玻璃鋼成型工藝

                        （拉擠工藝、模壓工藝、纏繞工藝、手糊工藝）

 拉擠成型工藝模壓工藝

一概述

拉擠成型工藝是將浸透膠液的連續(xù)無捻粗紗、氈、帶或布等增強材料，在牽引力的作用下，通過模具擠壓成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。

拉擠成型工藝是玻璃鋼成型工藝中的一種特殊工藝，適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材等。其優(yōu)點是：

1、生產(chǎn)過程連續(xù)進行，制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好；

2、增強材料含量可根據(jù)要求進行調(diào)整，產(chǎn)品強度高；

3、能夠調(diào)整制品的縱向強度和橫向強度，滿足不同的使用要求；

4、能夠生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的制品，滿足特殊場合使用的要求；

5、制品具有良好的整體性，原材料的利用率高；

6、設(shè)備的投資費用低。

二拉擠工藝用原材料

1、樹脂基體

在拉擠工藝中，應(yīng)用zui多的是不飽和聚酯樹脂，還有環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。

（1）不飽和聚酯樹脂

用作拉擠的基本上是鄰苯和間苯型。間苯型樹脂有較好的力學性能、堅韌性、耐熱性和耐腐蝕性能。目前國內(nèi)使用的較多的是鄰苯型，因其價格較間苯型有優(yōu)勢，但質(zhì)量因生產(chǎn)廠家不同差距較大，使用時要根據(jù)不同的產(chǎn)品慎重選擇。

（2）乙烯基樹脂乙烯基樹脂具有較好的綜合性能，可提高耐化學性能和耐水解穩(wěn)定性。

（3）環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，具有優(yōu)良的力學性能、高介電性能、耐表面漏電、耐電弧，是優(yōu)良絕緣材料。

（4）酚醛樹脂

它是zui早的一類熱固性樹脂。具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能，目前酚醛樹脂已成功應(yīng)用在拉擠成型工藝中。

2、增強材料

拉擠工藝用的增強材料主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、玻璃纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求，可用芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維等。

（1）玻璃纖維

用于拉擠工藝的玻璃纖維主要有無堿、中堿和高強玻璃纖維。

玻璃纖維制品的品種有：

①無捻粗紗

無捻粗紗有并股紗和直接紗，線密度為1100（1200）號到4400（4800）號。要求：成帶性好；退解性好；張力均勻；線密度均勻；浸透性好。

②玻璃纖維氈片

短切氈要求：面積質(zhì)量均勻；短切原絲、粘c結(jié)劑分布均勻；適中的干氈強度；優(yōu)良浸透性。用于強度要求不太高的制品。

連續(xù)氈增強效果較短切氈好。要求同上。

表面氈起到表面修飾作用和耐酸性。

縫合氈不含粘結(jié)劑，浸透性能好，價格較低。

③玻璃纖維縫編織物可以增加制品的抗張強度及抗彎強度；減輕制品的重量；制品表面平整光滑。

④組合玻璃纖維增強材料，可調(diào)整制品的橫向和縱向強度。

（2）碳纖維

多用于要求強度高、重量輕的制品，一般與乙烯基和環(huán)氧樹脂配用。

3、輔助材料

（1）引發(fā)劑

引發(fā)劑的特性通常用活性氧含量、臨界溫度、半衰期來表示。

目前常用的引發(fā)劑有：

MEKP（過氧化甲乙酮）

TBPB（過氧化苯甲酸叔丁酯）

BPO（過氧化苯甲酰）

Lm-P（拉擠固化劑）

TBPO（過氧化異辛酸叔丁酯）

BPPD（過氧化二碳酸二苯氧乙基酯）

P-16[過氧化二碳酸雙（4—叔丁基環(huán)已酯]

實際應(yīng)用中很少有用單組分的，通常都是雙組分或三組分按不同的臨界溫度搭配使用。

（2）環(huán)氧樹脂固化劑

常用的有酸酐類、叔胺、咪唑類固化劑。

（3）著色劑

拉擠中的著色劑一般以顏料糊的形式出現(xiàn)。

（4）填料

填料可以降低制品的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等；有效的調(diào)節(jié)樹脂粘度；可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；可提高顏料的著色效果；某些填料具有*的光穩(wěn)定性和耐化學腐蝕性；可降低成本。

選擇填料的粒度要有個梯度，以達到*，的使用效果?，F(xiàn)在也有對填料進行表面處理來加大用量。

（5）脫模劑

脫模劑具有極低的表面自由能，能均勻浸濕模具表面，達到脫模效果。優(yōu)良的脫模效果是保證拉擠成型工藝順利進行的主要條件。

早期的拉擠成型工藝是用外脫模劑，常用的有硅油等。但用量很大且制品表面質(zhì)量不理想，現(xiàn)已采用內(nèi)脫模劑。

內(nèi)脫模劑是將其直接加入到樹脂中，在一定加工溫度條件下，從樹脂基體滲出擴散到固化制品表面，在模具和制品之間形成一層隔離膜，起到脫模作用。

內(nèi)脫模劑一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸鹽類、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸鋅的脫模效果較好。在拉擠生產(chǎn)中，人們通常更愿意使用在常溫下為液體狀的內(nèi)脫模劑。目前市售的內(nèi)脫模劑多為伯胺、仲胺和有機磷酸酯與酯肪酸的共聚體的混合物。

