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(1)手糊成型工艺--湿法铺层成型法;
(2)喷射成型工艺;
(3)树脂通报模塑成型技能(RTM技能);
(4)袋压法(压力袋法)成型;
(5)真空袋压成型;
(6)热压罐成型技能;
(7)液压釜法成型技能;
(8)热膨胀模塑法成型技能;
(9)夹层构造成型技能;
(10)模压料生产工艺;
(11)ZMC模压料注射技能;
(12)模压成型工艺;
(13)层合板生产技能;
(14)卷制管成型技能;
(15)纤维缠绕制品成型技能;
(16)连续制板生产工艺;
(17)浇铸成型技能;
(18)拉挤成型工艺;
(19)连续缠绕制监工艺;
(20)编织复合股料制造技能;
(21)热塑性片状模塑料制造技能及冷模冲压成型工艺;
(22)注射成型工艺;
(23)挤出成型工艺;
(24)离心浇铸制管成型工艺;
(25)其它成型技能。
视所选用的树脂基体材料的不同,上述方法分别适用于热固性和热塑性复合股料的生产,有些工艺两者都适用。
复合股料制品成型工艺特点:与其它材料加工工艺比较,复合股料成型工艺具有如下特点:
(1)材料制造与制品成型同时完成 一样平常情形下,复合股料的生产过程,也便是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的利用哀求进行设计,因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时,都必须知足制品的归天性能、构造形状和外不雅观质量哀求等。
(2)制品成型比较简便 一样平常热固性复合股料的树脂基体,成型前是流动液体,增强材料是优柔纤维或织物,因此,用这些材料生产复合股料制品,所需工序及设备要比其它 材料大略的多,对付某些制品仅需一套模具便能生产。
一、打仗低压成型工艺
打仗低压成型工艺 的特点因此手工铺放增强材料,浸清树脂,或用大略的工具赞助铺放增强材料和树脂。打仗低压成型工艺的另一特点,是成型过程中不须要施加成型压力(打仗成型),或者只施加较低成型压力(打仗成型后施加0.01~0.7MPa压力,最大压力不超过2.0MPa)。
打仗低压成型工艺过程,是先将材料在阴模、阳模或对模上制成设计形状,再通过加热或常温固化,脱模后再经由赞助加工而得到制品。属于这类成型工艺的有手糊成型、喷射成型、袋压成型、树脂通报模塑成型、热压罐成型和热膨胀模塑成型(低压成型)等。个中前两种为打仗成型。
打仗低压成型工艺中,手糊成型工艺是聚合物基复合股料生产中最先发明的,适用范围最广,其它方法都是手糊成型工艺的发展和改进。打仗成型工艺的最大优点是设备大略,适应性广,投资少,见效快。根据近年来的统计,打仗低压成型工艺在世界各国复合股料工业生产中,仍霸占很大比例,如美国占35%,西欧占25%,日本占42%,中国占75%。这解释了打仗低压成型工艺在复合股料工业生产中的主要性和不可替代性,它是一种永不衰落的工艺方法。但其最大缺陷是生产效率低、劳动强度大、产品重复性差等。
1、原材料
打仗低压成型的原材料有增强材料、树脂和赞助材料等。
(1)增强材料
打仗成型对增强材料的哀求:①增强材料易于被树脂浸透;②有足够的形变性,能知足制品繁芜形状的成型哀求;③气泡随意马虎扣除;④能够知足制品利用条件的物理和化学性能哀求;⑤价格合理(尽可能便宜),来源丰富。
用于打仗成型的增强材料有玻璃纤维及其织物,碳纤维及其织物,芳纶纤维及其织物等。
(2)基体材料
打仗低压成型工艺对基体材料的哀求:①在手糊条件下易浸透纤维增强材料,易打消气泡,与纤维粘接力强;②在室温条件下能凝胶,固化,而且哀求紧缩小,挥发物少;③粘度适宜:一样平常为0.2~0.5Pas,不能产生流胶征象;④无毒或低毒;⑤价格合理,来源有担保。
生产中常用的树脂有:不饱和聚酯树脂,环氧树脂,有进也用酚醛树脂,双马来酰亚胺树脂,聚酰亚胺树脂等。
几种打仗成型工艺对树脂的性能哀求:
成型方法
对树脂性能哀求
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,易打消气泡
2、 铺敷后固化快,放热少、紧缩小
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、 担保手糊成型的各项哀求
2、 触变性规复更早
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)赞助材料
打仗成型工艺中的赞助材料,紧张是指填料和色料两类,而固化剂、稀释剂、增韧剂等,归属于树脂基系统统。
2、模具及脱模剂
(1)模具
模具是各种打仗成型工艺中的紧张设备。模具的好坏,直接影响产品的质量和本钱,必须精心设计制造。
设计模具时,必须综合考虑以下哀求:①知足产品设计的精度哀求,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。
模具布局 打仗成型模具分为: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,成型哀求,设计成整体或拼装模。
模具材料 造反模具材料时,应知足以下哀求:
①能够知足制品的尺寸精度,外不雅观质量及利用寿命哀求;
②模具材料要有足够的强度和刚度,担保模具在利用过程中不易变形和破坏;
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随意马虎制造,随意马虎脱模;
⑥昼减轻模具重量,方便生产;
⑦价格便宜,材料随意马虎得到。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。
脱模剂基本哀求:
1.不堕落模具,不影响树脂固化,对树脂粘接力小于0.01MPa;
②成膜韶光短,厚度均匀,表面光滑;
③利用安全,无毒害浸染;
④耐热、能以受加热固化的温度浸染;
⑤操作方便,价格便宜。
打仗成型工艺的脱模剂紧张有薄膜型脱模剂、液体脱模剂和油膏、蜡类脱模剂。
手糊成型工艺
手糊成型的工艺流程如下:
(1)生产准备
园地 手糊成型事情园地的大小,要根据产品大小和日产量决定,园地哀求清洁、干燥、透风良好,空气温度应保持在15~35℃之间,后加工致修段,要设有抽风除尘和喷水装置。
模具准备 准备事情包括清理、组装及涂脱模剂等。
树脂胶液配制 配制时,要把稳两个问题:①防止胶液中混入气泡;②配胶量不能过多,每次配量要担保在树脂凝胶前用完。
增强材料准备 增强材料的种类和规格按设计哀求选择。
(2)糊制与固化
铺层糊制 手工铺层糊制分湿法和干法两种:①干法铺层 用预浸布为质料,先将预学好料(布)按样板裁剪成坏料,铺层时加热软化,然后再一层一层地紧贴在模具上,并把稳打消层间气泡,使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。②湿法铺层 直接在模具年夜将增强材料浸胶,一层一层地紧贴在模具上,扣除气泡,使之密实。一样平常手糊工艺多用此法铺层。湿法铺层又分为胶衣层糊制和构造层糊制。
手糊工具 手糊工具对担保产品质量影响很大。有羊毛辊、猪鬃辊、螺旋辊及电锯、电钻、打磨抛光机等。
固化 制品固化分硬化和熟化两个阶段:从凝胶到三角化一样平常要24h,此时固化度达50%~70%(巴柯尔硬性度为15),可以脱模,脱后在自然环境条件下固化1~2周才能使制品具有力学强度,称熟化,其固化度达85%以上。加热可促进熟化过程,对聚酯玻璃钢,80℃加热3h,对环氧玻璃钢,后固化温度可掌握在150℃以内。加热固化方法很多,中小型制品可在固化炉内加热固化,大型制品可采取模内加热或红外线加热。
(3)脱模和修整
脱模 脱模要担保制品不受损伤。脱模方法有如下几种:①顶出脱模 在模具上预埋顶出装置,脱模时迁徙改变螺杆,将制品顶出。②压力脱模 模具上留有压缩空气或水入口,脱模时将压缩空气或水(0.2MPa)压入模具和制品之间,同时用木锤和橡胶锤敲打,使制品和模具分离。③大型制品(如船)脱模 可借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具。④繁芜制品可采取手工脱模方法 先在模具上糊制二三层玻璃钢,待其固化后从模具上剥离,然后再放在模具上连续糊制到设计厚度,固化后很随意马虎从模具上脱下来。
修整 修整分两种:一种是尺寸修整,另一种毛病修补。①尺寸修整 成型后的制品,按设计尺寸切去超出多余部分;②毛病修补 包括穿孔修补,气泡、裂痕修补,破孔补强等。
喷射成型技能
喷射成型技能是手糊成型的改进,半机器化程度。喷射成型技能在复合股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%。目前海内用的喷射成型机紧张是从美国入口。
(1)喷射成型工艺事理及优缺陷
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,同时将割断的玻纤粗纱,由喷枪中央喷出,使其与树脂均匀稠浊,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,打消气泡,固化后成制品。
喷射成型的优点:①用玻纤粗纱代替织物,可降落材料本钱;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,抗堕落、耐渗漏性好;④可减少飞边,裁布屑及剩余胶液的花费;⑤产品尺寸、形状不受限定。其缺陷为: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,有害工人康健。
