玻璃钢简介及成形工艺

玻璃钢性能简介及生产工艺玻璃钢性能简介玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料，国际公认的缩写符号为GFRP或FRP）是一种品种繁多，性能各别，用途广泛的复合材料。它是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺，制作而成的一种功能型的新型材料。玻璃钢材料，具有重量轻，比强度高，耐腐蚀，电绝缘性能好，传热慢，热绝缘性好，耐瞬时超高温性能好，以及容易着色，能透过电磁波等特性。与常用的金属材料相比，它还具有如下的特点： 由于玻璃钢产品，可以根据不同的使用环境及特殊的性能要求，自行设计复合制作而成，因此只要选择适宜的原材料品种，基本上可以满足各种不同用途对于产品使用时的性能要求。因此，玻璃钢材料是一种具有可设计性的材料品种。玻璃钢产品，制作成型时的一次性，更是区别于金属材料的另一个显著的特点。只要根据产品的设计，选择合适的原材料铺设方法和排列程序，就可以将玻璃钢材料和结构一次性地完成，避免了金属材料通常所需要的二次加工，从而可以大大降低产品的物质消耗，减少了人力和物力的浪费。玻璃钢材料，还是一种节能型材料。若采用手工糊制的方法，其成型时的温度一般在室温下，或者在100以下进行，因此它的成型制作能耗很低。即使对于那些采用机械的成型工艺方法，例如模压、缠绕、注射、RTM、喷射、挤拉等成型方法，由于其成型温度远低于金属材料，及其他的非金属材料，因此其成型能耗可以大幅度降低。综上所述，与传统的金属材料及非金属材料相比，玻璃钢材料及其制品，具有强度高，性能好，节约能源，产品设计自由度大，以及产品使用适应性广等特点。因此，在一定意义上说，玻璃钢材料是一种应用范围极广，开发前景极大的材料品种之一。目前我国的玻璃钢工业，己经具备了一定的规模，在产品的品种数量及产量方面，以及在技术水平方面，均已经取得了巨大的进展，在国民经济建设中发挥了重要的作用。玻璃钢是一种复合材料，所用的树脂基体是分散介质，增强材料为分散相，另外在增强材料与基体树脂之间还有第三相，即它们的界面。这三个单元的有机组合，使所制成的玻璃钢复合材料具有单独组分所不可能具备的优异性能，这正是复合材料得到飞速发展，日益受到各个工业部门重视的主要原因之一。增强材料的主要功能是赋予复合材料以高强度和高模量等力学性能。尤其是纤维状增强材料，其抗拉强度和拉伸弹性模量，比同材料块材的要大得多。例如，E玻璃纤维和硼纤维的抗拉强度，均约为3450兆帕，氧化铝纤谁的抗拉强度约为689兆帕，其数值都远高于相应块状材料的抗拉强度。由此可见，使用这些高强度纤维所制得的复合材料，其强度将远比块状材料复合所得的要高得多。常用于制作玻璃钢的玻璃纤维，有E-玻璃纤维（电绝缘性）、C-玻璃纤维（耐化学腐蚀性），以及中碱玻璃纤维、A玻璃纤维（高碱）、S或R玻璃纤维（高强度）、M玻璃纤维（高模量）、AR玻璃纤维（耐碱玻璃）和D玻璃纤维（低介电玻璃）等。其中E玻璃纤维及其制品的用量最多。增强用玻璃纤维制品的品种，有无捻粗纱类，无捻粗纱织物（方格布），玻璃纤维毡片，短切原丝和磨碎纤维，以及平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹等五种类型的玻璃布等。除上述玻璃纤维织物品种外，还有平纹的玻璃带（它分为有织边带和无织边带两种）；缎纹的单向织物；三向织物；异形织物；槽芯织物；缝编织物等品种。组合增强材料，也是九十年代后期发展起来的，并且逐步广为采用的增强材料。