（6）其它

在拉擠生產(chǎn)中還須根據(jù)制品的特殊要求和工藝需要添加一些其它輔助材料，大致有：

偶聯(lián)劑可以增加增強材料與樹脂之間粘合強度，提高玻璃鋼的性能，改善界面狀態(tài)，有利于制品的耐老化、耐應(yīng)力及電絕緣性能。常用的有硅烷偶聯(lián)劑。

阻聚劑在夏天的生產(chǎn)中膠料常會發(fā)生自聚，可以適當添加，以延長適用期。常用的阻聚劑有：a-甲基苯乙烯、對苯二酚、叔丁基鄰苯二酚。

增韌劑具有降低玻璃鋼脆性和提高玻璃鋼抗沖擊性能。常用的增韌劑有苯乙烯類、聚烯烴類和苯二甲酸酯類。一般用于環(huán)氧樹脂的拉擠生產(chǎn)中。

稀釋劑可以降低樹脂粘度，改善樹脂對增強材料、填料等的浸潤性；控制固化時的反應(yīng)熱；延長樹脂固化體系的適用期；填料用量增加，降低成本。不飽和聚酯用的稀釋劑主要是苯乙烯、a-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸單體等。酚醛樹脂用稀釋劑主要是酒精、丙酮等溶劑。環(huán)氧樹脂用稀釋劑有鄰苯二甲酸二丁酯、含有環(huán)氧基團的低分子化合物等。

抗氧劑能抑制或減緩高分子材料自動氧化反應(yīng)速度。主要有二芳基仲胺、對苯二胺、酮胺、醛胺、單酚、烷基化多酚及硫代雙酚等。

光穩(wěn)定劑能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚合物和復(fù)合材料耐光性能的物質(zhì)，由于大多數(shù)光穩(wěn)定劑都吸收紫外光，所以習慣上把這類物質(zhì)稱為紫外線吸收劑。主要有水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、受阻胺類及有機鎳絡(luò)合物等。

熱穩(wěn)定劑能防止和減少聚合物在加工和使用過程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)，延長玻璃鋼使用壽命。常用的有鹽基類、脂肪酸皂類、有機錫化合物、復(fù)合型熱穩(wěn)定劑。

阻燃劑能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑?。zui常用的和zui重要的是阻燃劑是磷、溴、氯、銻和鋁的化合物。

三 拉擠工藝用設(shè)備

1、送紗及送氈裝置

送紗裝置主要是放置生產(chǎn)所必須的玻璃纖維粗紗紗團紗架。結(jié)構(gòu)一般很緊湊，這樣可以減少占地面積。大小取決于紗團的數(shù)目，而紗團的數(shù)目又取決于制品的尺寸。一般要求穩(wěn)固、換紗方便、導(dǎo)紗自如、無任何障礙，并能組合使用。有框式和梳式兩種形式，可按裝腳輪，便于移動。

送氈裝置主要是安放在用的各種氈材并能順利準確地導(dǎo)出的材料架。在送進過程中，不必給氈材增加張力。氈材在通常情況下一般不浸膠，而是直接送入模具。

2、浸膠裝置

浸膠裝置由樹脂槽、導(dǎo)向輥、壓輥、分紗柵板、擠膠輥等組成。槽內(nèi)配以導(dǎo)紗壓紗輥，樹脂槽的前后要形成一定的角度，使粗紗在進出樹脂槽時的彎曲角度不至于太大而增加張力。為了能調(diào)節(jié)樹脂的溫度，樹脂槽一般還設(shè)有加熱裝置，這對于環(huán)氧樹脂的拉擠尤為重要。

3、預(yù)成型裝置

預(yù)成型裝置是根據(jù)制品品種的要求使浸透了樹脂的增強材料逐步除去多余的樹脂，排除氣泡，將產(chǎn)品所需的紗和氈合理地、準確地組合在一起，確保它們的相對位置并使其形狀漸縮并接近于成型模的進口形狀。然后再進入模具，進行成型固化。預(yù)成型裝置沒有固定的模式，要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和要求及操作習慣來設(shè)計。我公司可以根據(jù)用戶不同產(chǎn)品的需要，設(shè)計和制作預(yù)成型裝置。

4、成型模具

成型模具是拉擠成型技術(shù)的重要工具，成型模具橫截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10，以保證模具有足夠的強度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。成型模具的長度是根據(jù)成型過程中牽引速度和樹脂凝膠固化速度決定，以保證制品拉出時達到脫模固化程度。一般采用鋼鍍鉻，模腔表面要光潔，耐磨，以減少拉擠成型中的摩擦阻力和提高模具的使用壽命。

