玻璃钢模压成型工艺.doc

玻璃钢模压成型工艺概论： 玻璃钢是一种以高分子材料和玻璃纤维增强材料为主体组成的复合材料。同其他常用的材料相比，玻璃钢主要有以下特点： 1、玻璃钢兼具轻质高强、绝热、耐热、耐辐射、耐腐蚀、电绝缘、透电磁波、耐超低温等技术特性，从而使共在多种应用环境及领域山有广泛的适应性。 2、一般地说，玻璃钢是一种各向异性材料。材料的各个方向的性能(如强度等)，在较大的程度上可以人为地加以设汁与控制，从而使材料的性能得以充分发挥，为合理地利用材料创造了条件。 3、成型简便，工艺方法种类繁多，适合各地区、单位因地制宜地开拓应用领域。如果工艺方法及设备选择得当，很容易制造出尺寸准确、结构复杂、外表美观的制品。由于玻璃钢具备以上特点，因而在汽车、船舶、铁路运输、建筑、日用品、家具、机电、化工、石油等部门获得广泛应用，无疑也会在近代技术(包括能源技术、空间技术、电子技术、激光技术、超导技术等等)的发展中起到一定的作用。玻璃钢具有优良的成型工艺性，它可以采用多种多样的工艺方法来成型不同结构及性能要求的制品，据不完全统计，其工艺方法至少有二、三十种，而且也有多种分类方法。如按增强材料的使用方法分为：层压法(湿法或r：法)、模压法。按成型压力大小分接触压法、低压法、高压法。按成型温度高旺分：室温成型法、高温成型法。但是最常用的是按：I：艺原理分类，可归纳为手糊法，喷射法，模压成型法，纤维缠绕法和连续成型法等五种。其中，模压成型工艺是近几年来发展较快、分支较多的一类工艺方法。模压成型工艺的定义及类型：模压成型工艺一般都涉及成型用模具；但并非所有使用模具成型玻璃钢制品的工艺都称为模压成型工艺。因为凡是制造玻璃钢制品，总需要各种各样的模具，从最简单的模具成型板材的模板、到结构复杂的注射成型金属模具。因此，在国际上有时把各种千差万别的玻璃钢成型工艺统称为模塑成型。也有人根据成型时模具是否封闭，即制品是否被包容在模具内，而把玻璃钢成型工艺分成两大类型，一是开式或开口模成型法，二是闭式或闭合模成型法。后者又常称为对模模压法。这是为了适应大生产而从压力袋法发展起来的一种工艺方法。在这一类工艺方法中，大多采用结构比较复杂的金属对模，而模压料约束在两半模具成型面之间，在一定温度、压力下固化定型。尽管它们成型方法很多，伹工艺过程都十分相似。成型压力的施加，一般都通过液压机来实现。在对模模压法中，如果树脂在成型时和增强材料几乎同时加入模具内，则属于湿法成型，如果树脂在成型前就预先和增强材料充分的混合，先制成模压料，并且在成型时直接加入到模具内，则属于半干法或干法成型。按照模压料(即模压用原材料半成品)的制备方法、物理形态及成型时的工艺特点(成型原理)，对模模压法可分为吸附预成型坯模压法，预混料或散状模塑料模压法，片状摸塑料模压法，高强度短纤维料模压法，预浸料定向铺设模压法，织物(毡料)、模压法，碎布料模压法，真空注射模压法，压铸成型法，注射成型法，层压模压法，缠绕模压法，冷模压法和树脂压力注入模压法等等。那么，在这众多的工艺方法中，究竟什么是模压成型工艺?就我国的具体情况和本书而言，模压成型是指模压料在金属对模中，受高温高压作用成型异形制品的工艺过程。并且在成型时，模具在模压料完全充满模腔之前，一直处于非闭合状态。根据这一定义，在上述对模模压分类中，象真空注射模压法、压铸成型法、冷模压法及树脂压力注入模压法等，不属于本书所说的模压成型范畴，但由于其与模压成型有许多共同点，不少学者仍把它们看作是模压工艺的延伸与发展，故本书在“模压工艺的发展”一节中对冷模压法及树脂压力注入模压法作了简单介绍。在其他的类型中，鉴于在世界各国应用的普遍性，分章重点介绍吸附预成形坯模压法，预混料或散状模塑料模压法，片状模塑料模压法和高强度短纤维料模压法等主要类型。本节试对各种成型方法及其特点作一比较。(1) 吸附预成型坯模压法这是一种批量生产大型、高强、异型、尤其是深拉制品的工艺方法。其工艺过程是，先将增强材料玻璃纤维用吸附法制成与制品结构、形状、尺寸相似的预成型坯，然后再把预成型坯放入模具(一般用金属制成)内，并于其上倒入全配方之树脂，在一定的温度、压力下压制成制品。预成型坯的制备方法可分为两种，一种是空气吸附预成型法，另一种是湿浆吸附预成型法。与其它工艺相比，它的主要特点是，制造形状复杂的制品比较经济，材料成本较低，容易实现自动化，制品厚度调节比毡、布对模成型制品容易。也可埋人装饰材料或连接。但全工艺过程设备费用较高，对人的操作技能依赖性较强，并且制品厚度一般仅在6毫米以内。(2) 预混料和散状模塑料模压法预混料(Premix)是一种纤维增强热固性模塑料，它是在玻璃纤维无捻粗纱于1949年间问世以后才开始获得应用的。在50年代获得迅速的发展。在通常情况下，是由不饱和聚酯树脂、短切纤维、填料、颜料、固化剂等混练而成的种汕灰状成型材料。