手糊成型工艺及设备-模具与脱模剂课件

第一章手糊成型工艺及设备第一章手糊成型工艺及设备第四节手糊成型模具及脱模剂

模具结构与材料手糊成型模具设计玻璃钢模具的制作脱模剂的作用机理手糊成型常用脱模剂第四节手糊成型模具及脱模剂模具结构与材料在FRP成型中需要成型模具。成型模具的制作方法和质量将决定FRP成型的难易程度、制品的尺寸精度和外观质量。影响模具的质量因素包括：模具设计、制作模具所用的材料和模具制作过程。

在FRP成型中需要成型模具。成型模具的制作方法和质量将决定F1.模具结构手糊成型模具分单模和对模两类。单模又分阳模和阴模两种。阳模

阴模对模模具结构与材料1.模具结构阳模阴模对模模具结构与材料制品内表面尺寸准确、光滑。操作方便，质量易控制，通风、排气和散热方便，劳动条件好。常用来生产浴盆、贮槽等内表面要求光滑的产品。阳模模具结构与材料制品内表面尺寸准确、光滑。阳模模具结构与材料制品外表面尺寸准确、光滑。阴模深，操作不便、通风条件不好、卫生条件差。常用来制造船壳、机罩及雷达罩等外表要求光滑的制品。阴模模具结构与材料制品外表面尺寸准确、光滑。阴模模具结构与材料对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资大）。拼装模：一些形状复杂的产品，为脱模方便，需利用拼装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可分块进行，比较方便。模具结构与材料对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准确。不适2.模具材料模具结构与材料模具材料选择原则：①能够满足制品的尺寸精度、外观质量及使用寿命要求；②模具材料要有足够的刚度和强度，保证在模具使用中不宜变形和损坏；③不受树脂侵蚀，不影响树脂固化；④耐热性好，制品固化或加热固化时，模具不变形；⑤容易制造，容易脱模；⑥尽量减轻模具质量，方便生产；⑦价格便宜，材料容易获得。2.模具材料模具结构与材料模具材料选择原则：①能够满足制品的玻璃钢模：特点：模具结构与材料手糊工艺中应用最多的模具。用于数量多，表面质量要求高的大中小型产品。①制出产品美观、光亮；②强度高，可重复使用数百次；③尺寸准确，造型稳定，不易变形；④制造简便，造价适中；⑤制品可加温，加压成型。玻璃钢模：模具结构与材料手糊工艺中应用最多的模具。用于数量多可供选用的其它模具材料模具结构与材料⑴木材：特点：缺点：⑵金属：特点：