5、牽引設(shè)備

牽引機是拉擠成型工藝中的主機，它必須具備夾持與牽引兩大功能，夾持力、牽引力、牽引速度均需可調(diào)。牽引機有履帶式和液壓式兩大類。履帶式牽引機的特點是運動平穩(wěn)、速度變化量小、結(jié)構(gòu)簡單，適用于生產(chǎn)有對稱面的型材、棒、管等。另一種是液壓牽引機，具有體積緊湊、慣性小，能在很大的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速、運動平穩(wěn)，與電氣、壓縮空氣相配合，可以實現(xiàn)多種自動化，用于玻璃鋼制品拉擠是非常合適的。

 6,切割裝置

一般采用標準的圓盤鋸式人造金剛石鋸片，有手動切割和自動切割。我公司配套生產(chǎn)的自動切割機可以為拉擠生產(chǎn)的自動化提供保障。

四  輔助設(shè)備

1、配料工具

為保證拉擠生產(chǎn)連續(xù)而穩(wěn)定的進行，膠料的配制應(yīng)當準確，盡量做到所配膠料的一致性。配料工具的選擇和配制顯得很重要。但在有些生產(chǎn)廠家對此缺乏充分的認識，配料時很隨意，使生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，制品質(zhì)量波動很大。

2、攪拌設(shè)備

攪拌機是拉擠生產(chǎn)線主要輔助設(shè)備之一。我公司配套生產(chǎn)的液壓升降式攪拌機可以滿足拉擠工藝配制膠料的需要。目前在很多小型的拉擠生產(chǎn)廠家在配制膠料中對攪拌的重要性認識不足，導(dǎo)致膠料分散不均，制品質(zhì)量的穩(wěn)定性很難保證。

3、切氈機

拉擠生產(chǎn)中的玻璃纖維氈片要根據(jù)具體制品的需要裁剪成規(guī)定寬度的尺寸，通常采用切氈機和裁氈機來滿足生產(chǎn)需要。我公司配套生產(chǎn)的切氈機是裁切各種纖維氈的設(shè)備，是拉擠生產(chǎn)線輔助設(shè)備之一。可以完成不同氈卷量、不同氈寬的切割需求，操作簡便，切氈外表整齊，。

五  工藝及控制

1、拉擠工藝

拉擠成型工藝過程是由送紗、浸膠、預(yù)成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成。無捻粗紗從紗架引出后，經(jīng)過導(dǎo)紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液，然后進入預(yù)成型模，將多余樹脂和氣泡排出，再進入成型模凝膠、固化。固化后的制品由牽引機連續(xù)不斷地從模具拉出，zui后由切斷機定長切斷。

拉擠成型工藝中除立式和臥式機組外，尚有彎曲形制品拉擠成型工藝，反應(yīng)注射拉擠工藝等。

增強熱塑性塑料拉擠工藝在zui近幾年也取得了一定的突破。zui近美國道化學公司采用聚氨酯與玻纖經(jīng)過拉擠制成強度、韌性、抗損傷性能均很優(yōu)良的型材。其拉擠速度可達到熱固性塑料拉擠速度的10倍。

2、工藝控制

拉擠成型工藝控制的參數(shù)主要包括成型溫度、固化時間、牽引張力及牽引速度等。

（1）成型溫度

在拉擠成型過程中，材料在穿越模具時發(fā)生的變化是zui關(guān)鍵的。

玻璃纖維浸膠后通過加熱的金屬模具，一般將連續(xù)拉擠過程分為預(yù)熱區(qū)、膠凝區(qū)和固化區(qū)。在模具上使用加熱板或加熱套來加熱。樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，粘度降低。通過預(yù)熱區(qū)后，樹脂體系開始膠凝、固化，在固化區(qū)內(nèi)產(chǎn)品受熱繼續(xù)固化，以保證出模時有足夠的固化度。

模具的加熱條件是根據(jù)樹脂體系來確定的。以聚酯樹脂配方為例，一般來講，模具溫度應(yīng)大于樹脂的放熱峰值，溫度上限為樹脂的降解溫度。溫度、膠凝時間、拉速應(yīng)當匹配。預(yù)熱區(qū)溫度可以較低，膠凝區(qū)與固化區(qū)溫度相似。溫度分布應(yīng)使產(chǎn)品固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠前，膠凝固化分離點應(yīng)控制在模具中部。溫度梯度不宜過大。

（2）拉擠速度的確定

拉擠模具的長度一般為0 ．6-1 .2m。在一定的溫度條件下，樹脂體系的膠凝時間對工藝參數(shù)速度的確定是非常重要的。一般的說，選擇拉擠速度要充分考慮使產(chǎn)品在模具中部膠凝固化，也即脫離點在中部并盡量靠前。如果拉擠速度過快、制品固化不良或者不能固化，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量；如果拉擠速度過慢，型材在模中停留時間過長，制品固化過度，并且降低生產(chǎn)效率。