这类材料是将短切原丝毡、连续原丝毡、无捻粗纱织物和无捻粗纱等，进行一定顺序的组合。其组合的形式有以下的几种短切原丝毡无捻粗纱织物；短切原丝毡无捻粗纱布短切原丝毡；短切原丝毡连续原丝毡短切原丝毡；短切原丝毡随机无捻粗纱；短切原丝毡或布单向碳纤维；短切原丝表面毡；玻璃布单向无捻粗纱或玻璃细棒玻璃布。由此可见，玻璃纤维及其织物品种很多，在今后更新网页时将继续给大家介绍。玻璃钢的成型工艺玻璃钢的成型工艺方法，有很多种方法。其中有最简单易学的手工糊制方法，也有比较容易建立的模压工艺成型方法；也有必须经过专门设计、专业制造的纤维缠绕成型方法；更有一些综合注射、真空、预成型增强材料或预设垫料的几种模塑方法；以及为了达到制品高性能指标而设计制造的，由计算机进行程序控制的先进的自动化成型方法。由此可见，玻璃钢制品的制作成型方法有很多种，它们的技术水平要求相差很大，其对原材料、模具、设备投资等的要求，也各不相同，当然它们所生产产品的批量和质量，也不会相同。目前，国内外常用的玻璃钢制作成型方法，有手糊成型工艺、喷射成型工艺、模压成型工艺、模压料成型工艺、纤维缠绕成型工艺、卷管成型工艺、袋压成型工艺、树脂浇铸及注射成型工艺、RTM成型工艺、拉挤成型工艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注射模塑成型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺，以及胶接和连接技术、夹层结构制作技术等。现把几种常用的玻璃钢的成型方法的特点介绍如下：手糊制作方法，设备投资低，产品形状的限制因素少，适合小批量生产。它的生产条件是需要制作产品的模具，并掌握手糊工艺的技术要领。但是，这种制作方法所制成的产品，质量不够稳定，产品的质量档次不够高，较难满足某些产品的性能要求。喷射成型方法，是一种借助于喷射机器的手工积层的方法。该方法具有效率高、成本低的特点，有逐步取代传统的手糊工艺的趋势。其产品的整体性强，没有搭接缝，且制品的几何尺寸基本上没有受到限制，成型工艺不复杂，材料配方能保持一定的准确性。其不足之处，在于制品的质量在很大程度上，取决于操作工人的生产技能。另外，喷射所造成的污染，一般均大于其他的工艺方法。纤维缠绕工艺方法，是将浸渍过树脂的连续纤维，按一定的规律缠绕到芯模上，层叠至所需的厚度，固化后脱模，即成制品。该方法的特点，是可按产品承受应力情况来设计纤维的缠绕规律，使之充分发挥纤维的抗拉强度，并且容易实现机械化和自动化，产品质量较为稳定，若配用不同的树脂基体和纤维的有机复合，则可获得最佳的技术经济效果。纤维缠绕工艺，可成功地应用于制作玻璃钢管道、贮罐、气瓶、风机叶片、撑高跳竿、电线竿、羽毛球拍等的制品。模压成型工艺和模塑料成型工艺，其压制工艺和设备条件基本相同，前者采用浸胶布作为模压料，而后者采用片状、团状、散状的模压料，首先将一定量的模压料置于金属对模中，而后在一定温度和压力下成型制得所需的玻璃钢制品。这种生产成型方法，所制得的产品尺寸精确，表面光洁，可一次成型，生产效率较高，且产品质量较为稳定，适合于大批量制作各种小型玻璃钢制品。其不足之处是模具的设计和制造较为复杂，生产初期的投资较高，且制件受设备的限制较为突出。拉挤成型方法，是在牵引装置牵引下，使浸渍树脂的纤维增强材料，先在模具中预成型，并经加热使之固化成型，制成玻璃钢型材，最后切割成所需长度的玻璃钢制品。