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  • 玻璃钢成型(生产)工艺

    发布时间:2015-09-15 10:02:00 点击:

    玻璃钢成型工艺



    (拉挤工艺、模压工艺、缠绕工艺、手糊工艺)



    拉挤成型工艺模压工艺



    一概述



    拉挤成型工艺是将浸透胶液的连续无捻粗纱、毡、带或布等增强材料,在牵引力的作用下,通过模具挤压成型、固化,连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。



    拉挤成型工艺是玻璃钢成型工艺中的一种特殊工艺,适于生产各种断面形状的玻璃钢型材,如棒、管、实体型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材等。其优点是:



    1、生产过程连续进行,制品质量稳定,重复性好;



    2、增强材料含量可根据要求进行调整,产品强度高;



    3、能够调整制品的纵向强度和横向强度,满足不同的使用要求;



    4、能够生产截面形状复杂的制品,满足特殊场合使用的要求;



    5、制品具有良好的整体性,原材料的利用率高;



    6、设备的投资费用低。



    二拉挤工艺用原材料



    1、树脂基体



    在拉挤工艺中,应用最多的是不饱和聚酯树脂,还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。



    (1)不饱和聚酯树脂



    用作拉挤的基本上是邻苯和间苯型。间苯型树脂有较好的力学性能、坚韧性、耐热性和耐腐蚀性能。目前国内使用的较多的是邻苯型,因其价格较间苯型有优势,但质量因生产厂家不同差距较大,使用时要根据不同的产品慎重选择。



    (2)乙烯基树脂乙烯基树脂具有较好的综合性能,可提高耐化学性能和耐水解稳定性。



    (3)环氧树脂



    环氧树脂和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,具有优良的力学性能、高介电性能、耐表面漏电、耐电弧,是优良绝缘材料。



    (4)酚醛树脂



    它是最早的一类热固性树脂。具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能,目前酚醛树脂已成功应用在拉挤成型工艺中。



    2、增强材料



    拉挤工艺用的增强材料主要是玻璃纤维及其制品,如无捻粗纱、玻璃纤维毡等。为了满足制品的特殊性能要求,可用芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维及玄武岩纤维等。



    (1)玻璃纤维



    用于拉挤工艺的玻璃纤维主要有无碱、中碱和高强玻璃纤维。



    玻璃纤维制品的品种有:



    ①无捻粗纱



    无捻粗纱有并股纱和直接纱,线密度为1100(1200)号到4400(4800)号。要求:成带性好;退解性好;张力均匀;线密度均匀;浸透性好。



    ②玻璃纤维毡片



    短切毡要求:面积质量均匀;短切原丝、粘c结剂分布均匀;适中的干毡强度;优良浸透性。用于强度要求不太高的制品。



    连续毡增强效果较短切毡好。要求同上。



    表面毡起到表面修饰作用和耐酸性。



    缝合毡不含粘结剂,浸透性能好,价格较低。



    ③玻璃纤维缝编织物可以增加制品的抗张强度及抗弯强度;减轻制品的重量;制品表面平整光滑。



    ④组合玻璃纤维增强材料,可调整制品的横向和纵向强度。



    (2)碳纤维



    多用于要求强度高、重量轻的制品,一般与乙烯基和环氧树脂配用。



    3、辅助材料



    (1)引发剂



    引发剂的特性通常用活性氧含量、临界温度、半衰期来表示。



    目前常用的引发剂有:



    MEKP(过氧化甲乙酮)



    TBPB(过氧化苯甲酸叔丁酯)



    BPO(过氧化苯甲酰)



    Lm-P(拉挤专用固化剂)



    TBPO(过氧化异辛酸叔丁酯)



    BPPD(过氧化二碳酸二苯氧乙基酯)



    P-16[过氧化二碳酸双(4—叔丁基环已酯]



    实际应用中很少有用单组分的,通常都是双组分或三组分按不同的临界温度搭配使用。



    (2)环氧树脂固化剂



    常用的有酸酐类、叔胺、咪唑类固化剂。



    (3)着色剂



    拉挤中的着色剂一般以颜料糊的形式出现。



    (4)填料



    填料可以降低制品的收缩率,提高制品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑性以及平光性或无光性等;有效的调节树脂粘度;可满足不同性能要求,提高耐磨性、改善导电性及导热性等,大多数填料能提高材料冲击强度及压缩强度,但不能提高拉伸强度;可提高颜料的着色效果;某些填料具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性;可降低成本。