拉擠工藝在啟動時，速度應(yīng)放慢，然后逐漸提高到正常拉擠速度。一般拉擠速度為500一1300mm/min?，F(xiàn)代拉擠技術(shù)的發(fā)展方向之一就是高速化。

（3）牽引力

牽引力是保證制品順利出模的關(guān)鍵，牽引力的大小由產(chǎn)品與模具之間的界面上的剪切應(yīng)力來確定。在模具中剪切力是隨拉速的變化而變化的。

模具入口處的剪切應(yīng)力與模具壁附近樹脂的粘滯阻力相一致。通過升溫，在模具預(yù)熱區(qū)內(nèi)，樹脂粘度隨溫度升高而降低，剪切力也開始下降。初始峰值的變化由樹脂粘性流體的性質(zhì)決定。另外，填料含量和模具入口溫度也對初始剪切力影響很大。

由于樹脂固化反應(yīng)，它的粘度增加而產(chǎn)生第2個剪切應(yīng)力峰。該值對應(yīng)于樹脂與模具壁面的脫離點，并與拉速關(guān)系很大，當牽引速度增加時，這個點的剪切力大大減小。

 zui后，第3區(qū)域也即模具出口處，出現(xiàn)連續(xù)的剪切應(yīng)力，這是由于在固化區(qū)中與模具壁摩擦引起的，這個摩擦力較小。

牽引力在工藝控制中很重要。成型中若想使制品表面光潔，要求產(chǎn)品在脫離點的剪切應(yīng)力較小，并且盡早脫離模具。牽引力的變化反應(yīng)了產(chǎn)品在模具中的反應(yīng)狀態(tài)，它與許多因素，如：纖維含量、制品的幾何形狀與尺寸、脫模劑、溫度、拉速等有關(guān)系。

（4）各拉擠工藝變量的相關(guān)性

熱參數(shù)、拉速、牽引力三個工藝參數(shù)中，熱參數(shù)是由樹脂系統(tǒng)的特性來確定的，是拉擠工藝中應(yīng)當解決的首要因素。拉擠速度確定的原則是在給定的模內(nèi)溫度下的膠凝時間，保證制品在模具中部膠凝、固化。牽引力的制約因素較多，如：它與模具溫度關(guān)系很大，并受到拉擠速度的控制。拉速的增加直接影響到剪切應(yīng)力的第二個峰值，即脫離點處的剪切應(yīng)力；脫模劑的影響也是不容忽視的因素。

為了提高生產(chǎn)效率，一般盡可能提高拉速。這樣可降低模具剪切應(yīng)力，以及制品表面質(zhì)量。對于較厚的制品，應(yīng)選擇較低拉速或使用較長的模具，增加模具溫度，其目的在于使產(chǎn)品能較好地固化，從而提高制品的性能。

為了降低牽引力，使產(chǎn)品順利脫模，采用良好的脫模劑是十分必要的，有時這在成型工藝中起到?jīng)Q定性的作用。

六  產(chǎn)品應(yīng)用

拉擠玻璃鋼的應(yīng)用范圍究竟有多大，這是人們關(guān)心的一個問題。據(jù)統(tǒng)計拉擠玻璃鋼可以在國民經(jīng)濟各個產(chǎn)業(yè)部門中都有應(yīng)用。大致有以下幾個方面：

1、電氣市場

這是拉擠玻璃鋼應(yīng)用zui早的個市場，目前成功開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有：電纜橋架、梯架、支架、絕緣梯、變壓器隔離棒、電機槽楔、路燈柱、電鐵第三軌護板、光纖電纜芯材等。在這個市場中還有許多值得我們進一步開發(fā)的產(chǎn)品。

2、化工、防腐市場

 化工防腐是拉擠玻璃鋼的一大用戶，成功應(yīng)用的有：玻璃鋼抽油桿、冷卻塔支架、海上采油設(shè)備平臺、行走格柵、樓梯扶手及支架、各種化學腐蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)支架、水處理廠蓋板等。

3,消費娛樂市場

這是一個潛力巨大的市場，目前開發(fā)應(yīng)用的有：釣魚竿、帳篷桿、雨傘骨架、旗桿、工具手柄、燈柱、欄桿、扶手、樓梯、無線電天線、游艇碼頭、園林工具及附件。

4、建筑市場

在建筑市場拉擠玻璃鋼己滲入傳統(tǒng)材料的市場，如：門窗、混凝土模板、腳手架、樓梯扶手、房屋隔間墻板、筋材、裝飾材料等。值得注意的是筋材和裝飾材料將有很大的上升空間。

5、道路交通市場

成功應(yīng)用的有：高速公路兩側(cè)隔離欄、道路標志牌、人行天橋、隔音壁、冷藏車構(gòu)件等。

6、農(nóng)村市場

畜圈、禽舍用圍墻柵、溫室框架、支撐構(gòu)件、藤棚、輸水槽等。農(nóng)村是一個潛在的大市場，但因為價格因素制約了其開發(fā)的空間。

                                纏繞玻璃鋼 

纏繞玻璃鋼是玻璃鋼成型工藝中的一種，這種工藝方法與車床切削工件相反。

纏繞工藝的定義：通過芯模的旋轉(zhuǎn)，吐絲嘴按的一定軌跡運動，充分浸透樹脂的連續(xù)玻璃纖維通過吐絲嘴而有規(guī)律的纏繞在芯模上，直到厚度達到設(shè)計要求為止。