喷射成型效率达15kg/min,故适宜于大型船系统编制造。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
园地 喷射成型园地除知足手糊工艺哀求外,要特殊把稳环境排风。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 原材料紧张是树脂(紧张用不饱和聚酯树脂)和无捻玻纤粗纱。
模具准备 准备事情包括清理、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运送到静态稠浊器中,充分稠浊后再由喷枪喷出,称为枪内稠浊型。其组成部分为气动掌握系统、树脂泵、助剂泵、稠浊器、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,可担保配料比例。在空压机浸染下,树脂和助剂在稠浊器内均匀稠浊,经喷枪形成雾滴,与割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,构造大略,重量轻,引发剂摧残浪费蹂躏少,但因系内稠浊,使完后要立即洗濯,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。事情时,接通压缩空气气源,使压缩空气经由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,稠浊均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外稠浊,故不易堵塞喷枪嘴。
(3)喷射成型工艺掌握
喷射工艺参数选择:①树脂含量 喷射成型的制品中,树脂含量掌握在60%旁边。②喷雾压力 当树脂粘度为0.2Pas,树脂罐压力为0.05~0.15MPa时,雾化压力为0.3~0.55MPa,方能担保组分稠浊均匀。③喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂稠浊交距不同,一样平常选用20夹角,喷枪与模具的间隔为350~400mm。改变间隔,要高速喷枪夹角,担保各组分在靠近模具表面处交集稠浊,防止胶液飞失落。
喷射成型应把稳事变:①环境温度应掌握在(255)℃,过高,易引起喷枪堵塞;过低,稠浊不屈均,固化慢;②喷射机系统内不许可有水分存在,否则会影响产品质量;③成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维稠浊层;④喷射成型前,先调度气压,掌握树脂和玻纤含量;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,要担保覆盖均匀和厚度均匀;⑥喷完一层后,立即用辊轮压实,要把稳棱角和凹凸表面,担保每层压平,排出气泡,防止带起纤维造成毛刺;⑦每层喷完后,要进行检讨,合格后再喷下一层;⑧末了一层要喷薄些,使表面光滑;⑨喷射机用完后要立即洗濯,防止树脂固化,破坏设备。
树脂通报模塑成型
树脂通报模塑成型简称RTM(Resin Transfer Molding)。RTM起始于50年代,是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技能,可以生产出两面光的制品。在国外属于这一工艺范畴的还有树脂注射工艺(Resin Injection)和压力注射工艺(Pressure Infection)。
RTM的基本事理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内,用压力将树脂胶液注入模腔,浸透玻纤增强材料,然后固化,脱模成型制品。
从上前的研究水平来看,RTM技能的研究发展方向将包括微机掌握注射机组,增强材料预成型技能,低本钱模具,快速树脂固化体系,工艺稳定性温柔应性等。
RTM成型技能的特点:①可以制造两面光的制品;②成型效率高,适宜于中等规模的玻璃钢产品生产(20000件/年以内);③RTM为闭模操作,不污染环境,不危害工人康健;④增强材料可以任意方向铺放,随意马虎实现按制品受力状况例题铺放增强材料;⑤原材料及能源花费少;⑥建厂投资少,上马快。
RTM技能适用范围很广,目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域。已开拓的产品有:汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋浆、8.5m长的风力发电机叶片、天线罩、机器罩、浴盆、沐浴间、拍浮池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇等。
(1)RTM工艺及设备
成型工艺 RTM全部生产过程分11道工序(如图),各工序的操作职员及工具、设备位置固定,模具由小车运送,依次经由每一道工序,实现流水作业。模具在流水线上的循环韶光,基本上反响了制品的生产周期,小型制品一样平常只需十几分钟,大型制品的生产周期可以掌握在1h以内完成。
成型设备 RTM成型设备紧张是树脂压注机和模具。
①树脂村落注机 树脂压注机由树脂泵、注射枪组成。树脂泵是一组活塞式往来来往泵,最上端是一个空气动力泵。当压缩空气驱动空气泵活塞高下运动时,树脂泵将桶中树脂经由流量掌握器、过滤器定量地抽入树脂贮存器,侧向杠杆使催化剂泵运动,将催化剂定量地抽至贮存器。压缩空气充入两个贮存器,产生与泵压力相反的缓冲力,担保树脂和催化剂能稳定的流向注射枪头。注射枪口后有一个静态紊流稠浊器,可使树脂和催化剂在无气状态下稠浊均匀,然后经枪口注入模具,稠浊器后面设计有洗濯剂入口,它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联,当机器利用完后,打开开关,溶剂自动喷出,将注射枪洗濯干净。
②模具 RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模3种。玻璃钢模具随意马虎制造,价格较低,聚酯玻璃钢模具可利用2000次,环氧玻璃钢模具可利用4000次。表面镀金属的玻璃钢模具可利用10000次以上。金属模具在RTM工艺中很少利用,一样平常来讲,RTM的模具费仅为SMC的2%~16%。
(2)RTM原材料
RTM用的原材料有树脂体系、增强材料和填料。
树脂体系 RTM工艺用的树脂紧张是不饱和聚酯树脂。
增强材料 一样平常RTM的增强材料紧张是玻璃纤维,其含量为25%~45%(重量比);常用的增强材料有玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布。
填料 填料对RTM工艺很主要,它不仅能降落本钱,改进性能,而且能在树脂固化放热阶段接管热量。常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等。其用量为20%~40%。
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成型工艺。其成型过程是用手工铺叠办法,将增强材料和树脂(含预浸材料)按设计方向和顺序逐层铺放到模具上,达到规定厚度后,经加压、加热、固化、脱模、修整而得到制品。四种方法与手糊成型工艺的差异仅在于加压固化这道工序。因此,它们只是手糊成型工艺的改进,是为了提高制品的密实度和层间粘接强度。
以高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和环氧树脂为原材料,用低压成型方法制造的高性能复合股料制品,已广泛用于飞机、导弹、卫星和航天飞机。如飞机舱门、整流罩、机载雷达罩,支架、机翼、尾翼、隔板、壁板及隐形飞机等。
(1)袋压法
袋压成型是将手糊成型的未固化制品,通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力,使制品在压力下密实,固化。
袋压成型法的优点是:①产品两面光滑;②能适应聚酯、环氧和酚醛树脂;③产品重量比手糊高。
袋压成型分压力袋法和真空袋法2种:①压力袋法 压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋,固定好盖板,然后通入压缩空气或蒸汽(0.25~0.5MPa),使制品在热压条件下固化。②真空袋法 此法是将手糊成型未固化的制品,加盖一层橡胶膜,制品处于橡胶膜和模具之间,密封周边,抽真空(0.05~0.07MPa),使制品中的气泡和挥发物打消。真空袋成型法由于真空压力较小,故此法仅用于聚酯和环氧复合股料制品的湿法成型。
(2)热压釜和液压釜法
热压釜和液压釜法都是在金属容器内,通过压缩气体或液体对未固化的手糊制品加热、加压,使其固化成型的一种工艺。
热压釜法 热压釜是一个卧式金属压力容器,未固化的手糊制品,加上密封胶袋,抽真空,然后连同模具用小车推进热压釜内,通入蒸汽(压力为1.5~2.5MPa),并抽真空,对制品加压、加热,排出气泡,使其在热压条件下固化。它综合了压力袋法和真空袋法的优点,生产周期短,产品质量高。热压釜法能够生产尺寸较大、形状繁芜的高质量、高性能复合股料制品。产品尺寸受热压釜限定,目前海内最大的热压釜直径为2.5m,长18m,已开拓运用的产品有机翼、尾翼、卫星天线反射器,导弹再入体、机载夹层构造雷达罩等。此法的最大缺陷是设备投资大,重量大,构造繁芜,用度高档。