    选择填料的粒度最好要有个梯度,以达到最佳,的使用效果。现在也有对填料进行表面处理来加大用量。



    (5)脱模剂



    脱模剂具有极低的表面自由能,能均匀浸湿模具表面,达到脱模效果。优良的脱模效果是保证拉挤成型工艺顺利进行的主要条件。



    早期的拉挤成型工艺是用外脱模剂,常用的有硅油等。但用量很大且制品表面质量不理想,现已采用内脱模剂。



    内脱模剂是将其直接加入到树脂中,在一定加工温度条件下,从树脂基体渗出扩散到固化制品表面,在模具和制品之间形成一层隔离膜,起到脱模作用。



    内脱模剂一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐类、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸锌的脱模效果较好。在拉挤生产中,人们通常更愿意使用在常温下为液体状的内脱模剂。目前市售的内脱模剂多为伯胺、仲胺和有机磷酸酯与酯肪酸的共聚体的混合物。



    (6)其它



    在拉挤生产中还须根据制品的特殊要求和工艺需要添加一些其它辅助材料,大致有:



    偶联剂可以增加增强材料与树脂之间粘合强度,提高玻璃钢的性能,改善界面状态,有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。常用的有硅烷偶联剂。



    阻聚剂在夏天的生产中胶料常会发生自聚,可以适当添加,以延长适用期。常用的阻聚剂有:a-甲基苯乙烯、对苯二酚、叔丁基邻苯二酚。



    增韧剂具有降低玻璃钢脆性和提高玻璃钢抗冲击性能。常用的增韧剂有苯乙烯类、聚烯烃类和苯二甲酸酯类。一般用于环氧树脂的拉挤生产中。



    稀释剂可以降低树脂粘度,改善树脂对增强材料、填料等的浸润性;控制固化时的反应热;延长树脂固化体系的适用期;填料用量增加,降低成本。不饱和聚酯用的稀释剂主要是苯乙烯、a-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸单体等。酚醛树脂用稀释剂主要是酒精、丙酮等溶剂。环氧树脂用稀释剂有邻苯二甲酸二丁酯、含有环氧基团的低分子化合物等。



    抗氧剂能抑制或减缓高分子材料自动氧化反应速度。主要有二芳基仲胺、对苯二胺、酮胺、醛胺、单酚、烷基化多酚及硫代双酚等。



    光稳定剂能够抑制或减弱光降解作用,提高聚合物和复合材料耐光性能的物质,由于大多数光稳定剂都吸收紫外光,所以习惯上把这类物质称为紫外线吸收剂。主要有水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、受阻胺类及有机镍络合物等。



    热稳定剂能防止和减少聚合物在加工和使用过程中受热而发生降解或交联,延长玻璃钢使用寿命。常用的有盐基类、脂肪酸皂类、有机锡化合物、复合型热稳定剂。



    阻燃剂能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插。最常用的和最重要的是阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。



    三 拉挤工艺用设备



    1、送纱及送毡装置



    送纱装置主要是放置生产所必须的玻璃纤维粗纱纱团纱架。结构一般很紧凑,这样可以减少占地面积。大小取决于纱团的数目,而纱团的数目又取决于制品的尺寸。一般要求稳固、换纱方便、导纱自如、无任何障碍,并能组合使用。有框式和梳式两种形式,可按装脚轮,便于移动。



    送毡装置主要是安放在用的各种毡材并能顺利准确地导出的材料架。在送进过程中,不必给毡材增加张力。毡材在通常情况下一般不浸胶,而是直接送入模具。



    2、浸胶装置



    浸胶装置由树脂槽、导向辊、压辊、分纱栅板、挤胶辊等组成。槽内配以导纱压纱辊,树脂槽的前后要形成一定的角度,使粗纱在进出树脂槽时的弯曲角度不至于太大而增加张力。为了能调节树脂的温度,树脂槽一般还设有加热装置,这对于环氧树脂的拉挤尤为重要。