纏繞工藝的特點： 

1、纏繞玻璃鋼的比強度高于普通鋼的三倍，是鈦的四倍。比強度高這一特點在航空方面的應(yīng)用價值是顯而易見的。

2、纏繞制品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)的效率高，便于大批量的機械化生產(chǎn)，容易實現(xiàn)機械化和自動化。

3、纏繞玻璃鋼制品所用的纖維增強材料無須紡織，可減少紡織工序，從而降低成本。

4、纏繞工藝適于耐腐蝕管道、儲罐及高壓管、容器的制造，這是其他工藝所不及的。

纏繞玻璃鋼管的分類：

1、按生產(chǎn)工藝可分為兩類，即工藝管道和夾砂管道；

2、按其用途和材質(zhì)可分為食品級管道、耐酸管道、耐堿管道、耐高溫管道、耐高壓管道。

工藝流程：

準備工作 → 制襯 → 固化  → 纏繞  → 固化 → 修整  → 脫模 

準備：原輔材料的準備及模具、檢測設(shè)備處于完好狀態(tài)。

制襯：按照制襯工藝鋪層，逐層鋪設(shè)并達到工藝要求。

固化：芯模旋轉(zhuǎn)，紅外線加熱固化。

纏繞：通過微機控制，將浸透樹脂的連續(xù)玻璃纖維紗纏繞在已制成內(nèi)襯的模具上，并達到其工藝要求。

修整：按修整要求修整承插口。

脫模：將固化并修整后的管道與模具分離。

                                 手糊工藝特點 

手糊成型工藝雖然是一種較為簡單的成型方法，但它具有許多其它成型方法*的也無法替代的*優(yōu)點。當然，該工藝也存在一定 的缺點。現(xiàn)在就它的優(yōu)缺點簡述如下：

一、手糊工藝的優(yōu)點

（1）模具成本低，容易維護、設(shè)備投資少、上馬快；

（2）生產(chǎn)準備時間短，操作簡便、易懂易學；

（3）不受產(chǎn)品尺寸和形狀的限制，適用于數(shù)量少、品種多、形狀簡單的產(chǎn)品或大型產(chǎn)品；

（4）可根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，在不同部位任意補強，靈活性大；

（5）樹脂基體與增強材料可實行優(yōu)化組合；也可以與其它材料（如泡沫、輕木、蜂窩、金屬等）復(fù)合成制品。

（6）室溫固化、常壓成型。

（7）可加彩色膠衣層，以獲得豐富多彩的光潔表面效果。

二、手糊工藝的缺點

（1）生產(chǎn)效率低，勞動強度大，生產(chǎn)環(huán)境條件差；

（2）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，受人的因素影響大；

（3）車間占地面積大，需要良好的通風設(shè)備。

總之，手糊工藝是玻璃鋼行業(yè)的工藝基礎(chǔ)，在生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，隨著玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新工藝不斷出現(xiàn)如RTM,真空輔助、噴射等都與手糊工藝有著不可分割的關(guān)系。

                             手糊制品及其應(yīng)用

一、石油化工方面

玻璃鋼具有突出的耐酸、堿、油、有機溶劑的性能，常用它制作石油化工設(shè)備。用玻璃鋼制造各種管道、閥門、泵、貯罐、貯槽、塔器及作為金屬、混凝土、木材等基體設(shè)備的襯里，己成為石油化工設(shè)備防腐蝕*的材料之一。由于玻璃鋼的應(yīng)用，使得化工設(shè)備在不同介質(zhì)、溫度、壓力條件下，延長了使用壽命，獲得了良好的效果。

與金屬相比，有些情況下玻璃鋼設(shè)備的初始投資要高一些，但由于它重量輕，使用壽命長，成型加工及維修均比較方便，因此總投資還是比較低的，所以石油設(shè)備即防腐蝕工程中推廣應(yīng)用玻璃鋼是有實際意義的。如美國在幾年前鋪設(shè)的72萬多千米的玻璃鋼管道，現(xiàn)己成為美國三大輸油線路之一。

實踐證明，玻璃鋼是一種較好的防腐蝕材料，十幾年來在石油化工防腐設(shè)備中的應(yīng)用取得了很大的成效。當然，目前，還存在一些問題、如成型工藝比較落后，產(chǎn)品不配套、質(zhì)量不穩(wěn)定、樹脂品種及數(shù)量還有限等這些都有待于在今后的發(fā)展中積極的去著手解決。

二、交通運輸方面

由于玻璃鋼具有輕質(zhì)高強、耐化學腐蝕、抗微生物作用以及成型方便等優(yōu)點，所以在造船、汽車、鐵路車輛、航空等工業(yè)部門得到了日益廣泛的應(yīng)用。

