玻璃钢制造工艺的一些学习知识

1、关于玻璃钢制造工艺的一些知识玻璃钢FRP :学名玻璃纤维增强塑料,也称为GFRP它是以玻璃纤维及其制 品玻璃布、带、毡、纱 等为增强材料， 以合成树脂作为基体的一种复合材料。 玻璃纤维，一般认为它主要起承载作用。 树脂目前主要指合成树脂， 它起粘接纤维， 把松散纤维粘拢在一起，形成整体的作用。一、玻璃钢性能 1力学性能玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高， 这是金属材料和其它材料无法相比 的。玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度浇注体密度 1.27 左右以 及玻璃纤维的高抗拉强度普通钢材的 5 倍以上。玻璃钢的密度随着树脂含量的 不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃纤维毡制品到低树脂含量的

2、玻璃纤维缠绕制 品密度2.2 ,玻璃钢的密度只有普通碳钢的1/41/5,比铝还轻1/3。 2物理性能 玻璃钢具有密度小,良好的电绝缘性能、隔热性能、抗吸水和抗热膨胀性能等。玻璃钢密度介于 1.52.0 之间,只有普通炭钢的 14 1/5 比轻金属铝还要轻 1/3 左右,而机械强度却很高,某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。 3电性能玻璃钢有优良的电绝缘性能, 可作为仪表、 电机及电器中的绝缘零部件, 在高 频作用下仍然保持良好的介电性能。 4耐热性能玻璃钢有良好的耐热性能,它的比热大。是金属的 23倍。导热系数比拟 低,是金属材料的 1 100 1 1000。 5耐老化性能任何材料都存在老化问题

3、, 玻璃钢也不例外。只是速度和程度不同而已。 玻璃 钢在大气曝晒、湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下,性能有所下降,在长期使用过 程中会使光泽减退、颜色变化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。 6长期耐温性及耐热性玻璃钢的酸温性及耐热性取决于所用的树脂。 长期的使用温度不能超过树脂的 热变形温度。通用的环氧及聚酯玻璃钢,都是易燃的,对于有防火要求的结构物, 要用阻燃树脂或加阻燃剂，因此在使用玻璃钢时。应充分注意一般玻璃钢不能在高温下长期使用。如聚酯玻璃钢在 050C以上，环氧玻璃 钢在60C以上。强度开始下降(7)化学性能玻璃钢主要的化学性能就是它有突出的耐腐蚀性。它不仅不会象金属材料那样 生锈腐蚀

4、；同时；也不会象木材那样腐烂，而且几乎不被水、油等介质所侵蚀，可 以代替不锈钢在化工厂中用来制造贮罐、管道、泵、阀等，不仅使用寿命长，而且 不需采取防腐、防锈或防虫蛀等防护措施，减少了维修费用。玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂，作为玻璃钢用的树脂，其耐腐蚀性是好 的，但单纯的用树脂涂覆在金属外表上， 会出现较严重的龟裂裂缝，起不到防渗漏 和保护金属的作用。在树脂中添加一定量的玻璃纤维后， 将树脂中出现较严重龟裂 的可能性转化为数量众多的微小裂缝，而这些小裂缝形成一个贯串裂缝的机率是很 小的，而相互间还有止裂作用，这样可以阻止化学溶液介质的渗透腐蚀。、玻璃钢的构造结构层V内表层 次内层与介质接触

5、的边内衬层次内层和内表层统称为内衬层 内表层：由内衬树脂加玻璃纤维外表毡增强，树脂含量90%上，气密性好，非常光滑，该层主要提供制品防腐、防渗漏等功能。(2) 次内层：由内衬树脂和玻璃纤维短切毡组成，树脂含量大于80%该层的主要作用是保护内表层，提高内衬的抗内压失效能力，阻止裂纹扩散。(3) 结构层：由无碱玻璃纤维缠绕纱浸润结构层树脂后采用交叉缠绕的方法一次成型(设计有加强筋的加强筋也一起成型)。该层树脂含量通常在45%左右。作用是 承受压应力、拉应力和各种外载荷。4外保护层：该层为外富树脂层，树脂含量大于80%同时在树脂中参加UV-9型紫 外线吸收剂以防止光氧老化。三 、玻璃钢制造原料 1

