揭秘不同场景下的纤维胶带应用

纤维胶带常见外观

那么是否有一种材料可以又强又韧呢?

答案就是主角-纤维胶带纤维胶带一般都是一种单面胶带，其背材是一种使用了纤维丝加强的复合材料。根据纤维丝的不同，可以有不同的表现，通常是用于加强尺寸稳定性和抗张强度。现在常用的纤维丝有两类:玻璃纤维丝和聚醒纤维丝。

常见的纤维胶带截面示意图

目前，玻璃纤维丝是一种市场上使用非常广的纤维丝材料，它成本低廉，供应成熟，性能可变。由于玻璃(二氧化硅)刚性非常强，不易弯折，所以我们通常使用大量细而短的玻璃丝编织成长纤维，为了防止纤维丝出现散开和掉丝的情况，通常会在纤维丝表面使用胶粘剂进行漫润固化。这样编制出的玻璃纤维丝可以达到几十米甚至上百米，而且可以进行一定角度的弯折。聚酮纤维丝也采用了类似的制作工艺。

常见的玻璃纤维

那么使用了玻璃纤维丝加固的胶带可以表现出多少的优势呢?可以看一下下图所示的不同胶带材料对比为了减少干扰因素，列举了同样厚度的材料:

如表中所示，纤维丝复合材料的拉伸强度远远超过常见的塑料材料，同时其抗拉时也几乎没有延展变形。这种性能特点在包装，捆扎中显得尤为重要。如果我们拿到一个使用胶带捆扎的箱子时发现虽然所有的胶带没有绷断，但是因为受力变的像面条一样被拉长，很难想象我们会认可这是一款能够满足需要的封箱胶带。反之，纤维胶带在不到10%的延展状态下能够提供强的抗拉表现，可以说是在这种应用上的好选择。

使用了纤维丝之后，还给胶带带来了另外一个独特的优势：抗缺口。生活中我们经常会出现如下的情形：保鲜膜撕不断，我们只要剪出一个小口，就可以轻松的一路撕开。快递箱子上的胶带用尽力气也很难拉开，但是只要切出一个缺口，却可以一口气拉起一大片。这种特点就是高分子材料中的应力集中现象，集中表现在当材料表面有个缺口时，会大幅下降材料本身的强度。而纤维胶带从根本上解决了这个问题：一根根均匀排布的纤维丝，使得受力时每一根纤维都的贡献了自己的力量，基本切断了一部分纤维丝，剩下的纤维丝也不会出现集中破坏的情况。这种抗缺口的能力使得纤维胶带在对于各种材料尤其是锋利的金属材料的捆扎，防盗，包装防破坏上进一步胜出。

我们简单讨论一下纤维丝的不同设计对于纤维胶带的影响。显而易见的是，纤维丝的排布密度很决定性的影响了纤维胶带的抗拉强度，两者有着接近线性的拟合关系。所以我们完全可以根据实际应用的需要以及对于成本的要求来选择合适纤维丝密度的产品。同时我们也可以发现纤维丝的排布方向也并不是一成不变的，不同的排布也可以带来更出色的效果，比如市场上有一款3M公司的纤维胶带产品使用了纵横交错排布的纤维丝，这种独特的设计就非常好的解决了普通纤维胶带在横向和纵向上受力表现差异明显的问题，解决了大重量捆扎应用中的一个痛点。

3M公司的特殊纤维胶带

罕见的使用了双向纤维丝排布的方式