在造船工業(yè)方面，由于采用了玻璃鋼制作船體及兩棲裝置，使船舶、艦艇無論在防腐蝕、抗微生物、延長使用壽命，還是在提高承載能力、航行速度及深潛性能方面，都有了較大的改善。因此，從小型船艇、掃雷艇、深水探測器到大型巡航艦都成功的運用了玻璃鋼零部件。如用它制作潛水艇艇體，其潛水深度比鋼制作艇體至少可增加80％，深水調(diào)查船能耐幾千米的水下壓力。早在60年代，美國*部門就規(guī)定，16m以下的船艇全部采用玻璃鋼制作。英國還設(shè)計了170m長的玻璃鋼大船。

在汽車制造方面，現(xiàn)在己發(fā)展到用玻璃鋼制造各種轎車、大型客車、三輪車、載重汽車、油槽車以及其他車輛的和各種配件，減輕了車輛自重，提高了運輸能力。

在鐵路運輸方面，現(xiàn)己用玻璃鋼制造了機車車身、貨車車廂、客車、油箱等許多部件。隨著陸路交通的發(fā)展，在鐵路電氣化、高速列車的制造方面，在采用玻璃鋼材料之后，有效地提高了運輸能力。

在飛機制造方面，早在二戰(zhàn)初期，美國就用玻璃鋼制造了飛機油箱、螺旋漿的復(fù)面及飛機后部部件。美國F戰(zhàn)斗機使用玻璃鋼后重量減輕15%，縮短了降落航行距離15%，增加航程20％，增加負荷20%,效果十分顯著。玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，飛機制造已向復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方面發(fā)展。如美國的諾斯羅普飛機制造公司，準備在先進飛機上采用60%-70%復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，使飛機重量減輕12％。

三、電氣工業(yè)方面

由于玻璃鋼具有優(yōu)良的電絕緣性能，因此，它在電工器材制造方面得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃鋼可以制造各種開關(guān)裝置、電力管道、印刷電路板、插座、接線盒等。由于玻璃鋼具有不同反射無線電波、微波透過性好等特點，目前，在電信工程上普遍采用玻璃鋼制造各種雷達罩、波導(dǎo)管和反射面，如直徑14-44m的大型球體地面雷達罩、天線罩等

四、建筑工業(yè)方面

玻璃鋼作為一種建筑用結(jié)構(gòu)材料與傳統(tǒng)的建筑材料相比，其成本要高一些，但由于玻璃鋼是一種輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)材料，具有隔音、隔熱、防水等特點，所以己成為現(xiàn)代建筑中一種新型的結(jié)構(gòu)材料。

國外，在建筑材料上應(yīng)用玻璃鋼是比較普遍的、品種、數(shù)量也日益增多。例如英國的國民議會大廈，外表面全部采用玻璃鋼裝飾板鑲嵌；一些展覽館、博物館建筑，鐵路車站、公園溫室以及民用住宅等方面都應(yīng)用了大量的玻璃鋼制品。我國玻璃鋼用于建筑上近十年來有了一定的發(fā)展。目前應(yīng)用zui多的是玻璃鋼波形瓦、裝飾面板、活動房屋、通風與空調(diào)設(shè)備、冷卻塔、道路燈具、壁雕、工藝雕塑、整體歐式雕花吊頂頂棚、采光屋面、大型飲用水箱、防滲漏化糞池和污水處理池罩、衛(wèi)生設(shè)備和各種家具等，隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，玻璃鋼在建筑上的應(yīng)用也將越來越普遍。

五、機械工業(yè)方面

玻璃鋼材料在機械設(shè)備方面也得到了日益廣泛的應(yīng)用。簡單的護罩類制品，如電機罩、發(fā)電機罩、空氣莊縮機罩、泵罩、風機罩、紡織機罩、皮帶輪防護罩、儀器罩、PPS軸瓦、PPS墊塊等；較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，如柴油機、造紙機、水輪機、風機、拖拉機的各種部件，如軸承、法蘭圈、軸承套等各種機械零件均采用了玻璃鋼這種新型材料。

機械設(shè)備采用玻璃鋼不僅可以簡化加工工藝與相應(yīng)的工藝裝備、節(jié)約勞動力、延長使用壽命、降低成本，而且還可以大大節(jié)約各種金屬材料，例如不銹鋼、銅、鋁等。

六、軍械與裝備方面

玻璃鋼作為一種新興得工程材料，在國防工業(yè)上也得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃鋼應(yīng)用于常規(guī)武器和裝備，既減輕了重量，又節(jié)省了大量木材和各種鋼材，而且提高了武器裝備的機動靈活性，是一種軍工武器上很有發(fā)展前途的新型材料。