液压釜法 液压釜是一个密闭的压力容器,体积比热压釜小,直立放置,生产时通入压力热水,对未固化的手糊制品加热、加压,使其固化。液压釜的压力可达到2MPa或更高,温度为80~100℃。用油载体、热度可达200℃。此法生产的产品密实,周期短,液压釜法的缺陷是设备投资较大。
(3)热膨胀模塑法
热膨胀模塑法是用于生产空腹、薄壁高性能复合股料制品的一种工艺。其事情事理是采取不同膨胀系数的模具材料,利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力,对制品施工压力。热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶,阴模是膨胀系数小的金属材料,手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同,产生巨大的变形差异,使制品在热压下固化。
二、夹层构造制造技能
夹层构造一样平常是由三层材料制成的复合股料。夹层复合股料的高下面层是高强度、高模量材料,中间层是较厚的轻质材料,玻璃钢夹层构造实际上是复合股料与其它轻质材料的再复合。采取夹层构造办法是为了提高材料的有效利用率和减轻构造重量,以梁板构件为例,在利用过程中,一要知足强度哀求,二要知足刚度的须要,玻璃钢材料的特点是强度高,模量低。因此,用单一的玻璃钢材料制造梁板,知足强度哀求时,挠度每每很大,如果按许可挠度进行设计,则强度大大超过,造成摧残浪费蹂躏。只有采取夹层构造形式进行设计,才能合理的办理这一抵牾。这也是夹层构造得以发展的紧张缘故原由。
由于玻璃钢夹层构造的强度高,重量轻,刚度大,耐堕落,电绝缘及透微波等,目前已广泛用于航空工业和宇航工业的飞机、导弹、飞船及样板、屋面板,能大幅度的减轻建筑物的重量和改进利用功能。透明玻璃钢夹层构造板,已广泛用于寒冷地区的工业厂房、大型公用建筑及温室的采光屋顶。在造船和交通领域,玻璃钢夹层构造广泛用于玻璃钢潜艇、扫雷艇、游艇中的许多构件。我国设计制造的玻璃钢过街人行桥、公路桥、汽车和火车保温泠藏车等,均采取了玻璃钢夹层构造,知足了重量轻、强度高、刚度大、隔热、保温等多性能哀求。在哀求透微波的雷过罩中,玻璃钢夹层构造已成为其它材料不能与之比较的专用材料。
1、玻璃钢夹层构造的种类与特点
根据夹层构造所用的芯材种类和形式不同,玻璃钢夹层构造分为:泡沫夹层构造,蜂窝夹层构造,梯形板夹层构造,矩形夹层构造和圆形夹层构造。
(1)泡沫塑料夹层构造 泡沫塑料夹层构造是采取玻璃钢薄板作蒙皮(面板),泡沫塑料做夹芯层,泡沫塑料夹层构造的最大特点是蒙皮和泡沫塑料夹芯层粘接稳定、受力不大和保温隔热性能哀求高的部件,如飞机尾翼、保温透风管道及样板等。
(2)蜂窝夹层构造 蜂窝夹层构造是采取玻璃钢薄板作蒙皮,蜂窝材料(玻璃布蜂窝、纸蜂窝或其它棉布及铝蜂窝等)做夹芯层。蜂窝夹层构造的重量轻,强度高,刚度大,多用作构造尺寸大、强度哀求高的构造件,如玻璃钢桥的承重板、球形屋顶构造、雷达罩、反射面、冷藏车地板及箱体构造等。
(3)梯形和矩形带头浸染层构造 这种带头浸染层构造的面板(蒙皮)为玻璃钢薄板,夹芯层是玻璃钢梯形板或矩形板。这种夹层构造方向性强,仅适用于做高强平板,不宜用于波折形状的制品。
(4)圆环形夹层构造 它是用玻璃钢薄板作蒙皮,用玻璃钢圆环做夹芯层。这种夹层构造的特点是芯材耗量少,强度比较高,平板受力无方向性,最适宜做采光用的透明玻璃钢夹层构造板材,具有遮挡少、透光率高的特点。
蜂窝夹层构造制造技能
(1)蜂窝种类 蜂窝的强度与选用原材料和蜂窝几何形状有关,根据平面投影几何形状,蜂窝夹芯材料可分为六边形、菱形、矩形、正弦曲线形和有加强带六边形等。在这些蜂窝夹芯材料中,以加强带六边形强度最高,正方形蜂窝次之。由于正六边形蜂窝制造大略,用料省,强度也较高,故运用最广。
(2)原材料 夹层构造的蒙皮和夹芯材料种类很多,如果用铝、钛合金做蒙皮和芯材,则称为金属夹层构造;用玻璃钢薄板,木质胶合板和无机复合股料板做蒙皮,用玻璃钢蜂窝、纸蜂窝及泡沫塑料做夹芯材料,则称为非金属材料夹层构造。目前,以玻璃钢薄板做蒙皮、玻璃钢蜂窝和泡沫塑料做芯材的夹层构造运用最广。①玻璃纤维布(增强材料) 生产玻璃钢夹层构造的玻璃布分为面层布和蜂窝布两种:面层布是经由增强处理的中碱和无碱平纹布,其厚度一样平常为0.1~0.2mm。为加强蒙皮和蜂窝之间的粘度强度,常在两者之间加一层短切玻璃纤维毡。选用含蜡玻璃布做蜂窝材料,可以防止树脂浸透到玻璃布背面,减少蜂窝块层间的粘接,有利于蜂窝成孔拉伸。②纸 生产蜂窝夹层构造的纸,哀求有良好的树脂浸润性和足够的拉伸强度。③粘接剂(树脂) 制造蜂窝夹层构造用的树脂分蒙皮用树脂、蜂窝用树脂和蜂窝与蒙皮粘接用树脂。根据夹层构造的利用条件,可分别选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂及邻苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窝胶条时,常日采取环氧树脂、改性酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯胶和聚乙烯醇缩丁醛胶等。在这些胶粘剂中,环氧树脂粘接强度高,改性酚醛树脂价格低,故运用较多。聚醋酸乙烯酯胶无毒,价格便宜,可以室温固化,但用此胶制造的蜂条,不能浸聚酯胶胶液,由于聚酯树脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯,使蜂条开胶、毁坏。
(3)蜂窝夹芯制造 生产玻璃布夹芯材料时,紧张彩胶接拉伸法。其工艺过程是先在制造蜂窝芯材的玻璃布上涂胶条,然后重叠粘接成蜂窝叠块,固化后按须要蜂窝高度切成蜂窝条,经拉伸预成型,末了浸胶,固化定型成蜂窝芯材。制造蜂窝夹芯叠块的胶条上胶法,可以采取手械涂胶,也可以利用机器化涂胶。
(4)蜂窝夹层构造制造 玻璃布蜂窝夹层构造制造技能分湿法和干法两种。①干法成型 此法是先将蜂窝夹芯和面板作好,然后再将它们粘接成夹层构造。为了担保芯材和面板稳定粘接,常在面板上铺一层薄毡(浸过胶),铺上蜂窝,加热加压,使之固化成一体。这种方法制造的夹层构造,蜂芯和面板的粘接强度可提高到3MPa以上。干法成型的优点紧张是产品表面光滑,平整,生产过程中每道工序都能及时检讨,产品质量随意马虎担保,缺陷是生产周期长。②湿法成型 此法是面板和蜂窝夹芯均处于未固化状态,在模具上一次胶接成型。生产时,先在模具上制好上、下面板,然后将蜂窝条浸胶拉开,放到上、下面板之间,加压(0.01~0.08MPa)、固化,脱模后修整成产品。湿法成型的优点是蜂窝和面板间粘接强度高,生产周期短,最适宜于球面、壳体等异形构造产品生产。其缺陷是产品表面质量差,生产过程较难掌握。
泡沫塑料夹层构造制造技能
(1)原材料 泡沫塑料夹层构造用的原材料分为面板(蒙皮)材料、夹芯材料和粘接剂。
①面板材料 紧张是用玻璃布和树脂制成的薄板,与蜂窝夹层构造面板用的材料相同。
②粘接剂 面板和夹芯材料的粘接剂,紧张取决于泡沫塑料种类,如聚苯乙烯泡沫塑料,不能用不饱和聚酯树脂粘接。
③泡沫夹芯材料 泡沫塑料的种类很多,其分类方法有两种:一种是按树脂基体分,可分为:聚氯乙烯泡沫塑料,聚苯乙烯泡沫塑料,聚乙烯泡沫塑料,聚氨酯泡沫塑料,酚醛,环氧及不饱和聚酯等热固性泡沫塑料等。另一种是近硬度分,可分为硬质、半硬质和软质三种。用泡沫塑料芯材生产夹层构造的最大优点是防寒、绝热,隔音性能好,质量轻,与蒙面粘接面大,能均匀通报荷载,抗冲击性能好等。
(2)泡沫塑料制造技能 生产泡沫塑料的发泡方法较多,有机器发泡法、惰性气体混溶减压发泡法、低沸点液体蒸发发泡法、发泡剂分解放气发泡法和质料组分相互反应放气发泡法等。①机器发泡法 利用强烈机器搅拌,将气体混入到聚合物溶液、乳液或悬浮液中,形成泡沫体,然后经固化而得到泡沫塑料。②惰性气体混溶减压发泡法 利用惰性气体(如氮气、二氧化碳等)无色、无臭、难与其它化学元素化合的事理,在高压下压入聚合物中,经升温、减压、赌气体膨胀发泡。]14;低沸点液体蒸发发泡法 将低沸点液体压入聚合物中,然后加热聚合物,当聚合物软化、液体达到沸点时,借助液体气化产生的蒸气压力,使聚合物发泡成泡沫体。④化学发泡剂发泡法 借助发泡剂在热浸染下分解产生的气体,使聚合物体积膨胀,形成泡沫塑料。⑤质料化学反应发泡法 此法是利用能发泡的质料组分,相互反应放出二氧化碳或氮气等使聚合物膨胀发泡成泡沫体。
(3)泡沫塑料夹层构造制造 泡沫塑料夹层构造的制造方法有:预制粘接法、现场浇注成型法和连续机器成型法三种。①预制粘接法 将蒙皮和泡沫塑料芯材分别制造,然后再将它们粘接成整体。预制成型法的优点是能适用各种泡沫塑料,工艺大略,不须要繁芜机器设备等。其缺陷是生产效率低,质量不易担保。②整体浇注成型法 先预制好夹层构造的外壳,然后将稠浊均匀的泡沫料浆浇入壳体内,经由发泡成型和固化处理,使泡沫涨满腔体,并和壳体粘接成一个整体构造。③连续成型法 适用于生产泡沫塑料夹层构造板材。
三、模压成型工艺
模压成型工艺是复合股料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的紧张优点:
