胶衣制作 1、 成型时不流淌,易消泡 2、 色调均匀,不浮色
3、 固化快,不产生皱纹,与铺层树脂粘接性好 手糊成型 1、 浸渍性好,易浸透纤维,易排除气泡 2、 铺敷后固化快,放热少、收缩小 3、 易挥发物少,制品表面不发粘 4、 层间粘接性好
喷射成型 1、 保证手糊成型的各项要求 2、 触变性恢复更早 3、 温度对树脂粘度影响小
4、 树脂适用期要长,加入促进剂后,粘度不应增大 袋压成型 1、 浸润性好,易浸透纤维,易排出气泡 2、 固化快,固化放热量要小 3、 不易流胶,层间粘接力强
(3)辅助材料
接触成型工艺中的辅助材料,主要是指填料和色料两类,而固化剂、稀释剂、增韧剂等,归属于树脂基体体系。 2、模具及脱模剂 (1)模具
模具是各种接触成型工艺中的主要设备。模具的好坏,直接影响产品的质量和成本,必须精心设计制造。
设计模具时,必须综合考虑以下要求:①满足产品设计的精度要求,模具尺寸精确、表面光滑;②要有足够的强度和刚度;③脱模方便;④有足够的热稳定性;⑤重量轻、材料来源充分及造价低。
模具构造 接触成型模具分为:阴模、阳模和对模三种,不论是哪种模具,都可以根据尺寸大小,成型要求,设计成整体或拼装模。
模具材料 造反模具材料时,应满足以下要求:①能够满足制品的尺寸精度,外观质量及使用寿命要求;②模具材料要有足够的强度和刚度,保证模具在使用过程中不易变形和损坏;③不受树脂侵蚀,不影响树脂固化;④耐热性好,制品固化和加热固化时,模具不变形;⑤容易制造,容易脱模;⑥昼减轻模具重量,方便生产;⑦价格便宜,材料容易获得。能用作手糊成型模具的材料有:木材,
金属,石膏,水泥,低熔点金属,硬质泡沫塑料及玻璃钢等。
脱模剂基本要求:①不腐蚀模具,不影响树脂固化,对树脂粘接力小于0.01MPa;②成膜时间短,厚度均匀,表面光滑;③使用安全,无毒害作用;④耐热、能以受加热固化的温度作用;⑤操作方便,价格便宜。
接触成型工艺的脱模剂主要有薄膜型脱模剂、液体脱模剂和油膏、蜡类脱模剂。
玻璃钢生产工艺--喷射成型技术
喷射成型技术是手糊成型的改进,半机械化程度。喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大,如美国占9.1%,西欧占11.3%,日本占21%。目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。
(1)喷射成型工艺原理及优缺点
喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出,同时将切断的玻纤粗纱,由喷枪中心喷出,使其与树脂均匀混合,沉积到模具上,当沉积到一定厚度时,用辊轮压实,使纤维浸透树脂,排除气泡,固化后成制品。
喷射成型的优点:①用玻纤粗纱代替织物,可降低材料成本;②生产效率比手糊的高2~4倍;③产品整体性好,无接缝,层间剪切强度高,树脂含量高,抗腐蚀、耐渗漏性好;④可减少飞边,裁布屑及剩余胶液的消耗;⑤产品尺寸、形状不受限制。其缺点为:①树脂含量高,制品强度低;②产品只能做到单面光滑;③污染环境,有害工人健康。
喷射成型效率达15kg/min,故适合于大型船体制造。已广泛用于加工浴盆、机器外罩、整体卫生间,汽车车身构件及大型浮雕制品等。 (2)生产准备
场地 喷射成型场地除满足手糊工艺要求外,要特别注意环境排风。根据产品尺寸大小,操作间可建成密闭式,以节省能源。
材料准备 原材料主要是树脂(主要用不饱和聚酯树脂)和无捻玻纤粗纱。 模具准备 准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。
喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种:①泵式供胶喷射成型机,是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中,充分混合后再由喷枪喷出,称为枪内混合型。其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接,调节助剂泵在摇臂上的位置,可保证配料比例。在空压机作用下,树脂和助剂在混合器内均匀混合,经喷枪形成雾滴,与切断的纤维连续地喷射到模具
