浅析玻璃钢成型工艺

2016-03-16方炅任

环球市场 2016年17期

关键词：玻璃钢制品成型

方炅任

长春轨道客车股份有限公司

浅析玻璃钢成型工艺

方炅任

长春轨道客车股份有限公司

玻璃钢(缩写符号为GFRP或FRP)是一种复合材料，它是由树脂和玻璃纤维经复合制作而成的一种新型材料。玻璃钢材料，具有轻质高强，耐腐蚀，电绝缘性能好，热绝缘性好，传热慢，以及易着色，产品设计自由度大，能透过电磁波等特性。与钢铝等常用的金属材料相比玻璃钢产品，可以根据用户要求，由供应商自行设计复合制作。只要根据产品的设计，选择合适的树脂和玻璃纤维一定的配比，不同的工艺，就可以将玻璃钢材料和结构一次地完成，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。

优点；缺点；工艺；成型

1 引言

玻璃钢是一种复合材料，树脂基体、增强材料有机组合，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，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。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、袋压成型工艺、RTM成型工艺、拉挤成型工艺等。

现把几种常用的玻璃钢的成型方法的特点介绍如下：

2 手糊成型

手糊制作方法，利用不饱和聚酯树脂的特性，在常温常压下借助刷子或辊子，将树脂浸在磨具上的玻璃纤维或织物中，经脱泡、固化而得制品。手糊成型设备投资低，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。

优点：设计自由度高，可制造大型制品和型状复杂产品、可室温成型，设备投资少、可采用加强筋局部增强，可嵌入金属件可用胶衣层获得具有自由色彩和光泽的表面。

缺点：属于劳动密集型生产，产品质量由工人训练程度决定，工人费用高。

2)玻纤含量不可能太高；树脂需要粘度较低才易手工操作，溶剂/苯乙烯量高，力学与热性能受限制。

3)手糊用树脂分子量低，主要产品有舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑模型，浴盆，卫生间、地铁客车部件。

3 RTM成型

RTM工艺是由树脂和催化剂计量泵按配比输出的带压液体在静态混合容器中混合均匀，并注入已合理放好预成型增强体的闭合模中，模具需有周边密封，并保证树脂流动顺畅和完全浸润玻璃纤维，然后进行固化。

由于RTM工艺是一种半机械化的团模成型技术，可成倍提高玻璃钢制品的生产效率，满足批量化生产玻璃钢制品的要求。同时该工艺可大大减少苯乙烯等有害气体的逸出，满足先进工业国家对玻璃钢工业苯乙烯挥发量的严格要求。大大减少目前我国城乡玻璃钢厂以手糊和喷射为主的生产工艺对环境的严重污染状况。此外RTM工艺生产的玻璃钢制品具有较高的表面及内在质量，可大大减少目前我国手糊玻璃钢制品质量低劣的情况。

优点：闭模成型，生产环境好；对工人技术熟练程度的要求低；可获得良好的制品表面，精度也比较高。缺点：模具复杂，价位也高一些边部有未被浸渍的材料，导致浪费。主要产品：小型飞机与汽车零部件、客车座椅、仪表壳、卫生洁具、体育用品、化工设备、医疗机械

4 纤维缠绕

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。

优点：可靠性高，质量稳定，尺寸精确；机械化生产，效率高。

缺点：只能生产回转体；表面状态不良；设备费用高。

主要产品：管道、贮罐、气瓶、风机叶片、撑高跳竿、羽毛球拍、电线竿、固体火箭发动机壳体。

5 拉挤成型

拉挤成型方法，是在牵引装置牵引下，使浸渍树脂的玻璃纤维增强材料，在模具中预成型后，加热模具使之固化成型，制成玻璃钢型材，最后切割成所需长度的玻璃钢制品。现在已有变截面的、长度方向呈弧型的拉挤制品成型技术。

优点：制品质量稳定，外观平滑；可制作复杂几何形状的制品；变形率低；低噪声、高效率、耗电低、污染性小符合国家有关环境要求。缺点：模具复杂费用高。

主要产品：建筑屋顶横梁、椽子、门窗框架型材、墙板、石油开采抽油杆、帐篷竿、梯子、桥梁、工具把、手机微波站罩壳、汽车板簧、传动轴、电缆管、光纤光缆芯、钓鱼竿、隔栅、汽车空调器罩、扩轨罩。

6 真空袋法法成型

此法是手糊法与喷射法的延伸。将手糊或喷射好的积层在树脂的A阶段与模具在一起，在积层上覆以橡胶袋，周边密封，在后用真空泵抽真空，积层从而受到不大于1个气压的压力，而被压实、成型。优点产品两面光，有利于操作人员健康和安全，真空袋减少了固化时逸出的挥发性物质。容易脱泡。缺点：增加袋材成本，操作人员的技术很重要。主要产品艇、电气部件、赛车、芯材粘结、飞机鼻锥雷达罩、机翼、方向舵。

7 喷射成型方法

是一种借助于喷射机器的手工积层的方法。利用喷枪将树脂从喷枪的两侧以及在盆腔中的粗纱喷到模具上，喷到一定厚度后，在用辊子浸渍脱泡，固化。优点：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，成型加工困难，厚度不均，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。

用喷射成型的制品有游艇、船舶、槽、罐、汽车车辆、浴盆。