①生产效率高,便于实现专业化和自动化生产;②产品尺寸精度高,重复性好;③表面光洁,无需二次润色;④能一次成型构造繁芜的制品;⑤由于批量生产,价格相对低廉。
模压成型的不敷之处在于模具制造繁芜,投资较大,加上受压机限定,最适宜于批量生产中小型复合股料制品。随着金属加工技能、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展,压机吨位和台面尺寸不断增大,模压料的成型温度和压力也相对降落,使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展,目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种:①纤维料模压法 是将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内,在一定的温度和压力下成型复合股料制品的方法。该方法简便易行,用场广泛。根据详细操作上的不同,有预混料模压和预浸料模压法。②碎布料模压法 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如夏布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在金属模具中加温加压成型复合股料制品。③织物模压法 将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合股料制品。④层压模压法 将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合股料制品。⑤缠绕模压法 将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机供应一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合股料制品。⑥片状塑料(SMC)模压法 将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等哀求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。⑦预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂稠浊物),在一定的温度和压力下成型。
模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种紧张有:预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。
1、原材料
(1)合成树脂 复合股料模压制品所用的模压料哀求合成树脂具有:①对增强材料有良好的浸润性能,以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结;②有适当的粘度和良好的流动性,在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满全体模腔;③在压制条件下具有适宜的固化速率,并且固化过程中不产生副产物或副产物少,体积存缩率小;④能够知足模压制品特定的性能哀求。按以上的选材哀求,常用的合成树脂有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标,在选定树脂品种和牌号后,还应选择相应的赞助材料、填料和颜料。
(2)增强材料 模压估中常用的增强材料紧张有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等,也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物(布)和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维(如芳纶纤维、尼龙纤维等)和天然纤维(如亚夏布、棉布、煮炼布、不煮炼布等)等品种。有时也采取两种或两种以上纤维殽杂料作增强材料。
(3)赞助材料 一样平常包括固化剂(引发剂)、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低紧缩添加剂、脱模剂、着色剂(颜料)和填料等赞助材料。
2、模压料的制备
以玻璃纤维(或玻璃布)浸渍树脂制成的模压料为例,其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。
(1)预混法 先将玻璃纤维切割成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完备浸润玻璃纤维,再经烘干(晾干)至适当粘度即可。其特点是纤维疏松无定向,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好,但在制备过程中纤维强度丢失较大。
(2)预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布)经由浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状,比较紧密,制备模压料的过程中纤维强度丢失较小,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。
SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生产技能
片状模压料(Sheet Molding Compound, SMC)是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡,两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料,属于预浸毡料范围。是目前国际上运用最广泛的成型材料之一。
SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低紧缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等稠浊成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡,并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。SMC作为一种发展迅猛的新型模压料,具有许多特点:①重现性好,不受操作者和外界条件的影响;②操作处理方便;③操作环境清洁、卫生,改进了劳动条件;④流动性好,可成型异形制品;⑤模压工艺对温度和压力哀求不高,可变范围大,可大幅度降落设备和模具用度;⑥纤维长度40~50mm,质量均匀性好,适宜于压制截面变革不大的大型薄壁制品;⑦所得制品表面光洁度高,采取低紧缩添加剂后,表面质量更为空想;⑧生产效率高,成型周期短,易于实现全自动机器化操作,生产成本相对较低。
SMC作为一种新型材料,根据详细用场和哀求的不同又发展出一系列新品种,如BMC、TMC、HNC、XMC等。①团状模压料(Bulk Molding Compound, BMC) 其组成与SMC极为相似,是一种改进型的预混团状模压料,可用于模压和挤出成型。两者的差异仅在于材料形态和制作工艺上。BMC中纤维含量较低,纤维长度较短,约6~18mm,填料含料较大,因而BMC制品的强度比SMC制品的强度低,BMC比较适宜于压制小型制品,而SMC适宜于大型薄壁制品。②厚片状模压料(Thick Molding Compound, TMC) 其组成和制作与SMC相似,厚达50mm。由于TMC厚度大,玻璃纤维能随机分布,改进了树脂对玻璃纤维的浸润性。此外,该材料还可以采取注射和通报成型。③高强度模压料(Hight Molding Compound, HMC) 和高强度片状模压料XMC紧张用于制造汽车部件。HMC中不加或少加填料,采取短切玻璃纤维,纤维含量为65%旁边,玻璃纤维定向分布,具有极好的流动性和成型表面,其制品强度约是SMC制品强度的3倍。XMC用定向连续纤维,纤维含量达70%~80%,不含填料。④ZMC ZMC是一种模塑成型技能,ZMC三个字母并无实际含义,而是包含模塑料、注射模塑机器和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标,又具有优秀的外不雅观和很高的生产效率,综合了SMC和BMC的优点,得到了较快的发展。
1、 SMC的原材料
SMC的原材料由合成树脂、增强材料和赞助材料三大类组成。
(1)合成树脂 合成树脂为不饱和聚酯树脂,不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、紧缩率、表面状态均有直接的影响。SMC对不饱和聚酯树脂有以下哀求:①粘度低,对玻璃纤维浸润性能好;②同增稠剂具有足够的反应性,知足增稠哀求;③固化迅速,生产周期短,效率高;④固化物有足够的热态强度,便于制品的热脱模;⑤固化物有足够的韧性,制品发生某些变形时不开裂;⑥较低的紧缩率。