6、树脂选择玻璃钢制作时所用的原材料树脂品种，主要有：不饱和聚酯树脂UP、环氧树脂、酚醛树脂、热固性树脂呋喃类树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚丁二烯树脂、 有机硅树脂等、聚氨酯树脂，以及其他热塑性树脂类，例如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈树脂SAN或 AS树脂、ABS树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚 甲醛、聚酰亚胺、改性聚酰亚胺、聚砜、聚砜醚、聚芳醚酮、聚苯硫醚、芳香族聚 酯等热塑性树脂。其中使用最多的是不饱和聚酯树脂， 其原因是由于不饱和聚酯树脂的原材料来 源较为广泛，价格较为廉价，并且成型工艺简单，成型温度较低，生产本钱低等。 不饱和聚酯树脂的品种牌号很多，其分类情况也各不相同。假设按产品性能

7、来分类，可分为如下的类别： 通用型不饱和聚酯树脂：这种树脂是应用得最多的树脂品种，如191、196树脂等。 柔韧型不饱和聚酯树脂： 这种树脂制成玻璃钢制品后， 其制品具有较好的柔 韧性。其牌号为 TM182、 304、 T541 等。 弹性不饱和聚酯树脂： 这种树脂具有较高的弯曲强度， 更坚韧而无脆性， 适 宜制作家具高档涂料，以及机器外壳等。 耐化学药品型的不饱和聚酯树脂： 这类树脂具有较好的耐腐蚀性能， 由于腐 蚀介质种类很多， 因此针对不同的介质可以使用不同的耐腐蚀树脂。 其牌号有 197、 3301、323、MFE-2等。 阻燃型不饱和聚酯树脂： 这类树脂可分为合成型和添加型两种， 均

8、可到达阻燃的效果。其牌号为： 7901、 S-906、 TM302、 317等。 耐热型不饱和聚酯树 脂：这类树脂可以制成在较高温度下使用的玻璃钢制品， 其热变形温度至少不低于 110C。其牌号为：TM197 TM199 S685等。光稳定型和耐气候型不饱和聚酯树脂：这类树脂具有较好的耐大气的老化性能， 暴露在日光条件下可以长期使用， 仍保存一定的使用性能。其牌号为：TM195 S692、F45、515等。 空气枯燥型不饱和聚酯树脂： 这类树脂具有空干性， 即暴露在空气中进行固 化，其外表不会发粘， 以便改善其工艺性能及产品的使用性能， 但其固化条件仍与 通用型不饱和树脂的相同，在低温或室温下

9、进行固化。其牌号为：SGA20桐酸型不饱和聚酯树脂等。 铸塑型不饱和聚酯树脂： 这类树脂是一类低收缩、 低放热的树脂，其主要的 特性是铸塑时不会产生裂纹及破裂， 可防止产生应力集中现象， 并且颜色浅， 透明 性好。其牌号为：SB39 S793等。 胶衣不饱和聚酯树脂通常称为胶衣树脂：这类树脂在手工制作玻璃钢制 品时十分重要。 它不但可以起到玻璃钢外表的保护层作用， 而且可以起到外表的装 饰效果，起着十分重要的作用。 由于玻璃钢制品的使用环境及要求各不相同， 因此 必须根据实际情况， 选用不同品种的胶衣树脂。 目前的牌号为： TM-33、TM-35、S-739、 胶衣 33 等。 SMC/BM专