    3、预成型装置



    预成型装置是根据制品品种的要求使浸透了树脂的增强材料逐步除去多余的树脂,排除气泡,将产品所需的纱和毡合理地、准确地组合在一起,确保它们的相对位置并使其形状渐缩并接近于成型模的进口形状。然后再进入模具,进行成型固化。预成型装置没有固定的模式,要根据产品的形状和要求及操作习惯来设计。我公司可以根据用户不同产品的需要,设计和制作预成型装置。



    4、成型模具



    成型模具是拉挤成型技术的重要工具,成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或等于10,以保证模具有足够的强度和刚度,加热后热量分布均匀和稳定。成型模具的长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定,以保证制品拉出时达到脱模固化程度。一般采用钢镀铬,模腔表面要光洁,耐磨,以减少拉挤成型中的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。



    5、牵引设备



    牵引机是拉挤成型工艺中的主机,它必须具备夹持与牵引两大功能,夹持力、牵引力、牵引速度均需可调。牵引机有履带式和液压式两大类。履带式牵引机的特点是运动平稳、速度变化量小、结构简单,适用于生产有对称面的型材、棒、管等。另一种是液压牵引机,具有体积紧凑、惯性小,能在很大的范围内实现无级调速、运动平稳,与电气、压缩空气相配合,可以实现多种自动化,用于玻璃钢制品拉挤是非常合适的。



    6,切割装置



    一般采用标准的圆盘锯式人造金刚石锯片,有手动切割和自动切割。我公司配套生产的自动切割机可以为拉挤生产的自动化提供保障。



    四 辅助设备



    1、配料工具



    为保证拉挤生产连续而稳定的进行,胶料的配制应当准确,尽量做到所配胶料的一致性。配料工具的选择和配制显得很重要。但在有些生产厂家对此缺乏充分的认识,配料时很随意,使生产过程不稳定,制品质量波动很大。



    2、搅拌设备



    搅拌机是拉挤生产线主要辅助设备之一。我公司配套生产的液压升降式搅拌机可以满足拉挤工艺配制胶料的需要。目前在很多小型的拉挤生产厂家在配制胶料中对搅拌的重要性认识不足,导致胶料分散不均,制品质量的稳定性很难保证。



    3、切毡机



    拉挤生产中的玻璃纤维毡片要根据具体制品的需要裁剪成规定宽度的尺寸,通常采用切毡机和裁毡机来满足生产需要。我公司配套生产的切毡机是裁切各种纤维毡的专用设备,是拉挤生产线辅助设备之一。可以完成不同毡卷量、不同毡宽的切割需求,操作简便,切毡外表整齐,精确。



    五 工艺及控制



    1、拉挤工艺



    拉挤成型工艺过程是由送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、切断等工序组成。无捻粗纱从纱架引出后,经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液,然后进入预成型模,将多余树脂和气泡排出,再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拉出,最后由切断机定长切断。



    拉挤成型工艺中除立式和卧式机组外,尚有弯曲形制品拉挤成型工艺,反应注射拉挤工艺等。



    增强热塑性塑料拉挤工艺在最近几年也取得了一定的突破。最近美国道化学公司采用聚氨酯与玻纤经过拉挤制成强度、韧性、抗损伤性能均很优良的型材。其拉挤速度可达到热固性塑料拉挤速度的10倍。



    2、工艺控制



    拉挤成型工艺控制的参数主要包括成型温度、固化时间、牵引张力及牵引速度等。



    (1)成型温度



    在拉挤成型过程中,材料在穿越模具时发生的变化是最关键的。



    玻璃纤维浸胶后通过加热的金属模具,一般将连续拉挤过程分为预热区、胶凝区和固化区。在模具上使用加热板或加热套来加热。树脂在加热过程中,温度逐渐升高,粘度降低。通过预热区后,树脂体系开始胶凝、固化,在固化区内产品受热继续固化,以保证出模时有足够的固化度。



    模具的加热条件是根据树脂体系来确定的。以聚酯树脂配方为例,一般来讲,模具温度应大于树脂的放热峰值,温度上限为树脂的降解温度。温度、胶凝时间、拉速应当匹配。预热区温度可以较低,胶凝区与固化区温度相似。温度分布应使产品固化放热峰出现在模具中部靠前,胶凝固化分离点应控制在模具中部。温度梯度不宜过大。