(2)增强材料 增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑估中,用于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡,而用于预混料的增强材料比较多,有短切玻璃纤维,石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中,玻璃纤维含量可在5%~50%之间调节。
(3)赞助材料赞助材料包括固化剂(引发剂)、表面处理剂、增稠剂、低紧缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂。
2、SMC的制备工艺
SMC生产的工艺流程紧张包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠化等过程,其工艺流程图如下:
(1)树脂糊的制备及上糊操作 树脂糊的制备有两种方法--间歇法和连续法。间歇法程序如下:①将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中,搅拌均匀;②将引发剂倒入配料釜中,与树脂和苯乙烯混匀;③在搅拌浸染下加入增稠剂和脱模剂;④在低速搅拌下加入填料和低紧缩添加剂;⑤在配方所列各组分分散为止,停滞搅拌,静置待用。连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分,即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分,别的组分为另一部分,分别计量、混匀后,送入SMC机组上设置的相应贮料容器内,在须要时由管路计量泵计量后进入静态稠浊器,稠浊均匀后运送到SMC机组的上糊区,再涂布到聚乙烯薄膜上。
(2)浸渍和压实 经由涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室,切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上,达到哀求的沉降量后,随传动装置离开沉降室,并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合,然后进入由一系列错落排列的锟阵中,在张力和辊的浸染下,下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维牢牢压在一起,经由多次反复,使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走个中的气泡,形成密实而均匀的连续SMC片料。
制品压制工艺
复合股料制品压制工艺的基本流程如图:
复合股料模压料按其成型周期的是非,一样平常可分为快速成型工艺和慢速成型工艺两种。快速成型工艺适用于压制小型薄壁复合股料制品,慢速成型工艺适用于压制大型厚壁复合股料制品。
四、层压及卷管成型工艺
1、层压成型工艺
层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后,放入两个抛光的金属模具之间,加温加压成型复合股料制品的生产工艺。它是复合股料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺紧张用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在,印刷电路板材已广泛运用于各种收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各种掌握电路等所有须要平面集成电路的产品中。
层压工艺紧张用于生产各种规格的复合股料板材,具有机器化、自动化程度高、产品质量稳定等特点,但一次性投资较大,适用于批量生产,并且只能生产板材,且规格受到设备的限定。
层压工艺过程大致包括:预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序,如图所示:
2、卷管成型工艺
卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合股料制品成型方法,其事理是借助卷管机上的热辊,将胶布软化,使胶布上的树脂熔融。在一定的张力浸染下,辊筒在运转过程中,借助辊筒与芯模之间的摩擦力,将胶布连续卷到芯管上,直到哀求的厚度,然后经冷辊冷却定型,从卷管机上取下,送入固化炉中固化。管材固化后,脱去芯模,即得复合股料卷管。
卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机器法两种。其基本过程是:首先清理各辊筒,然后将热辊加热到设定温度,调度好胶布张力。在压辊不施加压力的情形下,将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈,然后放下压辊,将引头布贴在热辊上,同时将胶布拉上,盖贴在引头布的加热部分,与引头布相搭接。引头布的长度约为800~1200mm,视管径而定,引头布与胶布的搭接长度,一样平常为150~250mm。在卷制厚壁管材时,可在卷制正常运行后,将芯模的旋转速率适当加快,在靠近设计壁厚时再减慢转速,至达到设计厚度时,割断胶布。然后在保持压辊压力的情形下,连续使芯模旋转1~2圈。末了提升压辊,丈量管坯外径,合格后,从卷管机上取出,送入固化炉中固化成型。
3、预浸胶布制备工艺
预浸胶布是生产复合股料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。
(1)原材料 预浸胶布生产所需的紧张原材料有增强材料(如玻璃布、石棉布、合成纤维布、玻璃纤维毡、石棉毡、碳纤维、芳纶纤维、石棉纸、牛皮等)和合成树脂(如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等)。
(2)预浸胶布的制备工艺 预浸胶布的制备是利用经热处理或化学处理的玻璃布,经浸胶槽浸渍树脂胶液,通过刮胶装置和牵引装置掌握胶布的树脂含量,在一定的温度下,经由一定韶光的洪烤,使树脂由A阶转至B阶,从而得到所需的预浸胶布。常日将此过程称之为玻璃的浸胶。该过程如下图所示:
五、缠绕成型工艺
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,得到制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
(1)干法缠绕 干法缠绕是采取经由预浸胶处理的预浸纱或带,在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。由于预浸纱(或带)是专业生产,能严格掌握树脂含量(精确到2%以内)和预浸纱质量。因此,干法缠绕能够准确地掌握产品质量。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高,缠绕速率可达100~200m/min,缠绕机清洁,劳动卫生条件好,产品质量高。其缺陷是缠绕设备贵,须要增加预浸纱制造设备,故投资较大此外,干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
(2)湿法缠绕 湿法缠绕是将纤维集束(纱式带)浸胶后,在张力掌握下直接缠绕到芯模上。湿法缠绕的优点为:①本钱比干法缠绕低40%;②产品气密性好,由于缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出,并填满空隙;③纤维排列平行度好;④湿法缠绕时,纤维上的树脂胶液,可减少纤维磨损;⑤生产效率高(达200m/min)。湿法缠绕的缺陷为:①树脂摧残浪费蹂躏大,操作环境差;②含胶量及成品质量不易掌握;③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
(3)半干法缠绕 半干法缠绕是纤维浸胶后,到缠绕至芯模的途中,增加一套烘干设备,将浸胶纱中的溶剂撤除,与干法比较,免却了预浸胶工序和设备;与湿法比较,可使制品中的气泡含量降落。
三种缠绕方法中,以湿法缠绕运用最为普遍;干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技能领域。
纤维缠绕成型的优点 ①能够按产品的受力状况设计缠绕规律,使能充分发挥纤维的强度;②比强度高:一样平常来讲,纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器比较,重量可减轻40~60%;③可靠性高:纤维缠绕制品易实现机器化和自动化生产,工艺条件确定后,缠出来的产品质量稳定,精确;④生产效率高:采取机器化或自动化生产,须要操作工人少,缠绕速率快(240m/min),故劳动生产率高;⑤本钱低:在同一产品上,可合理配选多少种材料(包括树脂、纤维和内衬),使其再复合,达到最佳的技能经济效果。
缠绕成型的缺陷 ①缠绕成型适应性小,不能缠任意构造形式的制品,特殊是表面有凹的制品,由于缠绕时,纤维不能紧贴芯模表面而架空;②缠绕成型须要有缠绕机,芯模,固化加热炉,脱模机及闇练的技能工人,须要的投资大,技能哀求高,因此,只有大批量生产时才能降落本钱,才能得到较的的技能经济效益。
1、原材料
缠绕成型的原材料紧张是纤维增强材料、树脂和填料。
(1)增强材料 缠绕成型用的增强材料,紧张是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。