表面。这种喷射机只有一个胶液喷枪,结构简单,重量轻,引发剂浪费少,但因系内混合,使完后要立即清洗,以防止喷射堵塞。②压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中,靠进入罐中的气体压力,使胶液进入喷枪连续喷出。安是由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。工作时,接通压缩空气气源,使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪,使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出,树脂雾化,玻纤分散,混合均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外混合,故不易堵塞喷枪嘴。
(3)喷射成型工艺控制
喷射工艺参数选择:①树脂含量 喷射成型的制品中,树脂含量控制在60%左右。②喷雾压力 当树脂粘度为0.2Pa·s,树脂罐压力为0.05~0.15MPa时,雾化压力为0.3~0.55MPa,方能保证组分混合均匀。③喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同,一般选用20°夹角,喷枪与模具的距离为350~400mm。改变距离,要高速喷枪夹角,保证各组分在靠近模具表面处交集混合,防止胶液飞失。
喷射成型应注意事项:①环境温度应控制在(25±5)℃,过高,易引起喷枪堵塞;过低,混合不均匀,固化慢;②喷射机系统内不允许有水分存在,否则会影响产品质量;③成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维混合层;④喷射成型前,先调整气压,控制树脂和玻纤含量;⑤喷枪要均匀移动,防止漏喷,不能走弧线,两行之间的重叠富庶小于1/3,要保证覆盖均匀和厚度均匀;⑥喷完一层后,立即用辊轮压实,要注意棱角和凹凸表面,保证每层压平,排出气泡,防止带起纤维造成毛刺;⑦每层喷完后,要进行检查,合格后再喷下一层;⑧最后一层要喷薄些,使表面光滑;⑨喷射机用完后要立即清洗,防止树脂固化,损坏设备。
玻璃钢原材料--不饱和聚酯树脂的类别
玻璃钢制作时所用的原材料树脂品种,主要有∶不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂、酚醛树脂、热固性树脂(呋喃类树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂等)、聚氨酯树脂,以及其他热塑性树脂类,例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN或AS树脂)、ABS树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰亚胺、改性聚酰亚胺、聚砜、聚砜醚、聚芳醚酮、聚苯硫醚、芳香族聚酯等热塑性树脂。
其中使用最多的是不饱和聚酯树脂,其原因是由于不饱和聚酯树脂的原材料来源较为广泛,价格较为便宜,并且成型工艺简单,成型温度较低,生产成本低等。 不饱和聚酯树脂的品种牌号很多,其分类情况也各不相同。
若按产品性能来分类,可分为如下的类别:
△通用型不饱和聚酯树脂:这种树脂是应用得最多的树脂品种,如191、196树脂等。 △柔韧型不饱和聚酯树脂:这种树脂制成玻璃钢制品后,其制品具有较好的柔韧性。其牌号为TM182、304、T541等。
△弹性不饱和聚酯树脂:这种树脂具有较高的弯曲强度,更坚韧而无脆性,适宜制作家具高档涂料,以及机器外壳等。
△耐化学药品型的不饱和聚酯树脂:这类树脂具有较好的耐腐蚀性能,由于腐蚀介质种类很多,因此针对不同的介质可以使用不同的耐腐蚀树脂。其牌号有197、3301、323、MFE-2等。
