玻璃鋼模壓成型工藝

1、玻璃鋼模壓成型工藝概論：玻璃鋼是一種以高分子材料和玻璃纖維增強材料為主體組成的復合材料。同其他常用的材料相比，玻璃鋼主要有以下特點：1、玻璃鋼兼具輕質(zhì)高強、絕熱、耐熱、耐輻射、耐腐蝕、電絕緣、透電磁波、耐超低 溫等技術特性，從而使共在多種應用環(huán)境及領域山有廣泛的適應性。2、一般地說，玻璃鋼是一種各向異性材料。材料的各個方向的性能（如強度等），在較大的程度上可以人為地加以設汁與控制， 從而使材料的性能得以充分發(fā)揮， 為合理地利用材 料創(chuàng)造了條件。3、成型簡便，工藝方法種類繁多，適合各地區(qū)、單位因地制宜地開拓應用領域。如果 工藝方法及設備選擇得當，很容易制造出尺寸準確、結構復雜、外表美觀的制品。由

2、于玻璃鋼具備以上特點，因而在汽車、船舶、鐵路運輸、建筑、日用品、家具、機電、化工、石油等部門獲得廣泛應用，無疑也會在近代技術（包括能源技術、空間技術、電子技術、激光技術、超導技術等等 ）的發(fā)展中起到一定的作用。玻璃鋼具有優(yōu)良的成型工藝性，它可以采用多種多樣的工藝方法來成型不同結構及性能 要求的制品，據(jù)不完全統(tǒng)計，其工藝方法至少有二、三十種，而且也有多種分類方法。如 按增強材料的使用方法分為：層壓法（濕法或一r：法）、模壓法。按成型壓力大小分接觸壓法、低壓法、高壓法。按成型溫度高旺分：室溫成型法、高溫成型法。但是最常用的是按：I:藝原理分類，可歸納為手糊法，噴射法，模壓成型法，纖維纏繞法和連續(xù)成

3、型法等五種。其 中，模壓成型工藝是近幾年來發(fā)展較快、分支較多的一類工藝方法。模壓成型工藝的定義及類型：模壓成型工藝一般都涉及成型用模具；但并非所有使用模具成型玻璃鋼制品的工藝都稱為模壓成型工藝。因為凡是制造玻璃鋼制品， 總需要各種各樣的模具，從最簡單的模具一一成型板材的模板、到結構復雜的注射成型金屬模具。因此，在國際上有時把各種千差萬別的玻璃鋼成型工藝統(tǒng)稱為模塑成型。也有人根據(jù)成型時模具是否封閉，即制品是否被包容在模具內(nèi)，而把玻璃鋼成型工藝分成兩大類型，一是開式或開口模成型法，二是閉式或閉合模成型法。后者又常稱為對模模壓法。這是為了適應大生產(chǎn)而從壓力袋法發(fā)展起來的一種工藝方 法。在這一類工藝方

4、法中， 大多采用結構比較復雜的金屬對模，而模壓料約束在兩半模具成型面之間，在一定溫度、壓力下固化定型。盡管它們成型方法很多，但工藝過程都十分相似。 成型壓力的施加，一般都通過液壓機來實現(xiàn)。 在對模模壓法中，如果樹脂在成型時和增強材 料幾乎同時加入模具內(nèi)，則屬于濕法成型，如果樹脂在成型前就預先和增強材料充分的混合， 先制成模壓料，并且在成型時直接加入到模具內(nèi)，則屬于半干法或干法成型。按照模壓料（即模壓用原材料半成品）的制備方法、物理形態(tài)及成型時的工藝特點（成型原 理），對模模壓法可分為吸附預成型坯模壓法，預混料或散狀模塑料模壓法，片狀摸塑料模 壓法，高強度短纖維料模壓法，預浸料定向鋪設模壓法，織

5、物（氈料）一、模壓法，碎布料模壓法，真空注射模壓法，壓鑄成型法，注射成型法，層壓模壓法，纏繞模壓法，冷模壓法和 樹脂壓力注入模壓法等等。那么，在這眾多的工藝方法中，究竟什么是模壓成型工藝？就我國的具體情況和本書而言，模壓成型是指模壓料在金屬對模中，受高溫高壓作用成型異形制品的工藝過程。并且在成型時，模具在模壓料完全充滿模腔之前，一直處于非閉合狀態(tài)。根據(jù)這一定義，在上述對模模壓分類中，象真空注射模壓法、壓鑄成型法、冷模壓法及樹脂壓力注入模壓法等，不屬于本書所說的模壓成型范疇，但由于其與模壓成型有許多共同點，不少學者仍把它們看作是模壓工藝的延伸與發(fā)展， 故本書在“模壓工藝的發(fā)展” 一節(jié)中對冷模壓法