    (2)拉挤速度的确定



    拉挤模具的长度一般为0 .6-1 .2m。在一定的温度条件下,树脂体系的胶凝时间对工艺参数速度的确定是非常重要的。一般的说,选择拉挤速度要充分考虑使产品在模具中部胶凝固化,也即脱离点在中部并尽量靠前。如果拉挤速度过快、制品固化不良或者不能固化,直接影响到产品质量;如果拉挤速度过慢,型材在模中停留时间过长,制品固化过度,并且降低生产效率。



    拉挤工艺在启动时,速度应放慢,然后逐渐提高到正常拉挤速度。一般拉挤速度为500一1300mm/min。现代拉挤技术的发展方向之一就是高速化。



    (3)牵引力



    牵引力是保证制品顺利出模的关键,牵引力的大小由产品与模具之间的界面上的剪切应力来确定。在模具中剪切力是随拉速的变化而变化的。



    模具入口处的剪切应力与模具壁附近树脂的粘滞阻力相一致。通过升温,在模具预热区内,树脂粘度随温度升高而降低,剪切力也开始下降。初始峰值的变化由树脂粘性流体的性质决定。另外,填料含量和模具入口温度也对初始剪切力影响很大。



    由于树脂固化反应,它的粘度增加而产生第2个剪切应力峰。该值对应于树脂与模具壁面的脱离点,并与拉速关系很大,当牵引速度增加时,这个点的剪切力大大减小。



    最后,第3区域也即模具出口处,出现连续的剪切应力,这是由于在固化区中与模具壁摩擦引起的,这个摩擦力较小。



    牵引力在工艺控制中很重要。成型中若想使制品表面光洁,要求产品在脱离点的剪切应力较小,并且尽早脱离模具。牵引力的变化反应了产品在模具中的反应状态,它与许多因素,如:纤维含量、制品的几何形状与尺寸、脱模剂、温度、拉速等有关系。



    (4)各拉挤工艺变量的相关性



    热参数、拉速、牵引力三个工艺参数中,热参数是由树脂系统的特性来确定的,是拉挤工艺中应当解决的首要因素。拉挤速度确定的原则是在给定的模内温度下的胶凝时间,保证制品在模具中部胶凝、固化。牵引力的制约因素较多,如:它与模具温度关系很大,并受到拉挤速度的控制。拉速的增加直接影响到剪切应力的第二个峰值,即脱离点处的剪切应力;脱模剂的影响也是不容忽视的因素。



    为了提高生产效率,一般尽可能提高拉速。这样可降低模具剪切应力,以及制品表面质量。对于较厚的制品,应选择较低拉速或使用较长的模具,增加模具温度,其目的在于使产品能较好地固化,从而提高制品的性能。



    为了降低牵引力,使产品顺利脱模,采用良好的脱模剂是十分必要的,有时这在成型工艺中起到决定性的作用。



    六 产品应用



    拉挤玻璃钢的应用范围究竟有多大,这是人们关心的一个问题。据统计拉挤玻璃钢可以在国民经济各个产业部门中都有应用。大致有以下几个方面:



    1、电气市场



    这是拉挤玻璃钢应用最早的个市场,目前成功开发应用的产品有:电缆桥架、梯架、支架、绝缘梯、变压器隔离棒、电机槽楔、路灯柱、电铁第三轨护板、光纤电缆芯材等。在这个市场中还有许多值得我们进一步开发的产品。



    2、化工、防腐市场



    化工防腐是拉挤玻璃钢的一大用户,成功应用的有:玻璃钢抽油杆、冷却塔支架、海上采油设备平台、行走格栅、楼梯扶手及支架、各种化学腐蚀环境下的结构支架、水处理厂盖板等。



