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玻璃鋼成型(生產(chǎn))工藝

更新時(shí)間:2010-04-24      瀏覽次數(shù):17365

                               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(qiáng)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(zhǎng)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(shí)體型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材等。其優(yōu)點(diǎn)是:

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

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

3、能夠調(diào)整制品的縱向強(qiáng)度和橫向強(qiáng)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(chǎng)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(fèi)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(xué)性能、堅(jiān)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(jià)格較間苯型有優(yōu)勢(shì),但質(zhì)量因生產(chǎn)廠家不同差距較大,使用時(shí)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(xué)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(xué)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(shí)耐高溫?zé)g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(qiáng)材料

拉擠工藝用的增強(qiáng)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(qiáng)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(hào)到4400(4800)號(hào)。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(qiáng)度;優(yōu)良浸透性。用于強(qiáng)度要求不太高的制品。

連續(xù)氈增強(qiáng)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(jià)格較低。

③玻璃纖維縫編織物可以增加制品的抗張強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)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(qiáng)材料,可調(diào)整制品的橫向和縱向強(qiáng)度。

(2)碳纖維

多用于要求強(qiáng)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(shí)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(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度,但不能提高拉伸強(qiáng)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(xué)腐蝕性;可降低成本。

選擇填料的粒度要有個(gè)梯度,以達(dá)到*,的使用效果。現(xiàn)在也有對(duì)填料進(jìn)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(dá)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(jìn)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(kuò)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(jī)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(qiáng)材料與樹脂之間粘合強(qiáng)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(huì)發(fā)生自聚,可以適當(dāng)添加,以延長(zhǎng)適用期。常用的阻聚劑有:a-甲基苯乙烯、對(duì)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(duì)增強(qiáng)材料、填料等的浸潤(rùn)性;控制固化時(shí)的反應(yīng)熱;延長(zhǎng)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(tuán)的低分子化合物等。

抗氧劑能抑制或減緩高分子材料自動(dòng)氧化反應(yīng)速度。主要有二芳基仲胺、對(duì)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(xí)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(jī)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(zhǎng)玻璃鋼使用壽命。常用的有鹽基類、脂肪酸皂類、有機(jī)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(tuán)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(tuán)的數(shù)目,而紗團(tuán)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(dòng)。

送氈裝置主要是安放在用的各種氈材并能順利準(zhǔn)確地導(dǎo)出的材料架。在送進(jìn)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(jìn)出樹脂槽時(shí)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(duì)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(qiáng)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(zhǔn)確地組合在一起,確保它們的相對(duì)位置并使其形狀漸縮并接近于成型模的進(jìn)口形狀。然后再進(jìn)入模具,進(jìn)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(xí)慣來設(shè)計(jì)。我公司可以根據(jù)用戶不同產(chǎn)品的需要,設(shè)計(jì)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(qiáng)度和剛度,加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。成型模具的長(zhǎng)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(shí)達(dá)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(jī)是拉擠成型工藝中的主機(jī),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(jī)有履帶式和液壓式兩大類。履帶式牽引機(jī)的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、速度變化量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于生產(chǎn)有對(duì)稱面的型材、棒、管等。另一種是液壓牽引機(jī),具有體積緊湊、慣性小,能在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),與電氣、壓縮空氣相配合,可以實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的圓盤鋸式人造金剛石鋸片,有手動(dòng)切割和自動(dòng)切割。我公司配套生產(chǎn)的自動(dòng)切割機(jī)可以為拉擠生產(chǎn)的自動(dòng)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(jìn)行,膠料的配制應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)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(duì)此缺乏充分的認(rèn)識(shí),配料時(shí)很隨意,使生產(chǎn)過程不穩(wěn)定,制品質(zhì)量波動(dòng)很大。

2、攪拌設(shè)備

攪拌機(jī)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(jī)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(duì)攪拌的重要性認(rèn)識(shí)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(jī)

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(jī)和裁氈機(jī)來滿足生產(chǎn)需要。我公司配套生產(chǎn)的切氈機(jī)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??梢酝瓿刹煌瑲志砹?、不同氈寬的切割需求,操作簡(jiǎn)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(jìn)入樹脂槽浸透樹脂膠液,然后進(jìn)入預(yù)成型模,將多余樹脂和氣泡排出,再進(jìn)入成型模凝膠、固化。固化后的制品由牽引機(jī)連續(xù)不斷地從模具拉出,zui后由切斷機(jī)定長(zhǎng)切斷。

拉擠成型工藝中除立式和臥式機(jī)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(qiáng)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(xué)公司采用聚氨酯與玻纖經(jīng)過拉擠制成強(qiáng)度、韌性、抗損傷性能均很優(yōu)良的型材。其拉擠速度可達(dá)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間、拉速應(yīng)當(dāng)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(diǎn)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(zhǎng)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(shí)間對(duì)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(diǎn)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(shí)間過長(zhǎng),制品固化過度,并且降低生產(chǎn)效率。