6、及樹脂壓力注入模 壓法作了簡單介紹。在其他的類型中，鑒于在世界各國應用的普遍性，分章重點介紹吸附預成形坯模壓法，預混料或散狀模塑料模壓法，片狀模塑料模壓法和高強度短纖維料模壓法等主要類型。本節(jié)試對各種成型方法及其特點作一比較。（一）吸附預成型坯模壓法這是一種批量生產(chǎn)大型、高強、異型、尤其是深拉制品的工藝方法。其工藝過程是，先 將增強材料一一玻璃纖維用吸附法制成與制品結構、形狀、尺寸相似的預成型坯，然后再把預成型坯放入模具（一般用金屬制成）內(nèi)，并于其上倒入全配方之樹脂，在一定的溫度、壓力 下壓制成制品。預成型坯的制備方法可分為兩種，一種是空氣吸附預成型法， 另一種是濕漿吸附預成型法。與其它工藝相

7、比，它的主要特點是，制造形狀復雜的制品比較經(jīng)濟，材料成本較低，容易實現(xiàn)自動化，制品厚度調(diào)節(jié)比氈、 布對模成型制品容易。也可埋人裝飾材料或連接。但全工藝過程設備費用較高，對人的操作技能依賴性較強，并且制品厚度一般僅在6毫米以內(nèi)。（二）預混料和散狀模塑料模壓法預混料（Premix）是一種纖維增強熱固性模塑料，它是在玻璃纖維無捻粗紗于1949年間問世以后才開始獲得應用的。在50年代獲得迅速的發(fā)展。在通常情況下，是由不飽和聚酯 樹脂、短切纖維、填料、顏料、固化劑等混練而成的一種汕灰狀成型材料。因此，在英國常稱其為聚酯料團（DMC）。在開始發(fā)展階段，由于它成型工藝性十分優(yōu)良，成本低，性能易調(diào)節(jié)，因而應用

8、十分廣泛。但是，由于預混料制品強度差，表面往往有嚴重的收縮波紋，而且處于半濕態(tài)的預混料， 使操作者深感操作不便。 因此它的進一步發(fā)展受到了嚴重的障礙。隨后，在聚酯樹脂的化學增稠及低收縮技術在預混料方面的實用化，就出現(xiàn)了近一卜年來人們常常稱之為散狀模塑料（BulkMoldingCompound ,略稱BMC）的新成型材料。由于在散狀模塑 料中加入了化學增稠劑和低收縮添加劑，及使用了比預混料更高的玻璃含量，更長的纖維長度.因此敞狀模塑料制品比預混科制品有更好的物理性能，具有無波紋、無縮孔的平滑表面，而且不易產(chǎn)生翹曲。從發(fā)展趨勢看，散狀模塑料正在取代預混料。預混料成型工藝的特點是制品尺寸、截面形狀一

9、般不受限制，可模制嵌件、連接件、孔洞和螺紋，制品的尺寸精確，材料價格便宜，生產(chǎn)效率高，甚至可成型重達90公斤的制品。但制品的機械強度不高，表面質(zhì)量欠佳，加料方法受到一定的限制，很容易出現(xiàn)熔接線等弊病。這些弊病由于散狀模壓料（即化學增稠的低收縮型頂混科 ）的出現(xiàn)，已逐漸得到克服。聚 酯樹脂的化學增稠作用使敞狀模壓料的流動性更好，低收縮添加劑的使用，大大改善了聚酯制品的外觀。與其它工藝方法相比，散狀模壓科的特點如下：復雜形狀可整體成型，成型速度快，適合大批量生產(chǎn)：，能成型嵌件、孔洞、螺紋、筋和凸臺等結構，制品的耐熱性、耐 燃性、耐燦性、耐沖擊性好，制品外觀、尺寸精度和穩(wěn)定性奸。無縮孔、翹曲和表面波