    3,消费娱乐市场



    这是一个潜力巨大的市场,目前开发应用的有:钓鱼竿、帐篷杆、雨伞骨架、旗杆、工具手柄、灯柱、栏杆、扶手、楼梯、无线电天线、游艇码头、园林工具及附件。



    4、建筑市场



    在建筑市场拉挤玻璃钢己渗入传统材料的市场,如:门窗、混凝土模板、脚手架、楼梯扶手、房屋隔间墙板、筋材、装饰材料等。值得注意的是筋材和装饰材料将有很大的上升空间。



    5、道路交通市场



    成功应用的有:高速公路两侧隔离栏、道路标志牌、人行天桥、隔音壁、冷藏车构件等。



    6、农村市场



    畜圈、禽舍用围墙栅、温室框架、支撑构件、藤棚、输水槽等。农村是一个潜在的大市场,但因为价格因素制约了其开发的空间。





    缠绕玻璃钢







    缠绕玻璃钢是玻璃钢成型工艺中的一种,这种工艺方法与车床切削工件相反。



    缠绕工艺的定义:通过芯模的旋转,吐丝嘴按的一定轨迹运动,充分浸透树脂的连续玻璃纤维通过吐丝嘴而有规律的缠绕在芯模上,直到厚度达到设计要求为止。



    缠绕工艺的特点:



    1、缠绕玻璃钢的比强度高于普通钢的三倍,是钛的四倍。比强度高这一特点在航空方面的应用价值是显而易见的。



    2、缠绕制品质量稳定,生产的效率高,便于大批量的机械化生产,容易实现机械化和自动化。



    3、缠绕玻璃钢制品所用的纤维增强材料无须纺织,可减少纺织工序,从而降低成本。



    4、缠绕工艺适于耐腐蚀管道、储罐及高压管、容器的制造,这是其他工艺所不及的。



    缠绕玻璃钢管的分类:



    1、按生产工艺可分为两类,即工艺管道和夹砂管道;



    2、按其用途和材质可分为食品级管道、耐酸管道、耐碱管道、耐高温管道、耐高压管道。



    工艺流程:



    准备工作 → 制衬 → 固化 → 缠绕 → 固化 → 修整 → 脱模



    准备:原辅材料的准备及模具、检测设备处于完好状态。



    制衬:按照制衬工艺铺层,逐层铺设并达到工艺要求。



    固化:芯模旋转,红外线加热固化。



    缠绕:通过微机控制,将浸透树脂的连续玻璃纤维纱缠绕在已制成内衬的模具上,并达到其工艺要求。



    修整:按修整要求修整承插口。



    脱模:将固化并修整后的管道与模具分离。





    手糊工艺特点





    手糊成型工艺虽然是一种较为简单的成型方法,但它具有许多其它成型方法无可比拟的也无法替代的独特优点。当然,该工艺也存在一定 的缺点。现在就它的优缺点简述如下:



    一、手糊工艺的优点



    (1)模具成本低,容易维护、设备投资少、上马快;



    (2)生产准备时间短,操作简便、易懂易学;



    (3)不受产品尺寸和形状的限制,适用于数量少、品种多、形状简单的产品或大型产品;



    (4)可根据产品的设计要求,在不同部位任意补强,灵活性大;



    (5)树脂基体与增强材料可实行优化组合;也可以与其它材料(如泡沫、轻木、蜂窝、金属等)复合成制品。



    (6)室温固化、常压成型。



    (7)可加彩色胶衣层,以获得丰富多彩的光洁表面效果。



    二、手糊工艺的缺点



    (1)生产效率低,劳动强度大,生产环境条件差;



    (2)产品质量稳定性差,受人的因素影响大;



    (3)车间占地面积大,需要良好的通风设备。



    总之,手糊工艺是玻璃钢行业的工艺基础,在生产中有着举足轻重的地位,随着玻璃钢产业的发展,新工艺不断出现如RTM,真空辅助、喷射等都与手糊工艺有着不可分割的关系。





    手糊制品及其应用



    一、石油化工方面



    玻璃钢具有突出的耐酸、碱、油、有机溶剂的性能,常用它制作石油化工设备。用玻璃钢制造各种管道、阀门、泵、贮罐、贮槽、塔器及作为金属、混凝土、木材等基体设备的衬里,己成为石油化工设备防腐蚀不可缺少的材料之一。由于玻璃钢的应用,使得化工设备在不同介质、温度、压力条件下,延长了使用寿命,获得了良好的效果。



    与金属相比,有些情况下玻璃钢设备的初始投资要高一些,但由于它重量轻,使用寿命长,成型加工及维修均比较方便,因此总投资还是比较低的,所以石油设备即防腐蚀工程中推广应用玻璃钢是有实际意义的。如美国在几年前铺设的72万多千米的玻璃钢管道,现己成为美国三大输油线路之一。