该种成型工艺方法，具有以下明显的特点：首先它可以制作几何形状复杂的制品，尤其对于特小型或特大型制品，该工艺方法具有其他方法所无法比拟的优越性；其次只要经过合理的产品设计、工艺设计，某些高性能复合材料的制作，在拉挤工艺中就可得以实现；另外，拉挤工艺方法，尤其适合于开发制作各种热塑性玻璃钢制品；加之由于拉挤速度日趋加快，因此拉挤工艺的生产效率很高，作为连续生产的先进方法之一，为实现玻璃钢的工业化生产开辟了一条有效的途径。但是也必须指出，建立拉挤生产工艺方法的要求比较高，例如其设备投资较大，模具设计较为复杂，工艺条件的控制及对原材料的性能要求较为严格，这些都是建立拉挤成型工艺的困难之处。在上述玻璃钢的制作成型技术方法中，每一种技术均有其自身的特点。生产企业在选择确定采用何种工艺方法时，需根据企业的基本情况及生产产品的情况，如生产产品的批量及其质量要求，以及企业的技术基础和生产资金情况等因素进行综合考虑。假如，企业拟准备签订一批玻璃钢桌椅的业务，采用手糊、模压、RTM工艺均可以制作玻璃钢桌椅，这时需根据企业和产品的实际情况来加以确定，以便获得最适宜的生产投入、产品质量及经济效益之间的关系。有关其他制作成型方法，以及工艺的详细情况，待今后陆续给大家进行介绍。玻璃钢的应用范围 玻璃钢是一种复合材料，其性能的适应范围非常广泛，因此它的市场开发前景十分广阔。据有关统计资料，目前世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达4万种左右。虽然各国均根据本国的经济发展情况，开发的方向各有侧重，但基本上均已涉及到各个工业部门。我国玻璃钢工业经过四十多年来的发展，也已在国民经济各个领域中取得了成功的应用，在经济建设中发挥了重要的作用。现将玻璃钢主要的应用领域，粗略地概括如下：建筑行业：冷却塔、玻璃钢门窗New、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室，建筑施工模板、储仓建筑，以及太阳能利用装置等。化学化工行业：耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施，以及污水和废水的处理设备及其附件等等。 汽车及铁路交通运输行业：汽车壳体及其他部件，全塑微型汽车，大型客车车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏，小型客货车，以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等；在铁路运输方面，有火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、冷藏车门、储水箱，以及某些铁路通讯设施等；在公路建设方面，有交通路标、路牌、隔离墩、公路护栏等等。船艇及水上运输行业：内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等等。 电气工业及通讯工程：有灭弧设备、电缆保护管，发电机定子线圈和支撑环及锥壳，绝缘管、绝缘杆，电动机护环，高压绝缘子，标准电容器外壳，电机冷却用套管，发电机挡风板等强电设备；配电箱及配电盘，绝缘轴，玻璃钢罩等电器设备；印刷线路板、天线、雷达罩等电子工程应用。近年来，随着科学技术的发展，以及人民生活水平的提高，许多民用玻璃钢产品大量地被开发，例如许多城市雕塑、工艺美术造型，快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等，都成功地被大量应用。玻璃钢的应用范围非常广泛，待今后再逐步向大家介绍。您需要了解玻璃钢专利的有关项目吗？您需要检索公告摘要信息服务吗？