玻璃鋼的成型工藝方法,有很多種方法。其中有最簡單易學的手工糊制方法,也有比較容易建立的模壓工藝成型方法;也有必須經過專門設計、專業制造的纖維纏繞成型方法;更有一些綜合注射、真空、預成型增強材料或預設墊料的幾種模塑方法;以及為了達到制品高性能指標而設計制造的,由計算機進行程序控制的先進的自動化成型方法。
由此可見,玻璃鋼制品的制作成型方法有很多種,它們的技術水平要求相差很大,其對原材料、模具、設備投資等的要求,也各不相同,當然它們所生產產品的批量和質量,也不會相同。
國內外常用的玻璃鋼制作成型方法,有手糊成型工藝、噴射成型工藝、模壓成型工藝、模壓料成型工藝、纖維纏繞成型工藝、卷管成型工藝、袋壓成型工藝、樹脂澆鑄及注射成型工藝、RTM成型工藝、拉擠成型工藝、板材及管道連續成型工藝、增強反應注射模塑成型工藝、彈性體貯脂模塑成型工藝,以及膠接和連接技術、夾層結構制作技術等。
現把幾種常用的玻璃鋼的成型方法的特點介紹如下∶
設備投資低,產品形狀的限制因素少,適合小批量生產。它的生產條件是需要制作產品的模具,并掌握手糊工藝的技術要領。但是,這種制作方法所制成的產品,質量不夠穩定,產品的質量檔次不夠高,較難滿足某些產品的性能要求。
一種借助于噴射機器的手工積層的方法。該方法具有效率高、成本低的特點,有逐步取代傳統的手糊工藝的趨勢。其產品的整體性強,沒有搭接縫,且制品的幾何尺寸基本上沒有受到限制,成型工藝不復雜,材料配方能保持一定的準確性。其不足之處,在于制品的質量在很大程度上,取決于操作工人的生產技能。另外,噴射所造成的污染,一般均大于其他的工藝方法。
將浸漬過樹脂的連續纖維,按一定的規律纏繞到芯模上,層疊至所需的厚度,固化后脫模,即成制品。該方法的特點,是可按產品承受應力情況來設計纖維的纏繞規律,使之充分發揮纖維的抗拉強度,并且容易實現機械化和自動化,產品質量較為穩定,若配用不同的樹脂基體和纖維的有機復合,則可獲得最佳的技術經濟效果。纖維纏繞工藝,可成功地應用于制作玻璃鋼管道、貯罐、氣瓶、風機葉片、撐高跳竿、電線竿、羽毛球拍等的制品。
其壓制工藝和設備條件基本相同,前者采用浸膠布作為模壓料,而后者采用片狀、團狀、散狀的模壓料,首先將一定量的模壓料置于金屬對模中,而后在一定溫度和壓力下成型制得所需的玻璃鋼制品。這種生產成型方法,所制得的產品尺寸精確,表面光潔,可一次成型,生產效率較高,且產品質量較為穩定,適合于大批量制作各種小型玻璃鋼制品。其不足之處是模具的設計和制造較為復雜,生產初期的投資較高,且制件受設備的限制較為突出。
在牽引裝置牽引下,使浸漬樹脂的纖維增強材料,先在模具中預成型,并經加熱使之固化成型,制成玻璃鋼型材,最后切割成所需長度的玻璃鋼制品。該種成型工藝方法,具有以下明顯的特點∶首先它可以制作幾何形狀復雜的制品,尤其對于特小型或特大型制品,該工藝方法具有其他方法所無法比擬的優越性;其次只要經過合理的產品設計、工藝設計,某些高性能復合材料的制作,在拉擠工藝中就可得以實現;另外,拉擠工藝方法,尤其適合于開發制作各種熱塑性玻璃鋼制品;加之由于拉擠速度日趨加快,因此拉擠工藝的生產效率很高,作為連續生產的先進方法之一,為實現玻璃鋼的工業化生產開辟了一條有效的途徑。但是也必須指出,建立拉擠生產工藝方法的要求比較高,例如其設備投資較大,模具設計較為復雜,工藝條件的控制及對原材料的性能要求較為嚴格,這些都是建立拉擠成型工藝的困難之處。
與傳統的金屬材料及非金屬材料相比,玻璃鋼材料及其制品,具有強度高,性能好,節約能源,產品設計自由度大,以及產品使用適應性廣等特點。因此,在一定意義上說,玻璃鋼材料是一種應用范圍極廣,開發前景極大的材料品種之一。
我國的玻璃鋼工業,已經具備了一定的規模,在產品的品種數量及產量方面,以及在技術水平方面,均已經取得了巨大的進展,在國民經濟建設中發揮了重要的作用。
玻璃纖維增強塑料(FRP)是一種以玻璃纖維增強不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂為基體材料的復合塑料。作為復合材料的一種,玻璃鋼因其獨特的性能優勢,在航空航天、鐵道鐵路、裝飾建筑、家居家具、建材衛浴和環衛工程等等相關行業中得到了廣泛應用。