10、紋等 弊病，制品電絕緣性優(yōu)良，耐弧性、耐漏電性能好；價格低廉。（三）片狀模塑料模壓成型法。片狀模塑料（SheetMouldingCompo ; znd,略稱SMC）是在60年代初發(fā)展起來的一種 “干 法”制造聚酯玻璃銅的新型模壓用材料。這種模壓片材的組成如圖11所示。中間芯材是由經(jīng)樹脂充分浸漬的短印玻璃纖維 （或氈）組成，上F兩面用聚乙烯薄膜覆蓋。樹脂糊里含有 聚酯樹脂、引發(fā)劑、化學增稠劑、低收縮添加劑、填料、脫模劑、顏料等組分。圖1 1片狀模由料（SMC 的組成1 一聚乙烯薄模f 2一樹牖棚3如切纖維（或氈）片狀模塑料的片狀模塑料的模壓工藝過程，主要包括片狀模塑料的制備和成型兩部分。制備是在

11、一臺專用機組內(nèi)完成，初期使用玻璃纖維氈， 目前多用無捻粗紗。 模壓成型過程與一般模壓料的模壓過程相似，但屬于干法成型。片狀漠塑料綜合了預混料的優(yōu)良的成型性和吸附預成型制品的良好強度，而同H寸又克服了上述工藝的弱點。它的主要特點如下：.操作處理方便，生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)過程及成型過程容易實現(xiàn)自動化。.成型時，由于樹脂粘度下降不大，流動性好。即使是結構復雜的制品，也能實現(xiàn)增 強材料的均勻分布，從而獲得物理性能優(yōu)良的制品。也能實現(xiàn)制品變厚度、帶嵌件、孔洞、 凸臺、筋、螺紋等，尤其適應大面積制品的成型。.制品尺寸穩(wěn)定性好。表面平滑、光澤好、纖維浮出少。從而簡化了后處理工序。.增強材料在模壓制造及成型過程中

12、均無損傷，長度均勻，制品強度高。.各工序的材料損耗小。6.成型時，作業(yè)環(huán)境好，沒有濕法作業(yè)樹脂引起的環(huán)境污染和玻璃毛的飛揚。但是， 片狀模塑料工藝過程也有它的一定弱點，即設備造價高，設備操作及過程控制比較復雜。對產(chǎn)品設計，尤其是筋的設計亦有較高的要求。（四）高強度短纖維料模壓成型高強度短纖維料模壓成型是一種在我國廣泛使用的工藝方法。它主要用于制備高強度異形制品，也用來制造一些特殊性能要求的制品，如耐腐蝕零件、耐熱零件等。它和其它模壓 工藝的主要區(qū)別，一是具有較高的玻璃含量（一般重量含量在 5060%左右），較長的纖維長 度。（一般長度為3050毫米）。二是組成中，一般僅含樹脂和增強纖維兩種組分

13、。樹脂主 要有酚醛、環(huán)氧，改性環(huán)氧等類型?；炝喜僮髦?，為了更好地實現(xiàn)浸漬，多需加入各種非活性溶劑，以調(diào)節(jié)樹脂的浸漬粘度。這些溶劑在浸漬后期均需大部分除去。為了獲得高性能制品，模具多采用半溢式或不溢式結構。（五）定向鋪設模壓成型所謂定向鋪設是指玻璃鋼制品成型前，使玻璃纖維沿制品主應：力方向取向的鋪設過程。如果把這種定向鋪設后之預定形坯進行模壓成型制品，則這種成型工藝稱之為定向鋪設模壓成型。定向鋪設模壓成型能充分發(fā)揮增強材料的強度特性，通過纖維的精確排列與控制可預測制品各向強度及在應力條件下的置信度。制品性能重復性好。工藝過程對操作者技能的依賴性小。并且能提高制品中的纖維含量（增強材料重量含量可達 ？0%左右）。但由于增強材料在成型過程中，幾乎不發(fā)生長程流動。因此這種工藝最適于制造形狀不是十分復雜的大型高強度模壓制品。（六）其它模壓成型法除了上述五種國際上通行模壓成型法外，隨制品結構及性能要求不同還可有其它成型方法。例如：1、織物模壓法系將兩向或三向織物（預先織成所需之形狀），經(jīng)預浸漬后，于金屬對模內(nèi)，在高溫高壓下成型特種制品的一種方法。2、氈料模壓法系將浸氈機組制備之連續(xù)玻璃纖維浸漬氈，剪裁成所需的形狀，花金屬對模中模壓成制品的一種方法。這與片狀模壓料之主要區(qū)別是，多采