拉擠工藝在啟動(dòng)時(shí),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。現(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(duì)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(gè)剪切應(yīng)力峰。該值對(duì)應(yīng)于樹脂與模具壁面的脫離點(diǎn),并與拉速關(guān)系很大,當(dāng)牽引速度增加時(shí),這個(gè)點(diǎn)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(gè)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(diǎn)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(gè)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(dāng)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(shí)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(gè)峰值,即脫離點(diǎn)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(duì)于較厚的制品,應(yīng)選擇較低拉速或使用較長(zhǎng)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(shí)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(gè)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)拉擠玻璃鋼可以在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門中都有應(yīng)用。大致有以下幾個(gè)方面:

1、電氣市場(chǎng)

這是拉擠玻璃鋼應(yīng)用zui早的個(gè)市場(chǎng),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(jī)槽楔、路燈柱、電鐵第三軌護(hù)板、光纖電纜芯材等。在這個(gè)市場(chǎng)中還有許多值得我們進(jìn)一步開發(fā)的產(chǎn)品。

2、化工、防腐市場(chǎng)

 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(tái)、行走格柵、樓梯扶手及支架、各種化學(xué)腐蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)支架、水處理廠蓋板等。

3,消費(fèi)娛樂市場(chǎng)

這是一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng),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(chǎng)

在建筑市場(chǎng)拉擠玻璃鋼己滲入傳統(tǒng)材料的市場(chǎng),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(chǎng)

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

6、農(nóng)村市場(chǎng)

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(gè)潛在的大市場(chǎng),但因?yàn)閮r(jià)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(yùn)動(dòng),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(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

纏繞工藝的特點(diǎn): 

1、纏繞玻璃鋼的比強(qiáng)度高于普通鋼的三倍,是鈦的四倍。比強(qiáng)度高這一特點(diǎn)在航空方面的應(yīng)用價(jià)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(jī)械化生產(chǎn),容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

3、纏繞玻璃鋼制品所用的纖維增強(qiáng)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(chǔ)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(jí)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(zhǔn)備工作 → 制襯 → 固化  → 纏繞  → 固化 → 修整  → 脫模 

準(zhǔn)備:原輔材料的準(zhǔn)備及模具、檢測(cè)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(dá)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(jī)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(dá)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(diǎn) 

手糊成型工藝雖然是一種較為簡(jiǎn)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(diǎn)。當(dāng)然,該工藝也存在一定 的缺點(diǎn)?,F(xiàn)在就它的優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)述如下:

一、手糊工藝的優(yōu)點(diǎn)

(1)模具成本低,容易維護(hù)、設(shè)備投資少、上馬快;

(2)生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短,操作簡(jiǎn)便、易懂易學(xué);

(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(jiǎn)單的產(chǎn)品或大型產(chǎn)品;

(4)可根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,在不同部位任意補(bǔ)強(qiáng),靈活性大;

(5)樹脂基體與增強(qiáng)材料可實(shí)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(diǎn)

(1)生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)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(fēng)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(jī)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(zhǎng)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(zhǎng),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(shí)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(shí)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(dāng)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(yùn)輸方面

由于玻璃鋼具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐化學(xué)腐蝕、抗微生物作用以及成型方便等優(yōu)點(diǎn),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(zhǎng)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(cè)器到大型巡航艦都成功的運(yùn)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(jì)了170m長(zhǎng)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(yùn)輸能力。

在鐵路運(yùn)輸方面,現(xiàn)己用玻璃鋼制造了機(jī)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(yùn)輸能力。

在飛機(jī)制造方面,早在二戰(zhàn)初期,美國就用玻璃鋼制造了飛機(jī)油箱、螺旋漿的復(fù)面及飛機(jī)后部部件。美國F戰(zhàn)斗機(jī)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(fù)荷20%,效果十分顯著。玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),飛機(jī)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(jī)制造公司,準(zhǔn)備在先進(jìn)飛機(jī)上采用60%-70%復(fù)合材料結(jié)構(gòu),使飛機(jī)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(diǎn),目前,在電信工程上普遍采用玻璃鋼制造各種雷達(dá)罩、波導(dǎo)管和反射面,如直徑14-44m的大型球體地面雷達(dá)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(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料,具有隔音、隔熱、防水等特點(diǎn),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(huì)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(dòng)房屋、通風(fēng)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(jī)械工業(yè)方面