根據所采用的纖維不同,玻璃纖維增強塑料分為玻璃纖維增強復合塑料(GFRP)、碳纖維增強復合塑料(CFRP)和硼纖維增強復合塑料等。它以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)為增強材料,以合成樹脂為基體材料。纖維增強復合材料是由增強纖維和基體組成的。纖維(或晶須)的直徑很小,一般小于10微米,是脆性材料,易損傷、斷裂和受腐蝕。基體具有黏彈性和彈塑性,是韌性材料。
玻璃纖維增強塑料的相對密度在1.5~2.0之間,只有碳鋼的1/4~1/5,但拉伸強度卻接近甚至超過碳素鋼,強度可以與高級合金鋼媲美。某些環氧玻璃鋼的拉伸、彎曲和壓縮強度甚至能達到400兆帕以上。
主要缺點:
1.彈性模量小 2.長期耐溫性差 3.層間剪切強度低
主要優點:
1.耐腐蝕性能好 2.介電性能好 3.熱性能良好 4.可設計性強 5.工藝性優良
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玻璃纖維增強塑料?正文
又稱玻璃鋼。為玻璃纖維與一種或數種熱固性或熱塑性樹脂復合而成的材料。由于它具有質輕、強度高、耐腐蝕等優點,所以發展很快。原材料中的玻璃纖維是用玻璃球熔融后經多孔漏板拉制而成的。常用樹脂為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂和其他熱塑性樹脂(見高聚物復合材料)。這種增強塑料的基本性能視所用纖維規格而定。以 E玻璃纖維增強環氧樹脂為例,其抗拉強度為150千克力/毫米,模量為4.2×10千克力/毫米,密度為2.0克/厘米,比強度為7.5×10毫米,比模量為2.1×10毫米。為了改善玻璃纖維與樹脂的粘合,纖維應用硅烷類偶聯劑進行處理,硅烷類型的選擇依所用的樹脂而定。
這種材料大量用于造船工業(28%)、建筑工業(約20%)、化工耐腐蝕容器管道(10%)和飛機工業(10%),其余用于車輛、機械和日用消費品方面。
參考書目
G. Lubin, Handbook of Fiberglass and AdvancedPlastic Composites, Van Nostrand, New York, 1969.
在上述玻璃鋼的制作成型技術方法中,每一種技術均有其自身的特點。生產企業在選擇確定采用何種工藝方法時,需根據企業的基本情況及生產產品的情況,如生產產品的批量及其質量要求,以及企業的技術基礎和生產資金情況等因素進行綜合考慮。
假如,企業擬準備簽訂一批玻璃鋼桌椅的業務,由于采用手糊、模壓、RTM工藝均可以制作玻璃鋼桌椅,這時需根據企業和產品的實際情況來加以確定,以便獲得最適宜的生產投入、產品質量及經濟效益之間的關系。
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科目: 復 合 材 料 院 (系): 材 化 學 院 專 業: 無極非金屬材料工程 姓 名: 龐 麗 麗 學 號: 1 3 4 6 1 0 2 5 指導教師: 張 西 玲 二○一 六 年 五 月 十九 日 玻璃纖維增強塑料簡論 龐麗麗 學號: 13461925 班級 :13 無極非金屬材料 1班 摘要:介紹玻璃纖維增強塑料的性能和優缺點;討論玻璃纖維增強改性工程塑料的影響因 素;及其應用發展概況。 關鍵詞:玻璃纖維;增強塑料。 Summary: Introduces the performance of GFRP, advantages and disadvantages. Discussion the influencing factors of glass fiber reinforced modified engineering plastics
《公路用玻璃纖維增強塑料產品(第4部分):非承壓通信井蓋(GB/T 24721.4-2009)》由中國標準出版社出版。
《玻璃纖維增強塑料樹脂含量試驗方法(GB/T 2577-2005)》由中國標準出版社出版。
《公路用玻璃纖維增強塑料產品(第2部分):管箱(GB/T 24721.2-2009)》由中國標準出版社出版。