您需要检索玻璃钢专利的说明书吗？请您发电子邮件，与联系。经多年来的检索，己收集了关于“玻璃钢复合材料制品及其应用、树脂、玻璃纤维及制品、成型制作工艺方法及其设备”等方面的专利摘要1700多条，并且按其内容，对其进行了整理分类。可供业界检索使用的条目，如下所列。在玻璃钢/复合材料制品及应用技术类方面，有冷却塔、玻璃钢贮罐、管道管件、屋面及墙地材料、门窗、板材及装饰板材、水箱、浴盆、卫生洁具、站亭、雨阳罩、保丽板、桥、井盖、坐椅、太阳能热水器、壁纸、集装箱、车库、模板、通风管、保温材料、家用电器及家具、自行车及摩托车制品、无机玻璃钢制品、GRC 板、复合装饰板及石板、人造大理石、人造玛瑙制品等，以及玻璃钢铁路、汽车、船舶、飞机等交通运输业、工农业、文体、游乐器械、民用产品、医疗应用、环保业等方面的应用；在树脂合成及应用技术方面，有不饱和聚酯树脂(含饱和聚酯)、环氧树脂、酚醛和聚缩醛、脲醛树脂、热塑性树脂类、聚氨酯及其他改性树脂类、树脂原料及固化剂、辅料、添加剂，以及原子灰、腻子、涂料、粘结剂、树脂膜、调色剂、阻燃耐火材料、水泥砂浆、磨石等树脂应用； 还有，玻璃纤维增强材料制品及其应用技术方面，包括玻璃纤维及其制品类（含玻璃球）、玻璃纤维制品制作技术及其设备类、玻璃纤维及制品、碳纤维处理技术装置，处理剂、偶联剂，碳纤维、混用纤维及其他类等内客；在玻璃钢成型制作工艺方法及其设备类方面，有玻璃钢复合材料成型工艺及制作方法、模具制作技术，玻纤增强模塑料、片状模塑料、组合物、预混料、预浸料、玻璃钢填充材料的制备方法，玻璃钢/复合材料成型工具及机械、试验装置及测试设备类等的内容。玻璃钢的发展前景我国国内玻璃钢的应用范围有多大，重点开发的产业有那些，这是玻璃钢业界人士普遍关心的一个问题。九十年代初期，有关行业规划部门，曾对各个产业部门进行过祥细的调查研究，根据调查统计资料，九十年代我国玻璃钢产品应用，涉及的产业部门就已达二十多个，几乎覆盖了国民经济各个产业部门。具体有如下这些行业：黑色冶金业、有色冶金业、电力行业、煤炭业、石油化工、化学工业、机电工业、纺织工业、汽车及摩托车制造业、铁路业、船舶工业、建筑业、轻工业、食品工业、电子工业、邮电业、文化、体育及娱乐业、农业、商业、医药卫生业，以及军工及民用应用等各个方面的应用领域。涉及这些产业部门应用的主要玻璃钢产品类别，有：矿山通风设备、炼焦及相关设备、稀土冶炼及铁合金冶炼相关设备、冷轧及电镀设备，输变电设备、风力发电设备、火力发电用水管、冷却水设备、电力管理及维修工器具，煤矿凤筒、隔爆水袋、防爆装置，石油开采相关部件及设备、石油化工设备，化工设备、化工建筑用材、矿山通风设备，电动机部件、零配件、电镀设备、风力发电机及部件，纺织印染设备、设施及部件，汽车制造用材及部件、汽车维修用材、摩托车制造用材及部件，铁路机车车辆用材及相关设施、铁路信号系统用材及相关部件，各种各类江河湖海船艇、大型钢船艇配套零部件及附属设施，建筑设施及用材、卫生间、厨房、门窗、波形瓦、冷却塔、建筑通风空调设施、建筑模板等，轻工日用化学及造纸业用的相关设施、家用电器、酒类、制革、家俱用材，食品贮罐用途，电子工业用设备、生活消费品用材及电子设备配件，邮电电信器材配套设施，体育器械、游乐器材及相关设施，农业喷灌设备、暖房温室、农机具配件、冷库、水产养殖，商业柜台、商业包装箱、商用冷藏库，医药工业设施及医疗卫生用途等等。在我国九十年代玻璃钢产品应用中，以化工、建筑、电力、轻工、石油化工、机电、汽车等行业的应用数量比较大，其他行业的应用也占有一定的比例，有一定的发展前景。