(2)树脂基体 树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。缠绕制品的耐热性,耐化学堕落性及耐自然老化性紧张取决于树脂性能,同时对工艺性、力学性能也有很大影响。缠绕成型常用树脂紧张是不饱和聚酯树脂,也有时用环氧树脂和双马来酰亚胺树脂等。对付一样平常民用制品如管、罐等,多采取不饱和聚酯树脂。对力学性能的压缩强度和层间剪切强度哀求高的缠绕制品,则可选用环氧树脂。航天航空制品多采取具有高断裂韧性与耐湿性能好的双马来酰亚胺树脂。
(3)填料 填料种类很多,加入后能改进树脂基体的某些功能,如提高耐磨性,增加阻燃性和降落紧缩率等。在胶液中加入空心玻璃微珠,可提高制品的刚性,减小密度降落本钱等。在生产大口径地埋管道时,常加入30%石英砂,借以提高产品的刚性和降落本钱。为了提高填料和树脂之间的粘接强度,填料要担保清洁和表面活性处理。
2、芯模
成型中空制品的内模称芯模。一样平常情形下,缠绕制品固化后,芯模要从制品内脱出。
芯模设计的基本哀求 ①要有足够的强度和刚度,能够承受制品成型加工过程中施加于芯模的各种载荷,如自重、制品重,缠绕张力,固化应力,二次加工时的切削力等;②能知足制品形状和尺寸精度哀求,如形状尺寸,同心度、椭圆度、锥度(脱模),表面光洁度和平整度等;③担保产品固化后,能顺利从制品中脱出;④制造大略,造价便宜,取材方便。
芯模材料 缠绕成型芯模材料分两类:熔、溶性材料和组装式材料。熔、溶性材料是指石蜡,水溶性聚乙烯醇型砂,低熔点金属等,这类材料可用浇铸法制成空心或实心芯模,制品缠绕成型后,从开口处通入热水或高压蒸汽,使其溶、熔,从制品中流出,流出的溶体,冷却后重复利用。组装式芯模材料常用的有铝、钢、夹层构造、木材及石膏等。其余还有内衬材料,内衬材料是制品的组成部分,固化后不从制品中取出,内衬材料的浸染紧张是防腐和密封,当然也可以起到芯模浸染,属于这类材料的有橡胶、塑料、不锈钢和铝合金等。
3、缠绕机
缠绕机是实现缠绕成型工艺的紧张设备,对缠绕机的哀求是:①能够实现制品设计的缠绕规律和排纱准确;②操作简便;③生产效率高;④设备本钱低。
缠绕机紧张由芯模驱动和绕丝嘴驱动两大部分组成。为了肃清绕丝嘴反向运动时纤维松线,保持张力稳定及在封头或锥形缠绕制品纱带支配精确,实现小缠绕角(0~15)缠绕,在缠绕机上设计有垂直芯轴方向的横向进给(伸臂)机构。为防止绕丝嘴反向运动时纱带转拧,伸臂上设有能使绕丝嘴翻志的机构。
我国60年代研制成功链条式缠绕机,70年代引进德国WE-250数控缠绕机,改进后实现国产化生产,80年代后我国引进了各种型式缠绕机40多台,经由改进后,自己设计制造成功微机掌握缠绕机,并进入国际市场。
机器式缠绕机类型
(1)绕臂式平面缠绕机 其特点是绕臂(装有绕丝嘴)环绕芯模做均匀旋转运动,芯模绕自身轴线作均匀慢速迁徙改变,绕臂(即绕丝嘴)每转一周,芯模转过一个小角度。此小角度对应缠绕容器上一个纱片宽度,担保纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面。芯模快速旋转时,绕丝嘴沿垂直地面方向缓慢地高下移动,此时可实现环向缠绕,利用这种缠绕机的优点是,芯模受力均匀,机构运行平稳,排线均匀,适用于干法缠绕中小型短粗筒形容器。
(2)滚翻式缠绕机 这种缠绕机的芯模由两个摇支承,缠绕时芯模自身轴旋转,两臂同步旋转使芯模翻滚一周,芯模自转一个与纱片宽相适应的角度,而纤维纱由固定的伸臂供给,实现平面缠绕,环向缠绕由附加装置来实现。由于滚翻动作机构不宜过大,故此类缠绕机只适用于小型制品,且利用不广泛。
(3)卧式缠绕机 这种缠绕机是由链条带动小车(绕丝嘴)作往来来往运动,并在封头端有瞬时停歇,芯模绕自身轴作等速旋转,调度两者速率可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕,这种缠绕机布局大略,用场广泛,适宜于缠绕苗条的管和容器。
(4)轨道式缠绕机 轨道式缠绕机分立式和卧式两种。纱团、胶槽和绕丝嘴均装在小车上,当小车沿环形轨道绕芯模一周时,芯模自身迁徙改变一个纱片宽度,芯模轴线和水平面的夹角为平面缠绕角。从而形成平面缠绕型,调度芯模和小车的速率可以实现环向缠绕和螺旋缠绕。轨道式缠绕机适宜于生产大型制品。
(5)行星式缠绕机 芯轴和水平面倾斜成角(即缠绕角)。缠绕成型时,芯模作自转和公转两个运动,绕丝嘴固定不动。调度芯模自转和公转速率可以完成平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。芯模公转是主运动,自转为进给运动。这种缠绕机适宜于生产小型制品。
(6)球形缠绕机 球形缠绕机有4个运动轴,球形缠绕机的绕丝嘴迁徙改变,芯模旋转和芯模偏摆,基本上和摇臂式缠绕机相同,第四个轴运动是利用绕丝嘴步进实现纱片缠绕,减少极孔外纤维堆积,提高容器臂厚的均匀性。芯模和绕丝嘴迁徙改变,使纤维布满球体表面。芯模轴偏转运动,可以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角,知足制品受力哀求。
(7)电缆式纵环向缠绕机 纵环向电缆式缠绕机适用于生产无封头的筒形容器和各种管道。装有纵向纱团的转环与芯模同步旋转,并可沿芯模轴神往回生动,完成纵向纱铺放,环向纱装在转环两边的小车上,当芯模迁徙改变,小车沿芯模轴向作往来来往运动时,完成环向纱缠绕。根据管道受力情形,可以任意调度纵环向纱数量比例。
(8)新型缠管机 新型缠管机与现行缠绕机的差异在于,它是靠管芯自转,并同时能沿管长方向作往来来往运动,完成缠绕过程。这种新型缠绕机的优点是,绕丝嘴固定,为工人处理断头、毛丝以及扼守带来很大方便;多路进纱可实现大容量进丝缠绕,缠绕速率快,布丝均匀,有利于提高产品重量和产量。
六、连续成型工艺
复合股料制品的连续成型工艺,是指从投入原材料开始,经由浸胶、成型、固化、脱模、割断等工序,直到末了得到成品的全体工艺过程,都是在连续不断地进行。
根据生产的产品不同,连续成型工艺分为连续拉挤成型工艺、连续缠绕成型工艺和连续制板工艺三种。
连续缠绕成型工艺 紧张用于生产不同口径的玻璃钢管和罐身。连续缠绕机的特点是:生产效率高、产品质量稳定、劳动强度低、节省原材料、减少芯模数量等,但这种工艺技能含量高、设备投资大、变径难度大。另一种工艺是将塑料管挤出技能和纤维缠绕工艺相结合,塑料内衬玻璃钢管,挤出的塑料管同时起到芯模和防腐内衬两个浸染。
拉挤成型工艺 紧张用于生产各种玻璃钢型材,如玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及异形断面型材等。目前最大的拉挤成型机,可以生产断面为800mm800mm的空腹玻璃钢型材。新型拉挤成型技能不断呈现,如RIM拉挤成型机,波折形型材拉挤工艺等。
连续制板工艺 紧张是用玻璃纤毡、布为增强材料,连续不断地生产各种规格平板,波纹板和夹层构造板等。
连续成型工艺的共同特点:①生产过程完备实现机器化身自动化,生产效率高;②生产过程不间断,制品长度不限;③产品无需后加工,生产过程中边角废物少,节省质料和能源;④产品质量稳定,重复性好,成品率高;⑤操作方便,省人力、劳动条件好;⑥本钱低。
拉挤成型工艺
拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维束、带或布等,在牵引力的浸染下,通过挤压模具成型、固化,连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。这种工艺最适于生产各种断面形状的玻璃钢型材,如棒、管、实体型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材(门窗型材、叶片等)等。
拉挤成型是复合股料成型工艺中的一种分外工艺,其优点是:①生产过程完备实现自动化掌握,生产效率高;②拉挤成型制品中纤维含量可高达80%,浸胶在张力下进行,能充分发挥增强材料的浸染,产品强度高;③制品纵、横向强度可任意调度,可以知足不同力学性能制品的利用哀求;④生产过程中无边角废物,产品不需后加工,故较其它工艺省工,省质料,省能耗;⑤制品质量稳定,重复性好,长度可任意割断。
拉挤成型工艺的缺陷是产品形状单调,只能生产线形型材,而且横向强度不高。
(1)拉挤工艺用原材料
①树脂基体 在拉挤工艺中,运用最多的是不饱和聚酯树脂,约占本工艺树脂用量的90以上,其余还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。
②增强材料 拉挤工艺用的增强材料,紧张是玻璃纤维及其制品,如无捻粗纱、连续纤维毡等。为了知足制品的分外性能哀求,可以选用芳纶纤维、碳纤维及金属纤维等。不论是哪种纤维,用于拉挤工艺时,其表面都必须经由处理,使之与树脂基体能很好的粘接。
③赞助材料 拉挤工艺的赞助材料紧张有脱模剂和填料。
(2)拉挤成型模具
模具是拉挤成型技能的主要工具,一样平常由预成型模和成型模两部分组成。①预成型模具 在拉挤成型过程中,增强材料浸渍树脂后(或被浸渍的同时),在进入成型模具前,必须经由由一组导纱元件组成的预成型模具,预成型模的浸染是将浸胶后的增强材料,按照型材断面配置形式,逐步形成近似成型模控形状和尺寸的预成型体,然后进入成型模,这样可以担保制品断面含纱量均匀。②成型模具 成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一样平常应大于或即是10,以担保模具有足够的强度和刚度,加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速率和树脂凝胶固化速率决定,以担保制品拉出时达到脱模固化程度。一样平常采取钢镀铬,模腔表面哀求光洁,耐磨,借以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模具的利用寿命。