玻璃鋼材料在機(jī)械設(shè)備方面也得到了日益廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)單的護(hù)罩類制品,如電機(jī)罩、發(fā)電機(jī)罩、空氣莊縮機(jī)罩、泵罩、風(fēng)機(jī)罩、紡織機(jī)罩、皮帶輪防護(hù)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(jī)、造紙機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、拖拉機(jī)的各種部件,如軸承、法蘭圈、軸承套等各種機(jī)械零件均采用了玻璃鋼這種新型材料。

機(jī)械設(shè)備采用玻璃鋼不僅可以簡(jiǎn)化加工工藝與相應(yīng)的工藝裝備、節(jié)約勞動(dòng)力、延長(zhǎng)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(jī)動(dòng)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(gè)方面:

1)防護(hù)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(hù)套、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)原則

模壓制品設(shè)計(jì)的目的是要準(zhǔn)確的滿足zui終產(chǎn)品的使用要求.在開始設(shè)計(jì)之前先需了解被設(shè)計(jì)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(qiáng)度要求、安裝要求、外觀要求等。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則:在能達(dá)到基本使用要求的前提下,盡可能降低材料消耗,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省工時(shí),使制品的綜合成本zui低。熟知塑料模壓成型工藝的設(shè)計(jì)者,在構(gòu)想出大體的幾何尺寸之后,對(duì)涉及脫模斜度、壁厚、圓角、加強(qiáng)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(jì)。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(huì)使脫模時(shí)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(jì)脫模斜度。盡管脫模斜度將會(huì)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(jì)時(shí),取斜度的方向:內(nèi)側(cè)以小端為準(zhǔn),向大方向??;外側(cè)以大端為準(zhǔn),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    2、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(jì)是在滿足強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、剛性及裝配等各項(xiàng)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(duì)剛性要求不高,也不應(yīng)使壁厚太薄。反之,太厚,不僅浪費(fèi)原料,而且制品內(nèi)部很難達(dá)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(shí)際上,原材料的種類和流程的長(zhǎng)短是影響壁厚選擇的zui直接的因素。對(duì)于模壓工藝來說,流程通常較短,對(duì)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(jì)成各部分的壁厚均勻一致,若結(jié)構(gòu)上要求不同壁厚時(shí),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(jì)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(jì)的目的在于以下三方面:1)提高制品的強(qiáng)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?。常┙档统杀?/span>

四、加強(qiáng)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(qiáng)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(shí)還節(jié)省了原材料。

五、支承面和凸耳

當(dāng)制品需由一個(gè)面作為支承面(或基準(zhǔn)面)時(shí),以制品的整個(gè)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(jì)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(shí)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(qiáng)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(jī)械加工的方法來實(shí)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(qiáng)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(jì)成嵌件外,也可以直接在模塑時(shí)做出。直接模塑時(shí)要注意塑料的強(qiáng)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(jì)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸會(huì)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(dá)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(duì)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(diǎn):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(jià)格低廉;3 自動(dòng)化、機(jī)械化程度高,可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)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(jìn)行后處理;6 操作性好,對(duì)操作人員要求不嚴(yán)。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(gè)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(jiǎn)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(duì)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(diǎn):①生產(chǎn)效率高,便于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動(dòng)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?yàn)榕可a(chǎn),價(jià)格相對(duì)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(jī)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(jī)制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進(jìn)和發(fā)展,壓機(jī)噸位和臺(tái)面尺寸不斷增大,模壓料的成型溫度和壓力也相對(duì)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(qiáng)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(jiǎn)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(jī)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(jī)提供一定的張力和溫度,纏在芯模上,再放入模具中進(jìn)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(dāng)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(duì)增強(qiáng)材料有良好的浸潤(rùn)性能,以便在合成樹脂和增強(qiáng)材料界面上形成良好的粘結(jié);②有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫牧鲃?dòng)性,在壓制條件下能夠和增強(qiáng)材料一道均勻地充滿整個(gè)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?。虎苣軌驖M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(jī)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(dá)到特定的性能指標(biāo),在選定樹脂品種和牌號(hào)后,還應(yīng)選擇相應(yīng)的輔助材料、填料和顏料。

(2)增強(qiáng)材料 

模壓料中常用的增強(qiáng)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(jī)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(shí)也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強(qiáng)材料。

(3)輔助材料 

一般包括固化劑(引發(fā)劑)、促進(jìn)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(jī)中與樹脂膠液充分捏合至樹脂*浸潤(rùn)玻璃纖維,再經(jīng)烘干(晾干)至適當(dāng)粘度即可。其特點(diǎn)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(dòng)性好,但在制備過程中纖維強(qiáng)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(diǎn)是纖維成束狀,比較緊密,制備模壓料的過程中纖維強(qiáng)度損失較小,但模壓料的流動(dòng)性及料束之間的相容性稍差。

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