10、用不饱和聚酯树脂简称 SMC/BM专用树脂：这类树脂的主要 特点是粘度低、增稠快、活性高，能快速固化， 耐水性和耐热性能好， 稳定性好等。目前的牌号为：22、S-816、S-817等。 2 增强材料选择1 聚酯毡 抗拉强力高、延伸性能好、热稳定性能优良、耐穿刺能力强、抗腐蚀、耐老化。2喷射纱1 ：硅烷偶联剂。2：优良的集束性和成带性。3：在树脂中能快速和彻底地浸透。4：优良的耐磨蚀性 , 无毛羽。5：优良的机械性能。3玻璃纤维 :1： E-玻璃纤维，无碱纤维，具有优良的、耐老化性和耐水性。2： C-玻璃纤维，耐酸性好，耐碱性不如无碱纤维，本钱低。3： A-玻璃纤维，有碱纤维，含碱量大于12%。

11、4： S-玻璃纤维，高强度玻璃纤维，拉伸强度较大。 5：中碱玻璃纤维，耐酸性好，本钱低。6：耐碱玻璃纤维，抗碱性较好，主要用于增强水泥制品。 7：空心玻璃纤维，纤维中空，弹性模量较高。4外表毡：玻璃纤维外表毡特有的生产工艺 , 决定其具有外表平整纤维分散均匀 , 手感柔 顺,透气性好 ,树脂浸透速度快等特点 .外表毡应用于玻璃钢制品 , 良好的透气性能 使树脂快速渗透 ,彻底消除气泡和白渍现象 , 它良好的伏模性适合任何形状复杂的 产品和模制品外表 ,能掩盖布纹 ,提高外表光洁度和防渗漏性 ,同时增强层间剪切强 度和外表韧性 ,提高产品的耐腐蚀性和耐侯性 , 是制造高质量玻璃钢模具及制品的 必

12、需用品。 3 辅助材料1填料 在玻璃钢工艺及树脂浇铸工艺中，为了降低本钱，改善树脂某些性能如耐磨 性、自媳性、提高强度等等 。往在在树脂中加人一些填料，填料种类繁多，主要 有粘土、碳酸钙、白云石、石英砂、金属粉铁、铝 、石墨、聚氯乙烯粉等。在糊制玻璃钢垂直或倾斜的部件时， 为了不使树脂 “流胶，在树脂中参加一些 活性 Si02 填料称为触变剂。由于活性 Si02 的比外表很大， 就使树脂有触变性。 即当树脂受到外力时寸流动、这样在成型某些玻璃钢部件时，就可防止树脂流失。2颜料糊在某些场合，为了使玻璃钢色泽美观，一般在聚醋树脂中参加无机颜料。在所 使用的色料中一般不用有机染料， 这是因为在树脂固

13、化过程中会使色泽有大幅度的 变化。碳黑在一般情况下也不使用。 因为它对聚酯有阻聚作用。 制成的各种聚酯混 用的颜料糊。颜色有黄、橙、 红、绿、蓝、乳白、淡蓝、淡黄、灰白、白、黑色 等各种颜色。3 泡沫塑料常用沫塑料与玻璃钢制成夹层结构。泡沫塑料是气体填充的轻质高分子材料四、玻璃钢制造方法介绍1手糊制作方法：手糊成型工艺又称接触成型， 是树脂基复合材料生产中最早使用和应用最普遍 的一种成型方法。 手糊成型工艺是以加有固化剂的树脂混合液为基体， 以玻璃纤维 及其织物为增强材料， 在涂有脱模剂的模具上以手工铺放结合， 使二者粘接在一起， 制造玻璃钢制品的一种工艺方法。基体树脂通常采用不饱和聚酯树脂或

14、环氧树脂， 增强材料通常采用无碱或中碱玻璃纤维及其织物。 在手糊成型工艺中， 机械设备使 用较少，它适于多品种、小批量制品的生产，而且不受制品种类和形状的限制。2喷射成型方法：一种借助于喷射机器的手工积层的方法。该方法具有效率高、本钱低的特点， 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 何尺寸根本上没有受到限制， 成型工艺不复杂， 材料配方能保持一定的准确性。 其 缺乏之处，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。3纤维缠绕工艺方法：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