笔者认为，由于玻璃钢是一种综合性能比较好的材料，因此其市场的开发前景，与国民经济发展计划有着十分密切的关系。虽然在国民经济发展的不同时期，各个产业部门应用玻璃钢的份额有所不同，但玻璃钢开发的总量，是与国民经济发展速度密切相关的。例如，在国家加大对化工及石油化工行业的发展力度时，则必然将带动耐腐蚀玻璃钢管道、贮罐等产品的快速发展；又如，在大力开发文化娱乐、旅游行业的时期，也必然会带动国内玻璃钢游乐器械及玻璃钢休闲制品的快速发展，等等。必须看到，我国是世界上最大的发展中的国家，国民经济发展有一个很大的空间，国内有一个巨大的消费市场，并且正处在经济的快速发展时期，可以相信随着我国国民经济进一步的稳步发展，各个产业潜在的玻璃钢市场，都将是非常广泛的。 我国玻璃钢产品在开发应用领域方面，已经取得巨大的成就，在建筑业、汽车业、石化业、管道及贮罐、耐腐制品、交通业、铁路业、造船业、电机及电子器件、民用产品、体育器械、飞机制造业及航天业方面，均已获得了成功的应用。近两年来，我国国内看好的玻璃钢产品，有：冷却塔、水箱、玻璃钢管道、夹砂玻璃钢管道、耐腐蚀贮罐、玻璃钢格栅、玻璃钢门窗、玻璃钢船艇、交通、游乐及建筑用玻璃钢制品等等。近些年来，这些玻璃钢产品在质量和档次上，均有银大的提高。我国玻璃钢产业获得成就的主要原因有以下几个方面：首先，是由于我国国民经济近几年来一直保持持续稳定增长的结果，其理由是玻璃钢作为一种材料，其产品的应用面较为广泛，它可以随着各个产业部门的发展而同步发展；其次，是由于玻璃钢材料与木材、钢材及其他金属材料相比，具有独特的优异性能，其材质不仅重量轻、强度高，而且它耐腐蚀，具有良好的热绝缘性能、电绝缘性能、透波性能等，因此玻璃钢产品不仅可以取代木材、钢材或其它金属材料，而且它的应用范围，相对讲还更为广泛；第三，玻璃钢产品制造时的可设计性极大，通常只要根据产品的使用环境条件及要求，就可以选用合适的树脂基体及玻纤增强材料，以满足用户的需要，尤其在当前国内原材料品种的不断开发，及其质量不断提高的情况下，更加可以满足各种玻璃钢用户对其产品性能的要求；第四，玻璃钢材料是一种低能耗材料，玻璃钢产品的制造能耗低，维护费用低，使用寿命长。我国玻璃钢工业的稳步、健康地发展，是在十分有利的国民经济发展的宏观环境，充分发挥了玻璃钢良好的综合性能，以及国内原材料不断推陈出新、质量不断提高的情况下所取得的。可以相信，随着科学技术的不断发展，在新的二十一世纪中，我国的玻璃钢工业将取得更加辉煌的明天。在迎接新的二十一世纪之际，玻璃钢生产企业如何确定产品的开发方向，这是生产企业必须面临的一个十分重要的问题，根据我国的玻璃钢产业的实际情况，以及国外玻璃钢产业经济发展的规律，我认为应该按照以下的一些情况，来考虑来抉择定位的问题。1、投资大、产值高、利润高的投资方式：涉及到我国玻璃钢产业的具体的生产设备及成型工艺方法，有拉挤成型设备及其拉挤型材产品，如目前国内称为第五代门窗产品的玻璃钢门窗；还有自动化程度较高的大型缠绕设备，可以制作大型耐腐蚀贮罐、耐腐蚀管道，附加值高，利润丰厚，当然也可以承接批量较大的管道生产业务，来获得较高的利润回报。2、投资、产值、利润均为中等的投资方式：这种投资方式，有模压设备及其成型工艺，如SMC/BMC，还有喷射、RTM等的成型方法。具备这种投资方式的生产企业，通常生产任务尚为饱满，有一定的批量，产品质量也比较稳定，市场竞争面较窄，但随着产业的发展，竞争对手会不断出现，也会出现一定程度上的危机感。这批生产企业，即将成为我国玻璃钢产业的基础群体。3、投资中等，但技术含量较高，或者可生产复合制品产业的投资方式：这类生产企业的决策领导层，已经从