缺点：加工容易、造价低，尺寸基本准确和稳定。不易变形的木材有：红松、段木、杉木、油木。不耐久，吸湿，不耐热，模具表面必须进行封孔处理。常用于数量不多结构复杂的中小型制品。模具不变形，精度高，使用寿命长。制造周期长，成本高。钢材，铸铝（不能用铜，不耐腐蚀）用于表面质量要求高，批量大的中小型产品。可供选用的其它模具材料模具结构与材料⑴木材：加工容易、造价低⑶石膏：特点：缺点：⑷石蜡：⑸水泥：特点：（它一般和砂混合使用：砂∶石膏=1∶8加入20%水，混合均匀即可）制造简单，造价低。不耐用，易吸湿，模具表面也须进行封孔处理。用于形状简单的大型产品，或几何形状复杂的小产品。用浇铸成型制成模具，糊制完成后，加热把石蜡熔化倒出来。可以重复使用。用于形状复杂无法脱模、数量小的制品。造价低，制造容易，使用次数少。用于形状简单，表面质量要求不高的大中型的产品。⑶石膏：（它一般和砂混合使用：砂∶石膏=1∶8加入20%水，⑹可溶性盐：⑺低熔点金属：特点：模具结构与材料由磷酸铝（60%-70%），碳酸钠（30%-40%），偏硼酸钠（5%-8%）石英粉（2%）几种组成。加工成粉料，通过压制烧结成型，糊制完成后，加入80℃水，迅速溶解脱模。只能使用一次。用于形状复杂，脱模困难，表面质量要求不高的产品。用于：形状复杂，脱模困难，表面质量要求不高的产品。制模周期短，可重复使用。（58%铋，42%锡制成，熔点135℃）⑹可溶性盐：模具结构与材料由磷酸铝（60%-70%），碳酸钠根据制品的数量、形状尺寸、精度要求、脱模难易、成型工艺条件(固化温度、压力)等确定模具材料与结构形式。模具应有足够的刚度和强度，能够承受脱模时的冲击，确保加工和使用过程中不变形。模具型面光洁度应比制品表面光洁度高出两级以上。模具拐角处的曲率应尽量加大。制品内侧拐角曲率半径应大于2mm。避免由于玻璃纤维的回弹，在拐角周围形成气泡空洞。手糊成型模具设计设计要点根据制品的数量、形状尺寸、精度要求、脱模难易、成型工艺条件(5.对于整体式模具，为了成型后易于脱模，可在成型面设计有气孔，采用压缩空气脱模。阳模深度较大时．应有拔模斜度．一般以2°为宜。6.对于拼装模或组合模，分模面的开设除满足容易脱模外，注意不能开设在表面质量要求高或受力大的部位。7.有一定耐热性，热处理变形小。8.质量轻，衬料易得，造价便宜。手糊成型模具设计5.对于整体式模具，为了成型后易于脱模，可在成型面设计有气孔设计程序⑴分析原始资料⑵设计内容手糊成型模具设计（产品图纸、工艺资料、工厂实际条件），全面掌握产品功用、技术要求、成型方法、设备特性及材料规格等。①选定材料及制造方法；②确定模具结构及脱模方法（包括选择合理的分型面）；③编制模具制造工艺规程；④绘制模具图纸。设计程序手糊成型模具设计（产品图纸、工艺资料、工厂实际条件）1.定义：2.高级模具的要求：玻璃钢高级模具的制作（GRP）用玻璃钢制作的，可获得“镜面效果”，高光泽度，高平整度的手糊制品的模具。①应有足够的强度和刚度，能承受脱模时敲打和冲击，使用过程中不变形；②模具表面胶衣要有一定的硬度（巴柯硬度40以上）和耐热性，能承受树脂固化时的放热、收缩等作用；③模具尺寸准确，表面平整，无潜在的气泡和针眼等弊病；④模具表面光泽度达90以上，目测有清晰的镜面反光；⑤抛光后，模具表面残留划痕度＜0.1微米。1.定义：玻璃钢高级模具的制作（GRP）用玻璃钢制作的，可获3.材料选择：原材料主要指制造模具表面层的纤维和树脂。⑴.胶衣树脂：胶衣应具有的特点：玻璃钢高级模具的制作（GRP）硬度高、耐热、耐磨、易抛光、高亮度、喷涂效果好、使用寿命长。3.材料选择：玻璃钢高级模具的制作（GRP）硬度高、耐热、耐由于环氧树脂具有硬度高、耐热、耐磨、耐腐蚀、收缩率低的特点，在经过水磨和研磨抛光处理，也同样得到“镜面效果”的模具表面。玻璃钢高级模具的制作（GRP）国产的胶衣树脂33#、793#、102#，只能满足一般玻璃钢模具的要求。长时间的实践证明：用环氧树脂加瓷粉作模具的胶衣实际配方是在环氧树脂中加入高硬度的瓷粉或325目石英粉。（用量在15%～35%）由于环氧树脂具有硬度高、耐热、耐磨、耐腐蚀、收缩率低的特点，⑵.玻璃纤维表面毡和短切毡玻璃钢高级模具的制作（GRP）当制品的表面质量要求非常高时：当制品的表面质量一般时：作用：防止微裂纹；形成富树脂层，提高光洁度和耐磨性；消除玻璃布在模具表面产生的布纹痕迹。常用牌号：常选用30g/m2的表面毡，300g/m2的短切毡胶衣+表面毡+4×短切毡+粗纱布；胶衣+短切毡（230g/m2）+4×短切毡（450g/m2）+粗纱布。⑵.玻璃纤维表面毡和短切毡玻璃钢高级模具的制作（GRP）作用玻璃钢高级模具的制作（GRP）玻璃钢高级模具的制作（GRP）模具制造流程母模（过渡模）玻璃钢模具翻制模具表面处理模具表面检测木型（石膏）表面加工上脱模蜡胶衣层制作表层制作芯层制作玻璃钢高级模具的制作（GRP）模具制造流程母模（过渡模）玻璃钢模具翻制模具表面处理模具表面2.过渡模制作国内制作过渡模的材料主要有两类：①砖外敷石膏，简称石膏模；②木质模（用木材作成框架结构，用三合板做模面）。石膏成本低，但表面光顺度难以保证，干燥时间较长，影响生产周期。木质组合结构模，成本较高，但加工性能比较好，还有优良的表面。一般来说：曲率半径大，形状变化梯度小，外表面高的制品，宜采用木质结构做过渡模。其它的可采用石膏过渡模。2.过渡模制作石膏成本低，但表面光顺度难以保证，干燥时间较长过渡模的表面加工工序：①砂纸打磨②涂铁红底漆③腻子玻璃钢高级模具的制作（GRP）用80#-100#粗砂纸或磨光机，打掉毛刺或粗糙的木纹，目测或手测使光顺度约为70%-80%。涂醇酸铁红底漆，作用是嵌补模具表面微小孔隙，又能使不光顺部位在光照反射下容易发现。如果下一步干磨是用手工打磨，则用醇酸腻子。若用电动机打磨，用聚氨酯腻子或不饱和聚酯加滑石粉做腻子。作用：封闭木纹的针眼和细缝。过渡模的表面加工工序：玻璃钢高级模具的制作（GRP）用80#④干磨⑤水磨⑥上清漆玻璃钢高级模具的制作（GRP）喷涂聚氨酯清漆，要求这种清漆满足光亮、坚硬、耐磨、耐水、耐热、耐腐蚀，且用良好的抛光效果。用水砂纸打磨，使用水砂纸标号应用由低到高标号400#-1200#。作用：清除表面宏观的微波及波纹。用铁砂纸进行打磨，使表面形成均匀的封闭层，防止水磨时水渗透到过渡模内。④干磨玻璃钢高级模具的制作（GRP）喷涂聚氨酯清漆，要求这种⑦光照检查⑧研磨抛光⑨上脱模蜡玻璃钢高级模具的制作（GRP）是制作过渡模的最后一道工序，先擦蜡，然后加热，这样可以在过渡模表面形成一层均匀的蜡膜。（注：不要漏涂。漏涂后将来不易脱模，并且影响表面质量）使用手工或抛光机，抛光机的转速不宜过高。作用：及时发现不光顺部位，并采取相应措施弥补。⑦光照检查玻璃钢高级模具的制作（GRP）是制作过渡模的最后一3.GFRP模具翻制①表面层糊制（胶衣层制作）玻璃钢高级模具的制作（GRP）在已精加工的木模表面上涂刷脱模剂，干燥后便可开始涂刷胶衣。胶衣层厚度一般是0.4-0.6mm，树脂用量500-600g/m2,涂刷后在室温(20-25℃)下放置至凝胶，凝胶后在40-50℃下加温固化1.5-2小时。3.GFRP模具翻制玻璃钢高级模具的制作（GRP）在已精加工

