲勞、電絕緣性能好等優點的材料，已經在建築與基礎設施、汽車與交通、化工、環保、電子電氣、船舶與海洋等國民經濟各個領域大展拳腳，實惠於民。

文章來源：材料科學與工程技術

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