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玻璃纖維製造和最新發展近況

逢甲大學

纖維與複合材料學系

游錫揚

2014年11月8日

玻璃纖維主要用途玻璃纖維強化塑膠 (Fiberglass Reinforced Plastics,FRP)印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)

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為何選用玻璃纖維為PCB強化材料

熱傳導性 抗張強度

尺寸安定 防火性

介電強度 耐腐蝕性低吸水性 價格合理

玻璃纖維特性

耐高溫不燃燒，於370℃時，仍燃能保持其50%之強度，538℃時，仍可保持25﹪強度，熱膨脹係數亦低。

高之抗張強度。

完美的彈性。

無吸水性，吸濕性極小。

形態之穩定性佳。

電氣絕緣性良好。

隔熱、隔音效果良好。

耐化學品腐蝕優異。

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FRP所使用之玻璃纖維成品

連續股(Continuous Strand)

連續紗束(Continuous Roving)

切股(Chopped Strand)

切股氈(Chopped Strand Mat)

連續氈(Continuous Strand Mat)編紗束(Woven Roving)

編紗束一氈(Woven Roving Mat)

表面蓆(Fiberglass Tissue)玻璃纖維紗和玻璃布(Yarn, Woven Fabric)

玻璃纖維製作流程圖

原料

配料

熔解

抽絲

絲球 撚紗機

玻璃紗(Glass Yarn) 整經機

織 布 表面處理玻璃布(Glass Cloth)

絲球

併股機

編織

製氈機

切股機

紗束(Roving)

切股

氈(Chopped Strand Mat)

編紗束(Woven Roving)

工業級

電子級

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玻璃纖維熔解製程

SIZE APPLICATOR上漿機爐底電極

REFINER澄清室FOREHEARTH

前爐

MELTER 熔爐

BATCH PLANT

配料

玻璃纖維抽絲

抽絲白金盒

玻璃纖維織布

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玻璃纖維之製造程序

1. 無機粉狀礦物原料, 如矽砂、石灰石、高嶺土、 硼酸鈣等依一定之比例均勻混合。

2. 高溫窯爐熔解﹐熔融溫度需要1600 C。

3. 高溫紡絲, 抽絲溫度約1200-1300∘C。

4. 纖維加工: 將抽成之玻璃絲加工成各種型態如切股氈、編紗束、切股、紗束、紡織玻璃紗(Textile Yarn) 玻璃布(Glass Cloth)等。

矽砂Silica sand

石灰石Limestone

高嶺土Kaolin, Clay

硼酸鈣 / 硼酸Colemanite/Boric acid

均勻混合Blending

SiO2 54% CaO 22% Al2O3 16% B2O3 8%

高溫熔融Melting

熔融玻璃液體Viscous Glass

玻璃纖維抽絲Fiber forming

玻璃纖維絲Glass fiber

SiO2 Al2O3CaO B2O3

FIBERGLASS MELTING AND FORMING玻璃纖維熔解和抽絲

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玻璃纖維窯爐

白金盒PLATINUM BUSHING

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玻璃纖維白金盒

玻璃纖維製造發展的最新技術

1. 無氟無硼玻璃配方2. 節能窯爐－加強保溫﹐純氧燃燒3. 高融化率熔爐3. 爐頂燃燒系統4. 爐底電極加熱系統5. 開放式玻璃纖維抽絲系統

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無氟無硼玻璃配方

E Glass & ECR Glass & Advantex Glass

Chemical E Glass ECR Glass Advantex B2O3 8 % 0% 0% CaO 21% 23.5% 22% Al2O3 14% 10-11.5% 13% SiO2 55% 58-60% 60% MgO 0 to 1 2.5-3.5% 3% Na2O and K2O 0 to 2 0.1% 0.6% TiO2 0 to 1.5 2.0-2.5 ----- Fe2O3 0.05 to 0.8 0.1% 0.3% Fluoride 0.5 to 1.0 0% 0%

ECR & Advantex is the fluorine-free boron-free glass, no air pollution, is the most advanced environmentally friendly glass fiber.

ECR& Advantex爲無氟無硼玻璃﹐沒有空氣污染問題﹐是目前最先進之環保玻璃纖維。

無硼無氟玻璃技術優勢

無硼無氟玻璃製造符合環保。由於沒有硼和氟，減少對今後環境的衝擊，降低環保成本。

原材料成本比Ｅ玻璃低。 玻璃的熔融比 E 玻璃更穩定。因Ｅ玻璃中有硼及氟的揮

發，使玻璃融制過程不穩定。

減少20% 粉料成本（因為沒有使用昂貴的硼）。 減少除塵系統的投資及運轉費用。 相同大小的熔解室，增加40%的熔化率，斷絲減少。

目前最先進的玻璃纖維技術－無硼玻璃爐頂純氧系統

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節能窯爐

加強保溫

改進玻璃接觸磚耐火材料的品質

使用純氧然燒系統

增加爐底電極的功率

高熔化爐頂燃燒熔爐

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將空氣燃燒的熱交換器系統轉換為純氧燃燒系統

降低50% 能源消耗量。降低50% CO2排放量，減少 NOx 80% 排放量

玻璃纖維熔爐

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玻璃纖維熔爐-2

高熔化率的窯爐

高熔化率的池窯可達到3.0 t/m2/天：

爐的深度至少要壹米，最好為1.2米。 側牆，爐底，爐頂必須最適當的保溫。 最好使用純氧爐頂燃燒系統。 爐底使用很多電助熔系統。。 大量使用正確的鉻磚。 前爐和通道使用純氧燃燒。 使用無硼無氟的玻璃配方。可使玻璃質量比Ｅ玻璃更穩

定。

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大熔化率玻璃纖維熔爐

爐頂燃燒系統-1

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爐頂燃燒系統-2

高熔化率窯爐-生產無硼無氟玻璃纖維的最佳選擇

爐底電極加熱系統

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玻璃纖維熔爐-爐底電極

爐底電極分佈

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開放式玻璃纖維抽絲系統-1

開放式玻璃纖維抽絲系統-2

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玻璃纖維白金盒抽絲

開放空間的拉絲間設計

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4000孔大流量漏板設計

使用壓縮空氣霧化冷卻水設計方案

New Fiberglass Technology

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玻璃纖維抽絲

印刷電路板工業環氧樹脂

玻璃纖維紗

玻璃纖維布 銅箔

膠片

銅箔基板

雙面版

印刷電路版生產設備蝕刻

軟版單面版 多層版