因此，在英国常称其为聚酯料团(DMC)。在开始发展阶段，由于它成型工艺性十分优良，成本低，性能易调节，因而应用十分广泛。但是，由于预混料制品强度差，表面往往有严重的收缩波纹，而且处于半湿态的预混料，使操作者深感操作不便。因此它的进一步发展受到了严重的障碍。随后，在聚酯树脂的化学增稠及低收缩技术在预混料方面的实用化，就出现了近卜年来人们常常称之为散状模塑料(BulkMoldingCompound，略称BMC)的新成型材料。由于在散状模塑料中加入了化学增稠剂和低收缩添加剂，及使用了比预混料更高的玻璃含量，更长的纤维长度因此敞状模塑料制品比预混科制品有更好的物理性能，具有无波纹、无缩孔的平滑表面，而且不易产生翘曲。从发展趋势看，散状模塑料正在取代预混料。预混料成型工艺的特点是制品尺寸、截面形状一般不受限制，可模制嵌件、连接件、孔洞和螺纹，制品的尺寸精确，材料价格便宜，生产效率高，甚至可成型重达90公斤的制品。但制品的机械强度不高，表面质量欠佳，加料方法受到一定的限制，很容易出现熔接线等弊病。这些弊病由于散状模压料(即化学增稠的低收缩型顶混科)的出现，已逐渐得到克服。聚酯树脂的化学增稠作用使敞状模压料的流动性更好，低收缩添加剂的使用，大大改善了聚酯制品的外观。与其它工艺方法相比，散状模压科的特点如下：复杂形状可整体成型，成型速度快，适合大批量生产：，能成型嵌件、孔洞、螺纹、筋和凸台等结构，制品的耐热性、耐燃性、耐灿性、耐冲击性好，制品外观、尺寸精度和稳定性奸。无缩孔、翘曲和表面波纹等弊病，制品电绝缘性优良，耐弧性、耐漏电性能好；价格低廉。(3) 片状模塑料模压成型法。片状模塑料(SheetMouldingCompo；znd，略称SMC)是在60年代初发展起来的种“干法”制造聚酯玻璃锏的新型模压用材料。这种模压片材的组成如图11所示。中间芯材是由经树脂充分浸渍的短印玻璃纤维(或毡)组成，上F两面用聚乙烯薄膜覆盖。树脂糊里含有聚酯树脂、引发剂、化学增稠剂、低收缩添加剂、填料、脱模剂、颜料等组分。片状模塑料的模压工艺过程，主要包括片状模塑料的制备和成型两部分。片状模塑料的制备是在一台专用机组内完成，初期使用玻璃纤维毡，目前多用无捻粗纱。模压成型过程与一般模压料的模压过程相似，但属于干法成型。片状漠塑料综合了预混料的优良的成型性和吸附预成型制品的良好强度，而同H寸又克服了上述工艺的弱点。它的主要特点如下：1 操作处理方便，生产效率高。生产过程及成型过程容易实现自动化。2 成型时，由于树脂粘度下降不大，流动性好。即使是结构复杂的制品，也能实现增强材料的均匀分布，从而获得物理性能优良的制品。也能实现制品变厚度、带嵌件、孔洞、凸台、筋、螺纹等，尤其适应大面积制品的成型。3 制品尺寸稳定性好。表面平滑、光泽好、纤维浮出少。从而简化了后处理工序。4 增强材料在模压制造及成型过程中均无损伤，长度均匀，制品强度高。5 各工序的材料损耗小。6 成型时，作业环境好，没有湿法作业树脂引起的环境污染和玻璃毛的飞扬。但是，片状模塑料工艺过程也有它的一定弱点，即设备造价高，设备操作及过程控制比较复杂。对产品设计，尤其是筋的设计亦有较高的要求。(4) 高强度短纤维料模压成型高强度短纤维料模压成型是一种在我国广泛使用的工艺方法。它主要用于制备高强度异形制品，也用来制造一些特殊性能要求的制品，如耐腐蚀零件、耐热零件等。它和其它模压工艺的主要区别，一是具有较高的玻璃含量(一般重量含量在5060左右)，较长的纤维长度。(一般长度为3050毫米)。二是组成中，一般仅含树脂和增强纤维两种组分。树脂主要有酚醛、环氧，改性环氧等类型。混料操作中，为了更好地实现浸渍，多需加入各种非活性溶剂，以调节树脂的浸渍粘度。这些溶剂在浸渍后期均需大部分除去。为了获得高性能制品，模具多采用半溢式或不溢式结构。(5) 定向铺设模压成型所谓定向铺设是指玻璃钢制品成型前，使玻璃纤维沿制品主应：力方向取向的铺设过程。如果把这种定向铺设后之预定形坯进行模压成型制品，则这种成型工艺称之为定向铺设模压成型。定向铺设模压成型能充分发挥增强材料的强度特性，通过纤维的精确排列与控制可预测制品各向强度及在应力条件下的置信度。制品性能重复性好。工艺过程对操作者技能的依赖性小。并且能提高制品中的纤维含量(增强材料重量含量可达?0左右)。但由于增强材料在成型过程中，几乎不发生长程流动。因此这种工艺最适于制造形状不是十分复杂的大型高强度模压制品。(6) 其它模压成型法除了上述五种国际上通行模压成型法外，随制品结构及性能要求不同还可有其它成型方法。例如：1、织物模压法系将两向或三向织物(预先织成所需之形状)，经预浸渍后，于金属对模内，在高温高压下成型特种制品的种方法。2、毡料模压法系将浸毡机组制备之连续玻璃纤维浸渍毡，剪裁成所需的形状，花金属对模中模压成制品的一种方法。这与片状模压料之主要区别是，多采用酚醛型