△阻燃型不饱和聚酯树脂:这类树脂可分为合成型和添加型两种,均可达到阻燃的效果。其牌号为:7901、S-906、TM302、317等。
△耐热型不饱和聚酯树脂:这类树脂可以制成在较高温度下使用的玻璃钢制品,其热变形温度至少不低于110℃。其牌号为∶TM197、TM199、S685等。
△光稳定型和耐气候型不饱和聚酯树脂:这类树脂具有较好的耐大气的老化性能,暴露在日光条件下可以长期使用,仍保存一定的使用性能。其牌号为:TM195、S692、F45、515等。
△空气干燥型不饱和聚酯树脂:这类树脂具有空干性,即暴露在空气中进行固化,其表面不会发粘,以便改善其工艺性能及产品的使用性能,但其固化条件仍与通用型不饱和树脂的相同,在低温或室温下进行固化。其牌号为:SGA20、桐酸型不饱和聚酯树脂等。 △铸塑型不饱和聚酯树脂:这类树脂是一类低收缩、低放热的树脂,其主要的特性是铸塑时不会产生裂纹及破裂,可避免产生应力集中现象,并且颜色浅,透明性好。其牌号为:SB39、S793等。
△胶衣不饱和聚酯树脂(通常称为胶衣树脂)∶这类树脂在手工制作玻璃钢制品时十分重要。它不但可以起到玻璃钢表面的保护层作用,而且可以起到表面的装饰效果,起着十分重要的作用。由于玻璃钢制品的使用环境及要求各不相同,因此必须根据实际情况,选用不同品种的胶衣树脂。目前的牌号为∶TM-33、TM-35、S-739、胶衣33等。
△SMC/BMC专用不饱和聚酯树脂:这类树脂的主要特点是粘度低、增稠快、活性高,能快速固化(简称C/BMC专用树脂) 耐水性和耐热性能好,稳定性好等。目前的牌号为:S-816、S-817等。
玻璃钢在建筑工业中的应用
建筑工业在国民经济中占有很重要的地位,不论是哪一个国家,建筑工业望远是国民经济的支柱产业之一。随着社会的进步,人们对居住面积、房屋质量和娱乐设施等提出越来越高的要求,这就是推动建筑工业改革发展的动力。
建筑工业现代化的发展方向是:改善施工条件,加快建设进度,降低成本,提高质量,节约能源,减少运输,保护耕地,保护环境和提高技术经济效益等。为了达到此目的,必须从改善现有的建筑材料和发展新型建筑材料方向着手。
在建筑工业中发展和使用玻璃钢对减轻建筑物自重,提高建筑物的使用功能,改革建筑设计,加速施工进度,降低工程造价,提高经济效益等都十分有利,是实现建筑工业现代化的必要条件。
1、玻璃钢的建筑性能
(1)材料性能的可设计性 玻璃钢的性能可根据使用要求进行设计,如要求耐水、防腐、高强,可选用树脂基复合材料。由于玻璃钢的重量轻,制造方便,对于大型结构和形状复杂的建筑制品,能够一次成型制造,提高建筑结构的整体性。
(2)力学性能好 玻璃钢的力学性能可在很大范围内进行设计,由于选用的材料不同,增强材料的铺设方向和方向差异,可以获得性能判别很大的复合材料,如单向玻纤增强环氧复合材料的拉伸强度可达1000MPa以上,比钢(建筑钢)的拉伸强度还高,选用碳纤维作增强材料,制得的玻璃钢弹性模量可以达到建筑钢材水平,而其密度却比钢材小4~5倍。更为突出的是玻璃钢在制造过程中,可以根据构件受力状况局部加强,这样既可提高结构的承载能力,又能节约材料的减轻自重。
(3)装饰性好 玻璃钢的表面光洁,可以配制成各种鲜艳的色彩,也可以制造出不同的花纹和图案,适宜制造各种装饰板、大型浮雕及工艺美术雕塑等。
(4)透光性 透明玻璃钢的透光率达85%以上(与玻璃相似),其最大特点是不易破碎,能承受荷载。用于建筑工程时可以将结构、围护及采光三者综合设计,能够达到简化采光设计,降低工程造价之目的。
(5)隔热性 建筑物的作用是能够防止由热传导、热对流引起的温度变化,给人们以良好的工作和休息环境。一般建筑材料的隔热性能较差,例如普通混凝土的导热系数为1.5~2.1W(m·K),红砖的导热系数为0.81 W(m·K),树脂基复合材料的夹层结构的导热系数为0.05~0.08 W(m·K),比普通红砖小10倍,比混凝土小20多倍。
(6)隔音性 隔音效果好坏是评价建筑物质量的标准之一。但传统材料中,隔音效果好的建筑材料往往密度较大,隔热性差,运输和安装困难。玻璃钢的隔音性能虽然不很理想,但它有消逝振动音波及传播音波的作用,经过专门设计的夹层结构,可达到既隔音又隔热的