    实践证明,玻璃钢是一种较好的防腐蚀材料,十几年来在石油化工防腐设备中的应用取得了很大的成效。当然,目前,还存在一些问题、如成型工艺比较落后,产品不配套、质量不稳定、树脂品种及数量还有限等这些都有待于在今后的发展中积极的去着手解决。



    二、交通运输方面



    由于玻璃钢具有轻质高强、耐化学腐蚀、抗微生物作用以及成型方便等优点,所以在造船、汽车、铁路车辆、航空等工业部门得到了日益广泛的应用。



    在造船工业方面,由于采用了玻璃钢制作船体及两栖装置,使船舶、舰艇无论在防腐蚀、抗微生物、延长使用寿命,还是在提高承载能力、航行速度及深潜性能方面,都有了较大的改善。因此,从小型船艇、扫雷艇、深水探测器到大型巡航舰都成功的运用了玻璃钢零部件。如用它制作潜水艇艇体,其潜水深度比钢制作艇体至少可增加80%,深水调查船能耐几千米的水下压力。早在60年代,美国海军部门就规定,16m以下的船艇全部采用玻璃钢制作。英国还设计了170m长的玻璃钢大船。



    在汽车制造方面,现在己发展到用玻璃钢制造各种轿车、大型客车、三轮车、载重汽车、油槽车以及其他车辆的和各种配件,减轻了车辆自重,提高了运输能力。



    在铁路运输方面,现己用玻璃钢制造了机车车身、货车车厢、客车、油箱等许多部件。随着陆路交通的发展,在铁路电气化、高速列车的制造方面,在采用玻璃钢材料之后,有效地提高了运输能力。



    在飞机制造方面,早在二战初期,美国就用玻璃钢制造了飞机油箱、螺旋浆的复面及飞机后部部件。美国F5A战斗机使用玻璃钢后重量减轻15%,缩短了降落航行距离15%,增加航程20%,增加负荷20%,效果十分显著。玻璃钢夹层结构的出现,飞机制造已向复合材料结构方面发展。如美国的诺斯罗普飞机制造公司,准备在先进飞机上采用60%-70%复合材料结构,使飞机重量减轻12%。



    三、电气工业方面



    由于玻璃钢具有优良的电绝缘性能,因此,它在电工器材制造方面得到了广泛的应用。玻璃钢可以制造各种开关装置、电力管道、印刷电路板、插座、接线盒等。由于玻璃钢具有不同反射无线电波、微波透过性好等特点,目前,在电信工程上普遍采用玻璃钢制造各种雷达罩、波导管和反射面,如直径14-44m的大型球体地面雷达罩、天线罩等



    四、建筑工业方面



    玻璃钢作为一种建筑用结构材料与传统的建筑材料相比,其成本要高一些,但由于玻璃钢是一种轻质高强的结构材料,具有隔音、隔热、防水等特点,所以己成为现代建筑中一种新型的结构材料。



    国外,在建筑材料上应用玻璃钢是比较普遍的、品种、数量也日益增多。例如英国的国民议会大厦,外表面全部采用玻璃钢装饰板镶嵌;一些展览馆、博物馆建筑,铁路车站、公园温室以及民用住宅等方面都应用了大量的玻璃钢制品。我国玻璃钢用于建筑上近十年来有了一定的发展。目前应用最多的是玻璃钢波形瓦、装饰面板、活动房屋、通风与空调设备、冷却塔、道路灯具、壁雕、工艺雕塑、整体欧式雕花吊顶顶棚、采光屋面、大型饮用水箱、防渗漏化粪池和污水处理池罩、卫生设备和各种家具等,随着建筑事业的发展,玻璃钢在建筑上的应用也将越来越普遍。



    五、机械工业方面



    玻璃钢材料在机械设备方面也得到了日益广泛的应用。简单的护罩类制品,如电机罩、发电机罩、空气庄缩机罩、泵罩、风机罩、纺织机罩、皮带轮防护罩、仪器罩、PPS轴瓦、PPS垫块等;较复杂的结构件,如柴油机、造纸机、水轮机、风机、拖拉机的各种部件,如轴承、法兰圈、轴承套等各种机械零件均采用了玻璃钢这种新型材料。



