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(qiáng)材料為主體組成的復(fù)合材料。同其他常用的材料相比，玻璃鋼主要有以下特點(diǎn)：1、玻璃鋼兼具輕質(zhì)高強(qiáng)、絕熱、耐熱、耐輻射、耐腐蝕、電絕緣、透電磁波、耐超低 溫等技術(shù)特性，從而使共在多種應(yīng)用環(huán)境及領(lǐng)域山有廣泛的適應(yīng)性。2、一般地說，玻璃鋼是一種各向異性材料。材料的各個(gè)方向的性能（如強(qiáng)度等），在較大的程度上可以人為地加以設(shè)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(jiǎn)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(yīng)用領(lǐng)域。如果 工藝方法及設(shè)備選擇得當(dāng)，很容易制造出尺寸準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外表美觀的制品。由

2、于玻璃鋼具備以上特點(diǎn)，因而在汽車、船舶、鐵路運(yùn)輸、建筑、日用品、家具、機(jī)電、化工、石油等部門獲得廣泛應(yīng)用，無疑也會(huì)在近代技術(shù)（包括能源技術(shù)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)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(jié)構(gòu)及性能 要求的制品，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(qiáng)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?yàn)榉彩侵圃觳Ａт撝破罚?總需要各種各樣的模具，從最簡(jiǎn)單的模具一一成型板材的模板、到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注射成型金屬模具。因此，在國(guó)際上有時(shí)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(shí)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(duì)模模壓法。這是為了適應(yīng)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的金屬對(duì)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(jī)來實(shí)現(xiàn)。 在對(duì)模模壓法中，如果樹脂在成型時(shí)和增強(qiáng)材 料幾乎同時(shí)加入模具內(nèi)，則屬于濕法成型，如果樹脂在成型前就預(yù)先和增強(qiáng)材料充分的混合， 先制成模壓料，并且在成型時(shí)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(shí)的工藝特點(diǎn)（成型原 理），對(duì)模模壓法可分為吸附預(yù)成型坯模壓法，預(yù)混料或散狀模塑料模壓法，片狀摸塑料模 壓法，高強(qiáng)度短纖維料模壓法，預(yù)浸料定向鋪設(shè)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(guó)的具體情況和本書而言，模壓成型是指模壓料在金屬對(duì)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(shí)，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(duì)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(diǎn)，不少學(xué)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(duì)冷模壓法

6、及樹脂壓力注入模 壓法作了簡(jiǎn)單介紹。在其他的類型中，鑒于在世界各國(guó)應(yīng)用的普遍性，分章重點(diǎn)介紹吸附預(yù)成形坯模壓法，預(yù)混料或散狀模塑料模壓法，片狀模塑料模壓法和高強(qiáng)度短纖維料模壓法等主要類型。本節(jié)試對(duì)各種成型方法及其特點(diǎn)作一比較。（一）吸附預(yù)成型坯模壓法這是一種批量生產(chǎn)大型、高強(qiáng)、異型、尤其是深拉制品的工藝方法。其工藝過程是，先 將增強(qiáng)材料一一玻璃纖維用吸附法制成與制品結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸相似的預(yù)成型坯，然后再把預(yù)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(yù)成型坯的制備方法可分為兩種，一種是空氣吸附預(yù)成型法， 另一種是濕漿吸附預(yù)成型法。與其它工藝相

7、比，它的主要特點(diǎn)是，制造形狀復(fù)雜的制品比較經(jīng)濟(jì)，材料成本較低，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，制品厚度調(diào)節(jié)比氈、 布對(duì)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(shè)備費(fèi)用較高，對(duì)人的操作技能依賴性較強(qiáng)，并且制品厚度一般僅在6毫米以內(nèi)。（二）預(yù)混料和散狀模塑料模壓法預(yù)混料（Premix）是一種纖維增強(qiáng)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(yīng)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(guó)常稱其為聚酯料團(tuán)（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(yīng)用