具體應(yīng)用有以下幾個方面：

1）防護工程：安全帽、防彈背心、坦克殼體等；

2）火炮與箭彈；

3）炮管、熱護套、發(fā)動機殼體、噴管、尾翼、發(fā)炮筒、引信結(jié)構(gòu)；

4）裝甲內(nèi)襯等。

                             玻璃鋼模壓制品設(shè)計原則

模壓制品設(shè)計的目的是要準確的滿足zui終產(chǎn)品的使用要求．在開始設(shè)計之前先需了解被設(shè)計產(chǎn)品的使用條件和使用環(huán)境空間，從而確定塑料制品的種類和幾何尺寸，以滿足強度要求、安裝要求、外觀要求等。

產(chǎn)品設(shè)計的原則：在能達到基本使用要求的前提下，盡可能降低材料消耗，減輕勞動強度，節(jié)省工時，使制品的綜合成本zui低。熟知塑料模壓成型工藝的設(shè)計者，在構(gòu)想出大體的幾何尺寸之后，對涉及脫模斜度、壁厚、圓角、加強筋、支承面和凸耳、嵌件、孔、螺紋以及尺寸精度等內(nèi)容，還應(yīng)遵循一些基本原則，作出zui終的設(shè)計。具體如下：

一、脫模斜度

塑料模壓制品在模具中生產(chǎn)的黏附和收縮會使脫模時造成制品損傷或脫模困難，為利于生產(chǎn)操作，在模壓成型制品的內(nèi)、外表面，沿脫模方向要設(shè)計脫模斜度。盡管脫模斜度將會影響制品的精度和外觀，卻是不得不做的。脫模斜度的表示方法通常由角度來表示。設(shè)計時，取斜度的方向：內(nèi)側(cè)以小端為準，向大方向?。煌鈧?cè)以大端為準，向小方向取。

選取脫模斜度應(yīng)考慮的主要因素有：

１、材料性能　　　?。?、精度要求

３、結(jié)構(gòu)尺寸　　　?。?、結(jié)構(gòu)形狀、制品形狀復(fù)雜的表面，應(yīng)選取較大的脫模斜度。

二、壁厚

壁厚的設(shè)計是在滿足強度、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、剛性及裝配等各項要求的前提下，選擇合適的壁厚尺寸并盡可能考慮壁厚均勻性。

１、壁厚尺寸

模壓制品的壁厚太薄，則制品剛性差，不耐壓，在生產(chǎn)和使用過程中易產(chǎn)生損傷和變形。便制品對剛性要求不高，也不應(yīng)使壁厚太薄。反之，太厚，不僅浪費原料，而且制品內(nèi)部很難達到均勻硬化模壓過程中空氣排出阻力增大，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷。實際上，原材料的種類和流程的長短是影響壁厚選擇的zui直接的因素。對于模壓工藝來說，流程通常較短，對于較大型件，應(yīng)選較厚的壁厚。

２、壁厚均勻性

在同一件制品上應(yīng)盡可能設(shè)計成各部分的壁厚均勻一致，若結(jié)構(gòu)上要求不同壁厚時，也應(yīng)沿料流方向逐漸過渡，避免壁厚的突然變化。在壁厚不均的情況下，壁厚處冷卻較慢，而且zui終收縮量較大，這種收縮快慢、大小的不均容易產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致制品變形甚至裂縫。

三、圓角

在模壓制品的拐角和兩壁相鄰處應(yīng)設(shè)計聲圓弧，其半徑不小于０.5mm，大型件取值更大一些。圓角半徑的大小視具體情況而定，通常應(yīng)根據(jù)壁厚來選取圓角半徑的大小，這樣可兼顧壁厚的均勻性。

圓角設(shè)計的目的在于以下三方面：１）提高制品的強度?。玻├谏a(chǎn)過程中熔料的填充，避免冷卻過程中收縮不均產(chǎn)生的翹曲變形等缺陷　３）降低成本

四、加強筋

它是為了改善制品的性能，又不影響其安裝使用功能，而在制品的某些局部增設(shè)的凸起筋狀結(jié)構(gòu)，是制品的重要組成部分。其作用是在不增加壁厚的情況下，提高制品的強度和剛度。即可以避免壁厚過厚，從而避免制品產(chǎn)品產(chǎn)生氣泡或變形等缺陷，同時還節(jié)省了原材料。

五、支承面和凸耳

當制品需由一個面作為支承面（或基準面）時，以制品的整個底面作為支承面是不合理的，應(yīng)用底角或凸邊作為支承面，這樣一來易于保證基面的效果。

在制品上用于裝配附件的部位，為便于安裝操作，通常設(shè)計成凸耳。凸耳也是受理較大的部位，要避免應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)模式。

六、嵌件

有些制品為了滿足某些特殊的使用要求，成型時在制品的內(nèi)部嵌入預(yù)先加工好的零件形成不可拆連接，嵌入的零件則稱為嵌件。主要用途為：螺紋孔、導(dǎo)體、增強件和結(jié)七、孔

塑料制品上的孔有連接裝配用孔、功能性孔、裝飾用孔等。其形式有通孔、盲孔和異型孔等。一些小的孔可用機械加工的方法來實現(xiàn)，但其加工面難以光潔，并且生產(chǎn)效率低。采用模壓直接成型的方法是可行的，可省去后序加工，尤其是那些難以加工的異型孔?？讘?yīng)設(shè)置在不易削弱制品強度的地方，在孔之間和孔與邊壁之間均應(yīng)留有足夠的距離。

八、螺紋

制品上的螺紋除了設(shè)計成嵌件外，也可以直接在模塑時做出。直接模塑時要注意塑料的強度較差、成型收縮的變形以及脫模的方便性。

九、尺寸精度

成型制品的尺寸與設(shè)計的標準尺寸會出現(xiàn)一定的誤差，這種誤差的出現(xiàn)也是不可避免的，只要控制在一定的允許范圍之內(nèi)，達到使用.