(3)拉挤成型工艺
拉挤成型工艺过程是由送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、割断等工序组成。无捻粗纱从纱架引出后,经由排纱器进入浸胶槽浸透树脂胶液,然后进入预成型模,将多余树脂和气泡排出,再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拔出,末了由割断机定长割断。在成型过程中,每道工序都可以有不同方法:如送纱工序,可以增加连续纤维毡,环向缠绕纱或用三向织物以提高制品横向强度;牵引工序可以是履带式牵引机,也可以用机器手;固化办法可以是模内固化,也可以用加热炉固化;加热办法可以是高频电加热,也可以用熔融金属(低熔点金属)等。
(4)其它拉挤成型工艺
拉挤成型工艺除立式和卧式机组外,尚有波折形制品拉挤成型工艺,反应注射拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等。
连续缠监工艺
连续缠监工艺与定长玻璃钢管比较有如下特点:①生产连续,易实现自动化管理和快速固化,生产效率高;②须要的赞助设备少,特殊是模具需用量少,产品改换投资少;③产品长度可任意割断,利用长这(12m或15m),可以减少管接头数量,降落工程造价;④生产过程自动化,工艺参数集中掌握,产品质量随意马虎担保。
另一种连续制监工艺采取塑料管和玻璃钢复合工艺,即EPF法,用此法生产的复合股料管比普通玻璃钢管的防腐、抗渗性好。
(1)连续缠管质料
连续缠管用的原材料,要同是知足产品的利用哀求和工艺生产哀求。
①增强材料 根据玻璃钢管和PVC/玻璃钢复合管的生产哀求,增强材料品种有表面毡,短切玻纤毡或针刺复合毡与表面毡合用,无捻粗纱。
②树脂基体 连续缠管用的树脂紧张是不饱和聚酯树脂。连续缠监工艺对树脂的哀求是:粘度适当,易浸透纤维,凝胶韶光长,固化韶光短,固化放热低,固化紧缩小。
③赞助材料 为了提高管材的刚度,常加入石英砂,其添加量可达30%(最高)。脱模剂用聚酯薄膜,薄膜裁成带,宽度为钢带宽度一倍,缠绕搭接1/2。
(2)连续缠监工艺
连续缠管是用预浸玻璃纤维纱或带(或现浸),按设计的缠绕规律缠绕在芯模上,经外、内加热固化成型,在芯模上钢带推动下,连续不断地向前推进,脱模,再经二次固化后定长割断。改变管径时,只须要改换制管机的芯模便可,其工艺流程如下:
连续制板工艺
连续制板工艺始于二战后FRP工业由军转民时期,我国自1965年初开始研究,首先研究成功的是钢丝网增强聚氯乙波形板生产红,产品为横波形瓦,70年代在上海研制成纵波聚酯玻璃钢生产线,80年代先后引进3条板材连续生产线,其生产技能达国际前辈水平。
玻璃钢波形板是建筑工业中用量最大的一种产品。紧张用于临时建筑工程、工业建筑的屋顶采光及农业温室。与传统的石棉瓦比较,具有质量轻,强度高,抗冲击,能透光及都雅耐久等特点。
玻璃钢波形板分为纵波板和横波板两类,纵波板的波纹方向平行于板的长边,横波板的波纹方向垂直于板的长边。就波纹形状而言,有标准型连续圆弧波,连续异形波纹和不连续异形波纹。
连续制板工艺,国内外大致相同,只是在设备的局部布局和工艺方法方面略有不同。
七、热塑性复合股料成型工艺
热塑性复合股料因此玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称,国外称FRTP(Fiber Rinforced Thermo Plastics)。由于热塑性树脂和增强材料种类不同,其生产工艺和制成的复合股料性能差别很大。
从生产工艺角度剖析,塑性复合股料分为短纤维增强复合股料和连续纤维增强复合股料两大类:(1)短纤维增强复合股料 ①注射成型工艺;②挤出成型工艺;③离心成型工艺。(2)连续纤维增强及长纤维增强复合股料 ①预浸料模压成型;②片状模塑料冲压成型;③片状模塑料真空成型;④预浸纱缠绕成型;⑤拉挤成型。
热塑性复合股料的分外性能如下:
(1)密度小、强度高 热塑性复合股料的密度为1.1~1.6g/cm3,仅为钢材的1/5~1/7,比热固性玻璃钢轻1/3~1/4。它能够以较小的单位质量得到更高的机器强度。一样平常来讲,不论是通用塑料还是工程塑料,用玻璃纤维增强后,都会得到较高的增强效果,提高强度运用档次。
(2)性能可设计性的自由度大 热塑性复合股料的物理性能、化学性能、力学性能,都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层办法进行设计。由于热塑性复合股料的基体材料种类比热固性复合股料多很多,因此,其选材设计的自由度也就大得多。
(3)热性能 一样平常塑料的利用温度为50~100℃,用玻璃纤维增强后,可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃,用30%玻纤增强后,热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃,用30%玻纤增强后,利用温度可提高到310℃,这样高的耐热性,热固性复合股料是达不到的。热塑性复合股料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4~1/2,能够降落制品成型过程中的紧缩率,提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3~0.36W(㎡K),与热固性复合股料相似。
(4)耐化学堕落性 复合股料的耐化学堕落性,紧张由基体材料的性能决定,热塑性树脂的种类很多,每种树脂都有自己的防腐特点,因此,可以根据复合股料的利用环境和介质条件,对基体树脂进行优选,一样平常都能知足利用哀求。热塑性复合股料的耐水性优于热固性复合股料。
(5)电性能 一样平常热塑性复合股料都具有良好的介电性能,不反射无线电电波,透过微波性能良好等。由于热塑性复合股料的吸水率比热固性玻璃钢小,故其电性能优于后者。在热塑性复合股猜中加入导电材料后,可改进其导电性能,防止产生静电。
(6)废物能回收利用 热塑性复合股料可重复加工成型,废品和边角余料能回收利用,不会造成环境污染。
由于热塑性复合股料有很多优于热固性玻璃钢的分外性能,运用领域十分广泛,从国外的运用情形剖析,热塑性复合股料紧张用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。
1、注射成型工艺
注射成型是热塑性复合股料的紧张生产方法,历史悠久,运用最广。其优点是:成型周期短,能耗最小,产品精度高,一次可成型开关繁芜及带有嵌件的制品,一模能生产几个制品,生产效率高。缺陷是不能生产纤维增强复合股料制品和对模具质量哀求较高。根据目前的技能发展水平,注射成型的最大产品为5kg,最小到1g,这种方法紧张用光降盆各种机器零件,建筑制品,家电壳体,电器材料,车辆配件等。
2、挤出成型工艺
挤出成型是热塑性复合股料制品生产中运用较广的工艺之一。其紧张特点是生产过程连续,生产效率高,设备大略,技能随意马虎节制等。挤出成型工艺紧张用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材,在我国有很大市场。挤出成型复合股料制品的工艺流程如下:
3、缠绕成型工艺
热塑性复合股料的缠绕成型工艺事理和缠绕机设备与热固性玻璃的一样,不同的是热塑性复合股料缠绕制品的增强材料不是玻纤粗纱,而是经由浸胶(热塑性树脂)的预浸纱。因此,须要在缠绕机上增加预浸纱预热装置和加热加压辊。缠绕成型时,先将预浸纱加热到软化点,再与芯模的打仗点加热,并加压辊加压,使其熔接成一个整体。
4、热塑性复合股料拉挤成型
热塑性复合股料的拉挤成型工艺与热固性玻璃钢的基本相似。只要把进入模具前的浸胶方法加以改造,生产热固性玻璃钢的设备便可利用。生产热塑性复合股料拉挤产品的增强材料有两种:一种是经由浸胶的预浸纱或预浸带,另一种是未浸胶的纤维或纤维带。
5、焊接层合法
此法系利用热塑性复合股料的可焊性,生产复合股料板材。其方法如下:先在事情台上压铺一层预浸料(一样平常宽500mm),铺第二层浸料时,开动压辊的焊接器,使预浸料进入压辊下,焊接器使高下两层预浸料在几秒钟内同时受热熔化,当机器向前移动时,预浸料在压辊的压力(0.3MPa)浸染下粘合成一体。如此重复,可生产任意厚度的板材。
6、热塑性片状模塑料制品冲压成型工艺
热塑性片状模塑制品冲压成型与热固性SMC压制成型不同,它要先将坯料预热,然后再放放模具加压成型。
7、热塑性复合股料的连接技能