胶衣树脂：玻璃钢高级模具的制作（GRP）国内通用型33＃、793＃、102＃胶衣树脂用于制作一般GFRP模具基本合乎要求。但其耐磨性、硬度等性能比不上专用模具胶衣树脂，用其制作镜面GFRP模具表面层不甚适宜。

具有收缩率低、延伸率高、耐磨耐热等优良性能。最理想的是专用模具胶衣树脂。胶衣树脂：玻璃钢高级模具的制作（GRP）国内通用型33

由于环氧树脂具有耐磨、坚硬、面热、耐腐蚀反收缩串低等待性，经水磨和研磨抛光处理，同样能得到镜面效果的模具表面。为提高模具的耐磨性、刚性和耐热性，可在胶衣树脂中加入高硬度瓷粉或325目石英粉。用量为15-35％(质量比)玻璃钢高级模具的制作（GRP）实践表明，采用环氧树脂加填料来作模具的胶衣比较适合。由于环氧树脂具有耐磨、坚硬、胶衣应涂刷三遍．每层厚度控制在0.2mm-0.5mm。每层胶衣可采用不同颜色，以便检查漏涂。最外层胶衣以黑色为宜，灯光检查时黑色吸光，易发现模具表面不平整部位。模具翻制出后经水砂研磨，表面将被磨去0.2mm-0.3mm，留下坚硬的黑色模面。胶衣涂刷时必须在前层胶衣手触摸不粘后再涂刷一层，并且第二层与第三层的涂刷方向应垂直。同时要注意清除模具表面胶衣中由于喷涂或其它方式带进的微小气孔和尘埃。玻璃钢高级模具的制作（GRP）胶衣应涂刷三遍．每层厚度控制在0.2mm-0.5mm。每层胶②增强层糊制玻璃钢高级模具的制作（GRP）采用短切毡和方格布混合使用，（因为短切毡无方向性可减少制品变形）树脂采用专用模具树脂或环氧树脂，还可加入玻璃微珠或瓷土填料，增加它的刚度，减少变形，减轻重量。模具厚度一般为产品厚度的2-4倍为好。②增强层糊制玻璃钢高级模具的制作（GRP）采用短切毡和方格布4.模具表面处理表面处理技术是制造高级GRP模具的关键。它的工序包括：粗磨、精磨、研磨、抛光。①粗磨②水砂精磨玻璃钢高级模具的制作（GRP）分别用1000#、1200#、1500#水砂纸对模面进行打磨。每一种标号的水砂纸磨完后，都要对模具进行清洗。（这时模具并不光亮）采用磨光机或水砂纸进行打磨。过程：把400#、600#、800#水砂纸打磨到表面目视看不到明显的划痕。用水冲洗模面。4.模具表面处理玻璃钢高级模具的制作（GRP）分别用1000③研磨抛光④模具表面质量检测玻璃钢高级模具的制作（GRP）在抛光机上进行粗抛光和精细抛光。用SS-82型光电光泽计测量，测量角应选45°为宜。测量的光泽度应达到90光泽单位以上，否则为不合格。③研磨抛光玻璃钢高级模具的制作（GRP）在抛光机上进行粗抛光