8、十分廣泛。但是，由于預(yù)混料制品強(qiáng)度差，表面往往有嚴(yán)重的收縮波紋，而且處于半濕態(tài)的預(yù)混料， 使操作者深感操作不便。 因此它的進(jìn)一步發(fā)展受到了嚴(yán)重的障礙。隨后，在聚酯樹脂的化學(xué)增稠及低收縮技術(shù)在預(yù)混料方面的實(shí)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(xué)增稠劑和低收縮添加劑，及使用了比預(yù)混料更高的玻璃含量，更長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度.因此敞狀模塑料制品比預(yù)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(shì)看，散狀模塑料正在取代預(yù)混料。預(yù)混料成型工藝的特點(diǎn)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(jià)格便宜，生產(chǎn)效率高，甚至可成型重達(dá)90公斤的制品。但制品的機(jī)械強(qiáng)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(xué)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(xué)增稠作用使敞狀模壓料的流動(dòng)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(diǎn)如下：復(fù)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(tái)等結(jié)構(gòu)，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(jià)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(xué)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(tái)專用機(jī)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(yù)混料的優(yōu)良的成型性和吸附預(yù)成型制品的良好強(qiáng)度，而同H寸又克服了上述工藝的弱點(diǎn)。它的主要特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。.成型時(shí)，由于樹脂粘度下降不大，流動(dòng)性好。即使是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品，也能實(shí)現(xiàn)增 強(qiáng)材料的均勻分布，從而獲得物理性能優(yōu)良的制品。也能實(shí)現(xiàn)制品變厚度、帶嵌件、孔洞、 凸臺(tái)、筋、螺紋等，尤其適應(yīng)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(jiǎn)化了后處理工序。.增強(qiáng)材料在模壓制造及成型過程中

12、均無損傷，長(zhǎng)度均勻，制品強(qiáng)度高。.各工序的材料損耗小。6.成型時(shí)，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(yáng)。但是， 片狀模塑料工藝過程也有它的一定弱點(diǎn)，即設(shè)備造價(jià)高，設(shè)備操作及過程控制比較復(fù)雜。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是筋的設(shè)計(jì)亦有較高的要求。（四）高強(qiáng)度短纖維料模壓成型高強(qiáng)度短纖維料模壓成型是一種在我國(guó)廣泛使用的工藝方法。它主要用于制備高強(qiáng)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(zhǎng)的纖維長(zhǎng) 度。（一般長(zhǎng)度為3050毫米）。二是組成中，一般僅含樹脂和增強(qiáng)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?；炝喜僮髦校瑸榱烁玫貙?shí)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(jié)構(gòu)。（五）定向鋪設(shè)模壓成型所謂定向鋪設(shè)是指玻璃鋼制品成型前，使玻璃纖維沿制品主應(yīng)：力方向取向的鋪設(shè)過程。如果把這種定向鋪設(shè)后之預(yù)定形坯進(jìn)行模壓成型制品，則這種成型工藝稱之為定向鋪設(shè)模壓成型。定向鋪設(shè)模壓成型能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的強(qiáng)度特性，通過纖維的精確排列與控制可預(yù)測(cè)制品各向強(qiáng)度及在應(yīng)力條件下的置信度。制品性能重復(fù)性好。工藝過程對(duì)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(qiáng)材料重量含量可達(dá) ？0%左右）。但由于增強(qiáng)材料在成型過程中，幾乎不發(fā)生長(zhǎng)程流動(dòng)。因此這種工藝最適于制造形狀不是十分復(fù)雜的大型高強(qiáng)度模壓制品。（六）其它模壓成型法除了上述五種國(guó)際上通行模壓成型法外，隨制品結(jié)構(gòu)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(yù)先織成所需之形狀），經(jīng)預(yù)浸漬后，于金屬對(duì)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(jī)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(duì)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