    机械设备采用玻璃钢不仅可以简化加工工艺与相应的工艺装备、节约劳动力、延长使用寿命、降低成本,而且还可以大大节约各种金属材料,例如不锈钢、铜、铝等。



    六、军械与装备方面



    玻璃钢作为一种新兴得工程材料,在国防工业上也得到了广泛的应用。玻璃钢应用于常规武器和装备,既减轻了重量,又节省了大量木材和各种钢材,而且提高了武器装备的机动灵活性,是一种军工武器上很有发展前途的新型材料。



    具体应用有以下几个方面:



    1)防护工程:安全帽、防弹背心、坦克壳体等;



    2)火炮与箭弹;



    3)炮管、热护套、发动机壳体、喷管、尾翼、发炮筒、引信结构;



    4)装甲内衬等。





    玻璃钢模压制品设计原则



    模压制品设计的目的是要准确的满足最终产品的使用要求.在开始设计之前先需了解被设计产品的使用条件和使用环境空间,从而确定塑料制品的种类和几何尺寸,以满足强度要求、安装要求、外观要求等。



    产品设计的原则:在能达到基本使用要求的前提下,尽可能降低材料消耗,减轻劳动强度,节省工时,使制品的综合成本最低。熟知塑料模压成型工艺的设计者,在构想出大体的几何尺寸之后,对涉及脱模斜度、壁厚、圆角、加强筋、支承面和凸耳、嵌件、孔、螺纹以及尺寸精度等内容,还应遵循一些基本原则,作出最终的精确设计。具体如下:



    一、脱模斜度



    塑料模压制品在模具中生产的黏附和收缩会使脱模时造成制品损伤或脱模困难,为利于生产操作,在模压成型制品的内、外表面,沿脱模方向要设计脱模斜度。尽管脱模斜度将会影响制品的精度和外观,却是不得不做的。脱模斜度的表示方法通常由角度来表示。设计时,取斜度的方向:内侧以小端为准,向大方向取;外侧以大端为准,向小方向取。



    选取脱模斜度应考虑的主要因素有:





    1、材料性能    2、精度要求



    3、结构尺寸    4、结构形状、制品形状复杂的表面,应选取较大的脱模斜度。



    二、壁厚



    壁厚的设计是在满足强度、结构、质量、刚性及装配等各项要求的前提下,选择合适的壁厚尺寸并尽可能考虑壁厚均匀性。



    1、壁厚尺寸



    模压制品的壁厚太薄,则制品刚性差,不耐压,在生产和使用过程中易产生损伤和变形。便制品对刚性要求不高,也不应使壁厚太薄。反之,太厚,不仅浪费原料,而且制品内部很难达到均匀硬化模压过程中空气排出阻力增大,容易产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷。实际上,原材料的种类和流程的长短是影响壁厚选择的最直接的因素。对于模压工艺来说,流程通常较短,对于较大型件,应选较厚的壁厚。



    2、壁厚均匀性



    在同一件制品上应尽可能设计成各部分的壁厚均匀一致,若结构上要求不同壁厚时,也应沿料流方向逐渐过渡,避免壁厚的突然变化。在壁厚不均的情况下,壁厚处冷却较慢,而且最终收缩量较大,这种收缩快慢、大小的不均容易产生很大的内应力而导致制品变形甚至裂缝。



    三、圆角



    在模压制品的拐角和两壁相邻处应设计声圆弧,其半径不小于0.5mm,大型件取值更大一些。圆角半径的大小视具体情况而定,通常应根据壁厚来选取圆角半径的大小,这样可兼顾壁厚的均匀性。



    圆角设计的目的在于以下三方面:1)提高制品的强度 2)利于生产过程中熔料的填充,避免冷却过程中收缩不均产生的翘曲变形等缺陷 3)降低成本



    四、加强筋



    它是为了改善制品的性能,又不影响其安装使用功能,而在制品的某些局部增设的凸起筋狀结构,是制品的重要组成部分。其作用是在不增加壁厚的情况下,提高制品的强度和刚度。即可以避免壁厚过厚,从而避免制品产品产生气泡或变形等缺陷,同时还节省了原材料。