15、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，假设配用不同的树脂基体和纤维的有机复合， 那么可获得最正确的技术经济效果。 可成功地应用于制作玻璃钢管道、贮罐、气瓶、风机叶片、撑高跳竿、电线竿、羽 毛球拍等的制品。 4模压成型工艺和模塑料成型工艺：其压制工艺和设备条件根本相同， 前者采用浸胶布作为模压料， 而后者采用片 状、团状、散状的模压料，首先将一定量的模压料置于金属对模中，而后在一定温 度和压力下成型制得所需的玻璃钢制品。 这种生产成型方法， 所制得的产品尺寸

16、精 确，外表光洁，可一次成型生产效率较高，且产品质量较为稳定，适合于大批量制 作各种小型玻璃钢制品。 其缺乏之处是模具的设计和制造较为复杂， 生产初期的投 资较高，且制件受设备的限制较为突出。5拉挤成型方法：在牵引装置牵引下，使浸渍树脂的纤维增强材料，先在模具中预成型，并经加 热使之固化成型，制成玻璃钢型材，最后切割成所需长度的玻璃钢制品。国内主要采用手糊制作方法和纤维缠绕工艺方法，制作生产玻璃钢产品。五、玻璃钢手糊制造工艺1手糊成型工艺流程在模具上，再在胶层上铺放按制品尺寸裁剪的增强材料， 用刮刀、毛刷或压辊迫使 树脂胶液均匀地浸入织物，并排除气泡。待增强材料被树脂胶液完全浸透之后， 再 铺

17、下一层。反复上述过程直到所需层数，然后进行固化。待制品固化后脱模，并打 磨毛刺飞边，补涂外表缺胶部位，对制品外形进行最后检验。模具是手糊成型的必要工艺装备，它对于保证制品质量和降低本钱关系极大。模具要有足够的强度和刚度，在搬运和使用过程中不易变形，以保证制品的型面精 度。对加压固化制品的模具更需有足够高的强度和刚度。 对加热固化制品的模具要 保证在固化温度下不发生变形式翘曲。手糊成型工艺模具种类模具材料制造周期制造工艺模具重量使用次数模具本钱适用范围木材短简单轻中中小量、结构复杂的中小型件石膏短简单重15低结构简单的大型产品、一次使用的复杂产品。石蜡短简单轻1低复杂的小量产品、溶化脱 模，外表

18、不易涂漆水泥中简单重中低外表粗糙、用于简单产品玻璃钢中一般中较多较高数量多、外表要求高的结构复杂的中小型产品。泡沫塑料短简单轻1较咼不脱模的内心金属长复杂重> 100高外表光洁、质量要求高的小型大批产品可溶性盐或低熔点金属短较易中1较低少量脱模困难的小型产品手糊成型工艺采用最多的是玻璃钢模具。将处理好的模具，安放在生产现场， 必要时用压缩空气、 软布、毛刷等工具对模具外表进行清理杂物的工作， 并在糊制 前先检查模具外表质量状况是否合格，如果有损坏，需进行修补，修补方法如下：1先将破损处去除，刮除受损伤外表，露出新的外表；2用丙酮清洗缺损处，并枯燥之；3如果缺损处比拟大，可以用树脂腻子加少