热塑性复合股料的连接方法很多,例举如下:①铆接 用于热塑性复合股料铆接用的铆钉,一样平常都是用连续纤维增强热塑性塑料制造,最好是用拉挤棒材制造。施工时,铆钉预热到可以加压塑变的温度,铆钉与孔径应能严密合营,不能大,也不能小。也可以用金属螺栓。铆接的优点是耐冲击性好,无电化学堕落,价格便宜。②焊接 热塑性复合股料的焊接处理,是将被连接材料的焊接表面加热到熔化状态,然后搭接加压,使之接成一体。复合股料焊接事理与塑料焊接相似,但必须把稳焊接处的纤维增强效果不能降落很多。③管件对接焊 热塑性复合股料管的对接焊方法有直接对接和补强对接焊两种。这种连接方法的优点是工艺大略,可在现场施工,不需对管子进行机器加工,连接强度高,不易断裂。缺陷是本钱高,工艺哀求严格,要担保尺寸紧密合营。④缠绕焊接 用预浸带沿焊缝手工或机器缠绕,同是用火焰喷枪对打仗点加热熔融,使之与被连接件粘牢。选择预浸带时,要把稳纤维的方向和含量。此法较实用,被连接材料能保留较好的性能,但易涌现加热不均的征象。⑤薄板超声波焊接 此法是用超声波对被连接处进行加热焊接,一样平常能够得到较高的连接强度。
八、其它成型工艺
聚合物基复合股料的其它成型工艺,紧张指离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存树脂成型工艺(ERM)、增强反应注射成型工艺(RRIM)等。
1、离心成型工艺
离心成型工艺在复合股料制品生产中,紧张是用于制造管材(地埋管),它是将树脂、玻璃纤维和填料按一定比例和方法加入到旋转的模腔内,依赖高速旋转产生的离心力,使物料挤压密实,固化成型。
离心玻璃钢管分为压力管非压力管两类,其利用压力为0~18MPa。这种管的管径一样平常为400~2500mm,最大管径或达5m,以1200mm以上管径经济效果最佳,离心管的长度2~12m,一样平常为6 m。
离心玻璃钢管的优点很多,与普通玻璃钢管和混凝土管比较,它强度高、重量轻,防腐、耐磨(是石棉水泥管的5~10倍)、节能、耐久(50年以上)及综合工程造价低,特殊是大口径管等;与缠绕加砂玻璃钢管比较,其最大特点是刚度大,本钱低,管壁可以按其功能设计成多层构造。离心法制管质量稳定,原材料损耗少,其综合本钱低于钢管。离心玻璃钢管可埋深15m,能随真空及外压。其缺陷是表里面不足光滑,水力学特性比较差。
离心玻璃钢管的运用前景十分广阔,其紧张运用范围包括:给水及排水工程干管,油田注水管、污水管、化工防腐管等。
(1)原材料
生产离心管的原材料有树脂、玻璃纤维及填料(粉状和粒状填料)等。
树脂 运用最广的是不饱和聚酯树脂,可根据利用条件和工艺哀求选择树脂牌号和固化剂。
增强材料 主工是玻璃纤维及其制品。玻纤制品有连续纤维毡、网格布及单向布等,制造异形断面制品时,可先将玻纤制成预制品,然后放入模内。
填料 填料的作是用增加制品的刚度、厚度、降落本钱,填料的种类要根据利用哀求选择,一样平常为石英砂、石英粉、辉绿岩粉等。
(2)工艺流程
离心制监工艺流程如下:
离心制管的加料方法与缠绕成型工艺不同,加料系统是把树脂、纤维和填料的供料装置,统一安装在可往来来往运动的小车上。
(3)模具
离心法生产玻璃钢管的模具,紧张是钢模,模具分整体式和拼装式两种:小于800mm管的模具,用整体式,大于800mm管的模具,可以用拼装式。
模具设计要担保有足够的强度和刚度,防止旋转、震撼过程中变形。模具由管身、封头、托轮箍组成。管身由钢板卷焊而成,小直径管身可用无缝钢管。封头的浸染是增加管模端头的强度和防止物料外流。托轮箍的浸染是支撑模具,通报旋转力,使模具在离心机上高速率旋转,模具的管身表里面必须平整,光滑,一样平常都要精加工和抛光,担保顺利脱模。
2、浇注成型工艺
浇注成型紧张用于生产无纤维增强的复合股料制品,如人造大理石,钮扣、包埋动、植物标本、工艺品、锚杆固定剂、装饰板等。
浇注成型比较大略,但要生产出优质产品,则须要闇练的操作技能。
(1)钮扣生产工艺
用聚酯树脂浇注的钮扣,具有硬度高,光泽好,耐磨、耐烫、耐干洗、花色品种多及价格低等优点,目前在国内外已基本取代了有机玻璃钮扣,占钮扣市场80%以上。
生产钮扣的质料紧张是不饱和聚酯树脂、固化剂(引发剂采取过氧化甲乙酮)和赞助材料(包括色浆、珠光粉、触变剂等)。
聚酯钮扣采取离心浇注式棒材浇注法生产,先制成板材或棒材,然后经切板、切棒制成钮扣,再经热处理、刮面、刮底、铣槽、打眼、抛光等工序制成钮扣。
(2)人造石材生产工艺
人造石材是用不饱和聚酯树脂和填料制成的。由于所选用的填料不同,制成的人造石材分为人造大理石、人造玛瑙、人造花岗石和聚酯混凝土等。
生产人造石材的原材料是不饱和聚酯树脂,填料和颜料:①树脂 生产人造石材的树脂分面层和构造层两各,表面装饰层树脂哀求紧缩性小,有韧性、硬度好,耐热、耐磨、耐水等,同时哀求易调色。辛戌二醇邻苯型树脂用于人造石材,辛戌二醇间苯型树脂用于生产卫生洁具。固化体系,常用过氧化甲乙酮、萘酸钴溶液。②填料 生产人造石材的填料有很多,生产人造大理石的填料是大理石粉,石英粉、白云石粉、碳酸钙粉等,生产人造花岗石的填料是用粒料级配,不同品种花岗石用不同色彩的粒料,生产人玛瑙的填料要有一定透明性,一样平常选用氢氧化铝或三氧化二铝等。③颜料 生产人造石材须要各色颜料,如制人造大理石或人造玛瑙浴盆,应选择耐热、耐水的色浆,制造装饰板及工艺品时,要选用耐光、耐水及耐久的颜料。
生产人造大理石、花岗石板材用的模具材料有玻璃钢、不锈钢、塑料、玻璃等。生产人造石板材的模板,哀求表面平整,光泽、有足够的强度和刚度,能经受生产过程中的热应力、搬运荷载及碰撞等。
3、弹性体贮树脂模塑成型技能
弹性体贮树脂模塑成型(Elastic Reservir Molding, ERM)是80年代在欧美涌现的新工艺,它是用柔性材料(开孔聚氨酯泡沫塑料)作为芯材并渗入树脂糊。这种渗有树脂糊的泡沫体留在成型好的ERM材料中间,泡沫体使ERM制成的产品密度降落,冲击强度和刚度提高,故可称为压制成型的夹层构造制品。
ERM与SMC一样,同属于模压成型的片状模塑料,只是由于ERM具有夹层构造的布局,给它带来优于SMC的特点:(1)重量轻:ERM比用毡和SMC制成的制品轻30%以上;(2)ERM制品的比刚度优于SMC、铝和钢制成的制品;(3)搞冲击强度高:在增强材料含量相同的条件下,ERM比SMC的抗冲击强度高很多;(4)物理力学性能高:在增强材料含量相同的条件下,ERM制品的物理力学性能优于SMC制品;(5)投资用度低:ERM成型机组比SMC机组大略,ERM制品成型压力比SMC制品低10倍旁边,故生产ERM制品时可以采取低吨位压机和低强度材料模具,从而减少建投资。
ERM制品生产工艺分为ERM制造和ERM制品成型两个过程:
(1)ERM生产工艺 ERM生产原材料为开孔聚氨酯泡沫塑料,各种纤维制品(如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维制成的短切毡、连续纤维毡、针织毡等)和各种热固性树脂。其生产过程如下:先在ERM机组年夜将调好的树脂糊浸渍开孔聚氨酯泡沫塑料,通过涂刮器将树脂糊涂到泡沫上,用压辊将树脂糊压挤到泡沫体的孔内,然后将两层泡沫复合到一起,末了在高下两个面铺放玻纤维毡或其它纤维制品,制成ERM夹层材料,切割成适宜的尺寸,用于压制成型或贮存。
(2)ERM制品生产工艺 ERM制品生产过程与其它热固性模压料(玻纤布或毡预浸料、SMC等)比较,须要在热压条件下固化成型,但成型压力比SMC小很多,大约是SMC成型压力的1/10,为0.5~0.7MPa。
ERM技能目前紧张用于汽车工业材料和轻质建筑复合股料工业。由于ERM具有夹层构造材料的特点,是适用于生产大型构造的组合部件,各种轻质板材,活动房屋、雷达罩,房门等。在汽车工业中的制品有行李车拖斗、盖板、仪表盘、保险杠、车门、底板等。
4、增强反应注射模塑技能
增强反应注射模塑工艺(Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM)是利用高压冲击来稠浊两种单体物料及短纤维增强材料,并将其注射到模腔内,经快速固化反应形成制品的一种成型方法。如果不用增强材料,则称为反应注射模塑(ReactionInjection Moling, RIM)。采取连续纤维增强时,称为构造反应注射模塑(Structure Reaction Injection Molding, SRIM)。
RRIM的原材料分树脂体系和增强材料两类
(1)树脂体系 生产RRIM的树脂应滞如下哀求:①必须由两种以上的单体组成;②单体在室温条件下能保持稳定;③粘度适当,随意马虎用泵运送;④单体稠浊后,能快速固化;⑤固化反应不产生副产物。运用最多的是聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
(2)增强材料 常用的增强材料有玻璃纤维粉、玻璃纤维和玻璃微珠。为了增加增强材料与树脂的粘接强度,上述增强材料都采取增强偶联剂进行表面处理。
RRIM的工艺特点:①产品设计自由度大,可以生产大尺寸部件;②成型压力低(0.35~0.7MPa),反应成型时,无模压应力,产品在模内发热量小;③制品紧缩率低,尺寸稳定性好,因加有大量填料和增强材料,减少了树脂固化紧缩;④制品镶嵌件工艺简便;⑤制品表面质量好,玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐热性;⑥生产设备大略,模具用度低,成型周期短,制品生产本钱低。
RRIM制品的最大用户是汽车工为,可做汽车保险杠、仪表盘,高强度RRIM制品可以做汽车的构造材料、承载材料。由于其成型周期短,性能可设计,在电绝缘工程、防腐工程、机器仪表工业中代替工程塑料及高分子合金运用。
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