                        模壓工藝介紹                             

SMC/BMC模壓工藝是將一定量的SMC/BMC模壓料放入金屬對模中，在一定溫度和壓力下成型制品的一種方法。SMC/BMC模壓工藝具有如下特點：1 成型周期短，生產(chǎn)效率高，適于大批量制品生產(chǎn)；2 模壓制品價格低廉；3 自動化、機械化程度高，可大大降低勞動強度；4 模壓制品的尺寸，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，可替換性好；5 多數(shù)產(chǎn)品可一次成型，無需進行后處理；6 操作性好，對操作人員要求不嚴。SMC/BMC模壓制品廣泛應(yīng)用于交通、化工、輕工、建筑、電氣等多個行業(yè)，具體應(yīng)用在汽車部件、鐵路客車車門窗、座椅、組合式水箱、浴缸、絕緣子、開關(guān)盒等多種產(chǎn)品上。

                        玻璃鋼生產(chǎn)工藝--模壓成型工藝簡述 

模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)中zui古老而又富有無限活力的一種成型方法。它是將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。

模壓成型工藝的主要優(yōu)點：①生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產(chǎn)；②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；③表面光潔，無需二次修飾；④能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；⑤因為批量生產(chǎn)，價格相對低廉。

模壓成型的不足之處在于模具制造復(fù)雜，投資較大，加上受壓機限制，于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和發(fā)展，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發(fā)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車部件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。

模壓成型工藝按增強材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：

①纖維料模壓法 是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內(nèi)，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。該方法簡便易行，用途廣泛。根據(jù)具體操作上的不同，有預(yù)混料模壓和預(yù)浸料模壓法。

②碎布料模壓法 將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復(fù)合材料制品。③織物模壓法 將預(yù)先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復(fù)合材料制品。

④層壓模壓法 將預(yù)浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。

⑤纏繞模壓法 將預(yù)浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布（帶），通過纏繞機提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進行加溫加壓成型復(fù)合材料制品。

⑥片狀塑料（SMC）模壓法 將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。

⑦預(yù)成型坯料模壓法 先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的粘結(jié)劑（樹脂混合物），在一定的溫度和壓力下成型。

模壓料的品種有很多，可以是預(yù)浸物料、預(yù)混物料，也可以是坯料。當前所用的模壓料品種主要有：預(yù)浸膠布、纖維預(yù)混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。

1、原材料

（1）合成樹脂 

 復(fù)合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹脂具有：①對增強材料有良好的浸潤性能，以便在合成樹脂和增強材料界面上形成良好的粘結(jié)；②有適當?shù)恼扯群土己玫牧鲃有?，在壓制條件下能夠和增強材料一道均勻地充滿整個模腔；③在壓制條件下具有適宜的固化速度，并且固化過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物或副產(chǎn)物少，體積收縮率小；④能夠滿足模壓制品特定的性能要求。按以上的選材要求，常用的合成樹脂有：不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。為使模壓制品達到特定的性能指標，在選定樹脂品種和牌號后，還應(yīng)選擇相應(yīng)的輔助材料、填料和顏料。

（2）增強材料 

模壓料中常用的增強材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續(xù)玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等，也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物（布）和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（如芳綸纖維、尼龍纖維等）和天然纖維（如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等）等品種。有時也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強材料。

（3）輔助材料 

一般包括固化劑（引發(fā)劑）、促進劑、稀釋劑、表面處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑（顏料）和填料等輔助材料。

2、模壓料的制備

以玻璃纖維（或玻璃布）浸漬樹脂制成的模壓料為例，其生產(chǎn)工藝可分為預(yù)混法和預(yù)浸法兩種。

（1）預(yù)混法 

先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經(jīng)蓬松后在捏合機中與樹脂膠液充分捏合至樹脂*浸潤玻璃纖維，再經(jīng)烘干（晾干）至適當粘度即可。其特點是纖維松散無定向，生產(chǎn)量大，用此法生產(chǎn)的模壓料比容大，流動性好，但在制備過程中纖維強度損失較大。

（2）預(yù)浸法 

纖維預(yù)浸法是將整束連續(xù)玻璃纖維（或布）經(jīng)過浸膠、烘干、切短而成。其特點是纖維成束狀，比較緊密，制備模壓料的過程中纖維強度損失較小，但模壓料的流動性及料束之間的相容性稍差。