19、量短切纤维填补，使外表低于原外表 并固化；4用胶衣树脂参加与模具相同的颜料糊进行二次修补，并固化；5用水砂纸打磨外表，并抛光，如果不满意可进行二次，三次修补。2手糊工艺使用原料手糊玻璃钢制品的主要原材料是合成树脂与玻璃纤维， 但是由于工艺条件的局 限，手糊玻璃钢用的树脂必须是粘度比拟小的并且是可以在室温或者低温下固化的。树脂：不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂以及环氧树脂和少数酚醛树脂。 胶衣：胶衣是在不饱和聚酯树脂中参加颜料和触变剂等分散而成的。 主要作用 是对玻璃钢制品外表的装饰和对结构层的保护。阻燃剂填料：阻燃剂是通过假设干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、抑 制链反响、 不燃气体的窒息作用等。

20、 多数阻燃剂是通过假设干机理共同作用到达阻燃 目的。阻燃剂分为添加型和反响型。 添加型阻燃剂主要是通过在树脂中添加阻燃剂 发挥阻燃剂的作用。 反响型阻燃剂那么是通过化学反响在高分子材料中引入阻燃基团， 从而提高材料的抗燃性。 在阻燃剂类型中， 添加型阻燃剂占主导地位， 使用的范围 比拟广。常用阻燃剂类型有氢氧化铝、玻璃微珠等。促进剂：可以提高树脂反响速率的一种用量较少的物质。 固化剂：树脂的固化是经过缩合、 闭环等化学反响使热固性树脂发生不可逆的 变化过程。固化剂能使树脂胶衣发聚合或交联作用而转变成硬化材料。玻璃纤维： 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。 成分为二氧化硅、 氧 化铝、氧化

21、钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高 温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几 个微米到二十几米个微米， 每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成， 通常作 为复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等。玻璃纤维制品的品种与用途无捻纱： 是由平行原丝或平行单丝集束而成的。 主要用于缠绕、 模具各边角的 填充。外表毡：这类毡由于采用中碱玻璃C制成，故赋予玻璃钢耐化学性特别是 耐酸性，同时因为毡薄、玻纤直径较细之故，还可吸收较多树脂形成富树脂层，遮 住了玻璃纤维增强材料如方格布的纹路，起到外表修饰作用。短切毡：将玻璃原丝切割

22、成50mn长，将其随机但均匀地铺陈在网带上，随后 施以乳液粘结剂或撒布上粉末结剂经加热固化后粘结成短切毡。 对短切毡的质量要 求如下： 沿宽度方向面积质量均匀； 短切原丝在毡面中分布均匀， 无大孔眼形 成，粘结剂分布均匀；具有适中的强度；优良的树脂浸透性。连续毡： 将拉丝过程中形成的玻璃原丝或从原丝筒中退解出来的连续原丝呈 8 字形铺敷在连续移动网带上， 经粉末粘结剂粘合而成。 连续毡中纤维是连续的， 故 其对复合材料的增强效果较短切毡好。主要用在拉挤法、RTM法、压力袋法及玻璃毡增强热塑料GMT等工艺中。方格布：是无捻粗纱平纹织物， 是手糊玻璃钢重要基材。 方格布的强度主要在 织物的经纬方向

23、上，对于要求经向或纬向强度高的场合，也可以织成单向方格布。 对方格布的质量要求如下：织物均匀，布边平直，布面平整呈席状，无污渍、起 毛、折痕、皱纹等；经、纬密，面积重量，布幅及卷长均符合标准；卷绕在牢 固的纸芯上，卷绕整齐；迅速、良好的树脂透性；织物制成的复合材料的干、 湿态机械强度均应到达要求。 用方格布铺敷成型的复合材料其缺点是层间剪切强度 低，耐压和疲劳强度差。3玻璃钢手糊工艺糊制过程 先在胶衣层或模具成型面上用毛刷或刮板等手糊工具均匀地涂刷一层配制好 的树脂，然后铺上一层裁剪好的增强材料外表毡或短切毡 ，随之用辊子将其压 紧，使之紧密贴合，并注意排除气泡，使毡充分浸渍，不得将两层或两层