    五、支承面和凸耳



    当制品需由一个面作为支承面(或基准面)时,以制品的整个底面作为支承面是不合理的,应用底角或凸边作为支承面,这样一来易于保证基面的效果。



    在制品上用于装配附件的部位,为便于安装操作,通常设计成凸耳。凸耳也是受理较大的部位,要避免应力集中的结构模式。



    六、嵌件



    有些制品为了满足某些特殊的使用要求,成型时在制品的内部嵌入预先加工好的零件形成不可拆连接,嵌入的零件则称为嵌件。主要用途为:螺纹孔、导体、增强件和结七、孔



    塑料制品上的孔有连接装配用孔、功能性孔、装饰用孔等。其形式有通孔、盲孔和异型孔等。一些小的孔可用机械加工的方法来实现,但其加工面难以光洁,并且生产效率低。采用模压直接成型的方法是可行的,可省去后序加工,尤其是那些难以加工的异型孔。孔应设置在不易削弱制品强度的地方,在孔之间和孔与边壁之间均应留有足够的距离。



    八、螺纹



    制品上的螺纹除了设计成嵌件外,也可以直接在模塑时做出。直接模塑时要注意塑料的强度较差、成型收缩的变形以及脱模的方便性。



    九、尺寸精度



    成型制品的尺寸与设计的标准尺寸会出现一定的误差,这种误差的出现也是不可避免的,只要控制在一定的允许范围之内,达到使用.





    模压工艺介绍



    SMC/BMC模压工艺是将一定量的SMC/BMC模压料放入金属对模中,在一定温度和压力下成型制品的一种方法。SMC/BMC模压工艺具有如下特点:1 成型周期短,生产效率高,适于大批量制品生产;2 模压制品价格低廉;3 自动化、机械化程度高,可大大降低劳动强度;4 模压制品的尺寸精确,表面光洁,质量稳定,可替换性好;5 多数产品可一次成型,无需进行后处理;6 操作性好,对操作人员要求不严。SMC/BMC模压制品广泛应用于交通、化工、轻工、建筑、电气等多个行业,具体应用在汽车部件、铁路客车车门窗、座椅、组合式水箱、浴缸、绝缘子、开关盒等多种产品上。



    玻璃钢生产工艺--模压成型工艺简述



    模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热、加压固化成型的方法。



    模压成型工艺的主要优点:①生产效率高,便于实现专业化和自动化生产;②产品尺寸精度高,重复性好;③表面光洁,无需二次修饰;④能一次成型结构复杂的制品;⑤因为批量生产,价格相对低廉。



    模压成型的不足之处在于模具制造复杂,投资较大,加上受压机限制,最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展,压机吨位和台面尺寸不断增大,模压料的成型温度和压力也相对降低,使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展,目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。



    模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种:



    ①纤维料模压法 是将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内,在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行,用途广泛。根据具体操作上的不同,有预混料模压和预浸料模压法。



    ②碎布料模压法 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。③织物模压法 将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。



    ④层压模压法 将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。



    ⑤缠绕模压法 将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。



    ⑥片状塑料(SMC)模压法 将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。



    ⑦预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物),在一定的温度和压力下成型。



    模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。



    1、原材料



    (1)合成树脂



    复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有:①对增强材料有良好的浸润性能,以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结;②有适当的粘度和良好的流动性,在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔;③在压制条件下具有适宜的固化速度,并且固化过程中不产生副产物或副产物少,体积收缩率小;④能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求,常用的合成树脂有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标,在选定树脂品种和牌号后,还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。



    (2)增强材料



    模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等,也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物(布)和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维(如芳纶纤维、尼龙纤维等)和天然纤维(如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等)等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。



    (3)辅助材料



    一般包括固化剂(引发剂)、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂(颜料)和填料等辅助材料。



    2、模压料的制备



    以玻璃纤维(或玻璃布)浸渍树脂制成的模压料为例,其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。



    (1)预混法



    先将玻璃纤维切割成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维,再经烘干(晾干)至适当粘度即可。其特点是纤维松散无定向,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好,但在制备过程中纤维强度损失较大。



    (2)预浸法



    纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布)经过浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状,比较紧密,制备模压料的过程中纤维强度损失较小,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。