玻璃钢的生产方法及应用

百检网 2022-08-22

玻璃钢(FRP)亦称作GFRP,即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体,以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料,称为玻璃纤维增强塑料,或称为玻璃钢,不同于钢化玻璃。由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之别。质轻而硬,不导电,性能稳定,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。玻璃钢学名纤维增强塑料,俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP),碳纤维增强复合塑料(CFRP),硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小,一般在10μm以下,缺陷较少又较小,断裂应变约为千分之三十以内,是脆性材料,易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说,强度、模量都要低很多,但可以经受住大的应变,往往具有粘弹性和弹塑性,是韧性材料。

生产方法

基本上分两大类,即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分,有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。

世界上使用*多的成型方法有以下四种。

①手糊法:主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。

肯尼手糊制品:玻璃钢风机

②喷射法:主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。

③模压法:主要使用国家有德国等。

④RTM法(树脂传递模塑):主要使用国家有欧美各国、日本。

还有:纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。

我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的,其他有模压法、缠绕法、层压法等。日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看,手糊法仍占相当比重,说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型,设备简单,费用少,一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低,生产周期长,质量不稳定。我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备,随着FRP工业的发展,新的工艺方法将会不断出现。

应用

雕塑模具

通过先制作出玻璃钢雕塑模具,来制作生产玻璃钢制品,满足人们现实生产生活中的需要。

一、玻璃钢雕塑石膏模

石膏模特点是耐热、价廉、导热系数小、复印性好。一般用于制作母模。制造方便,适于大型制品。但是不耐用,怕冲击,干燥慢。多用于单一产品以及线型复杂的产品,如浮雕等。所用的石膏多为半水石膏即熟石膏。与水泥模一样,可用砖头、木材做骨架基础,再覆以石膏层造型。为了提高刚度,防止裂纹,可在石膏中加入足够的填料,如加入石英,可减少收缩和裂纹,加入水泥(石膏:水泥=7:3)增加强度。也有人提出用石膏加入适量乳胶,用水稀释来制模,强度好,不起粉等。

石膏模可用作低熔点合金模的母模,在热态下浇铸合金。用石膏母模翻制石膏铸型(子模)时,母模表面要涂以分离剂,如钾皂溶液、变压器油、食用油、20%硬脂酸+80%煤油,或汽油+凡士林等。石膏模可用带水笔蘸取石膏粉进行修补。石膏模烘干工艺是:(60~120)℃/(4~5)L,自然冷却后用金相砂纸轻轻抛光,然后再烘(100~150)℃/(8~10)L,(200~230)℃/(20~24)L。

二、玻璃钢雕塑橡胶模

橡胶模一般用硅橡胶、聚氨酯树脂制作,用于制作造型复杂的浮雕、圆雕及各种造型,并不单独使用,须与石膏套模等其他材料组成,通常用于模具中因线型倒入或重叠而不能直接脱模的某一部位,因它有一定软性,当外模脱模后,它能随意拉出,如狮子、龙等动物或菩萨、卡通人物。批量不大时,用此方法。

三、玻璃钢雕塑石蜡膜

石蜡膜用于数量不多或者线型复杂、不易脱模的产品。比如,要制造一个整体式弯管,包括90°弯管,可用两个弯头哈夫作母模,在内90°腔注满石蜡后,脱去哈夫母模后,将石蜡模芯稍加修整,然后在外壁包覆玻璃钢,固化后加热,使石蜡熔化流出,即可得到一个整体的玻璃钢产品。

为了减少收缩变形,提高刚度,可在石蜡中加入5%左右的硬脂酸。制造方便,脱模容易,石蜡可反复利用。但精度不高。另一种用法:湿法卷管时,可将钢管浸到70~80℃熔化的石蜡中,提起来冷却后再浸,反复进行,直到所需厚度时,表面稍加修整,即可包覆玻璃钢,为防止石蜡开裂,可在蜡中加入少量黄油。也可在蜡的外面包覆一层薄的玻璃纸,以此作为模芯,玻璃钢固化后,加热钢管石蜡熔化即可脱模。

四、混凝土模

混凝土模多用于线型规则和重复使用次数少的产品,如螺旋形、波形、圆形、拱形或立体槽状产品。成本低,刚性好,可用砖头砌成基础,再覆以水泥砂浆,进行打磨、上腻子,再经过打磨、抛光、喷漆等措施。这种水泥模可直接用于生产玻璃钢制品,也可用于翻制玻璃钢模具的母模。水泥模干燥慢,即使在正常条件下,也要一周以上才能进行涂漆等表面施工。

五、玻璃钢雕塑木模

木模主要用于线形较平直的大型产品。木模可以直接用来作为玻璃钢产品的成型模具,也可作为翻制玻璃钢模具的过渡母模。用于制作模具的木材有红松、银杏、杉木等,要求含水量达15%,并且不易收缩变形,无节。木模制作后,可涂上0.2~0.3垃垃厚度的树脂(表面腻子),再用水砂纸由粗到细打磨四次,*后一次用800#或1000#砂纸打光,再涂上抛光膏用抛光器抛光,再打上石蜡,木模即成。也可直接在木模上刷油漆、罩光来制造木模。

六、玻璃钢雕塑金属模

金属模特别是钢模,一般用于尺寸小、批量大的模压产品。如制作玻璃钢平板时表面光洁的不锈钢板;制作型材时用角钢、槽钢。因为模压产品不仅要加压,还要加热。也有用于外形不复杂的大型产品。黄铜虽是常见金属,但因易受树脂辅助剂侵蚀,并会对树脂固化产生不利影响,除非在工作面已镀铬或其他金属的场合,否则不宜采用。金属模具的制造加工很困难、成本高。另有低熔点合金模其成分是:Zn93%、Al4%、Cu3%、Mn0.5%,当温度为50~80℃时,合金硬度(HB)为100左右。其流动性好,耐磨性差,适于制造形状复杂、花纹精细的塑料成型模腔,使用温度一般>80℃。另一种低熔点金属是58%铋,42%锡,熔点135℃。低熔点合金模的优点是制模周期短、工艺简单,可重复使用。

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