24、以上的增 强材料同时铺放。如此重复上述操作，直到达设计所需的厚度为止。制品厚度在 4 毫米以下的产品可一次成型， 而当制品厚度大于 4 毫米时， 应分屡次固化成型， 否 那么会因固化散热不良导致制品发焦、变色，影响制品的性能。首层毡外表毡必 须进行固化。分次固化时要求在 30C 60C的温度下加热至少1-2小时。屡次成型 的制品， 第二次糊制时， 应将第一次糊制固化后形成的毛刺、 气泡铲掉前方可继续 糊制下一铺层。糊制时，应注意树脂对玻璃纤维的浸渍情况， 首先涂刷树脂时必须使树脂浸润 纤维的整个外表， 然后通过滚压使纤维内部的空气完全被树脂所取代。 保证第一层 增强材料完全浸透树脂并紧密贴合，

25、 这一点非常重要， 特别对某些要在较高温度条 件下使用的制品尤为重要。 因为浸渍不良及贴合不好， 空气在制品固化处理和使用 过程种会应热膨胀而产生气泡。 糊制短切毡时，假设某些沟角部位没有充分浸渍树脂， 要用点刷法涂刷树脂，否那么会把纤维弄乱，使纤维移位，以致分布不均匀，造成厚 薄不一。铺在内部深角出的增强材料，如果用刷子或浸渍辊子难使其紧密贴合时， 那么可以用手抹平压紧。 假设平面某些部位或纤维布没有充分浸渍树脂， 可用辊子沾胶 进行滚压。搭缝处理：同一铺层纤维尽可能连续，忌随意切断或拼接，但由于产品尺寸、 复杂程度等原因的限制难以到达时， 糊制时可采取对接式铺层， 各层搭缝须错开直 至糊到

26、产品所要求的厚度。 如果强度要求较高时， 为了保证产品的强度， 两块布之 间应采用搭接，搭接宽度约为50mm同时，每层的搭接位置应尽可能的错开。假设 制品的造型比拟复杂， 某些地方增强材料铺放不平整， 气泡不易排除时， 可用剪刀 将该处剪开，并使之贴平，应当注意每层剪开的部位应错开，以免造成强度损失。 对有一定角度的部位， 可用无捻纱和树脂填充。 假设产品某些部位比拟大， 可在该处 适当增厚或增加补强筋，以满足使用要求。4产品固化制品固化分硬化和熟化两个阶段：从凝胶到三角化一般要 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 12周 才能使制品

27、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，80C加热3h,对环氧玻璃钢，后固化温度可控制在 150C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， 大型制品可采用模内加热或 红外线加热4脱模和修整脱模要保证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，脱模时转动螺杆，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，使制品和模具别离。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复杂制品可采用手工脱模方法： 先在模具上糊制二三层

28、玻璃钢， 待其固化后 从模具上剥离， 然后再放在模具上继续糊制到设计厚度， 固化后很容易从模具上脱 下来。5修整： 修整分两种：一种是尺寸修整，另一种缺陷修补。1: 尺寸修整 成型后的制品，按设计尺寸切去超出多余局部；2: 缺陷修补 包括穿孔修补，气泡、裂缝修补，破孔补强等。 4后续处理玻璃钢产品切割打磨及外表处理。六、玻璃钢缠绕法制造工艺玻璃钢缠绕成型 工艺是将浸过树脂胶 液的连续纤维或布袋, 按照一定规律缠绕到 芯模上，然后脱模成 增强塑料制品的工艺 过程。一缠绕成型工艺分类干法缠绕：选用预浸纱带或布带在缠绕机上经加热软化至粘流后缠绕到芯 模上。湿法缠绕：将无捻粗纱或布带浸渍树脂胶液后直接缠绕到芯模上。半干法缠绕：将无捻粗纱或布带浸渍树脂胶液，预烘后随即缠绕到芯模上。根据现场了解情况，主要介绍湿法缠绕工艺流程：二玻璃钢缠绕成型优缺点及应用玻璃钢缠绕成型的优点：能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能