玻璃钢成型工艺Word下载.docx

1、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。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。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。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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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,

11、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

12、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

13、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

14、,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

15、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。

16、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

17、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、

18、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

19、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

20、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、

21、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

22、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

23、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、

24、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

25、、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

26、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

27、 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

28、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