由于玻璃钢制品的表面质量和尺寸精度、制品的脱模效果等与模具质量有关，因此对模具质量进行控制是玻璃钢制品制造过程中质量控制的重要环节，其控制内容包括：胶衣层厚度胶衣层的硬度模具型腔尺寸模具验收

模具在多数重复使用中对胶衣层的考验最大，同时，适当厚度的胶衣层可以防止背面纤维显露，但如果胶衣层过厚又会导致表面层过脆，影响模具的使用寿命用于评价胶衣层固化程度确保制品尺寸满足要求

由于玻璃钢制品的表面质量和尺寸精度、制品的脱模效果等为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质称为脱模剂。作用：1.脱模剂的基本要求脱模剂①使制品顺利脱下来；②保证制品表观质量和模具完好无损。⑴不腐蚀模具，不影响树脂固化，对树脂粘附力小（＜0.01MPa）；⑵成膜时间短，厚度均匀，表面光滑；⑶使用完全，无毒害作用；⑷脱模剂使用温度要高于固化温度；⑸操作简便，价格便宜。为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质称为脱模剂。脱模剂①2.脱模剂的作用机理2.1脱模历程:

在模具表面喷涂脱模剂之后,硫化成型时的实际界面如图1。胶料与脱模剂的接触面为A

面,脱模剂面为B

面,脱模剂与模具的接触面为C

面;脱模剂层为凝聚层。脱模时,当在A面和C

面剥离时称为界面剥离,而在B

面剥离时叫做凝聚层破坏。2.脱模剂的作用机理胶料与脱模剂的接触面为A面,脱模剂面2.2脱模剂的转移率脱模剂的转移率,是指脱模剂在脱模过程中转移到成型产品上的百分率。脱模剂(1)由A

面剥离脱模,脱模剂不转移;(2)由A

面剥离及B面凝聚层破坏脱模,脱模剂发生少量转移(约22%);(3)只因凝聚层的破坏而脱模,脱模剂转移较多(约44%～70%);(4)由B,C

面剥离及凝聚层的破坏而脱模,

引起大量脱模剂转移(约93%);2.2脱模剂的转移率脱模剂(1)由A面剥离脱模,脱模剂脱模剂成型物与脱模剂接触,发生混和、粘接,当勉强脱模时,就会使部分成型物(产品)的表面、界面破坏而脱模。通常使用的脱模剂,要求在B面或A,B2面剥离脱模。由凝聚层引起的脱模,其脱模效果最好。脱模剂成型物与脱模剂接触,发生混和、粘接,当勉强脱模时,就会2.3脱模剂的化学原理

脱模剂1.由于润滑剂分子的极性基团对金属表面取向，因吸附作用而生成一个静止的润滑剂模层2.聚硅氧烷中的硅氧键可视为弱偶极子（Si+-O-),当脱模剂在模具表面铺展成单分子取向排列时，分子采取特有的伸展链构型；3.自由表面被烷基以密集堆积方式覆盖，脱模能力随烷基密度而递增；但当烷占有较大空间位阻时，伸展构型受到限制，脱模能力又会降低；4.脱模剂分子量大小和粘度也与脱模能力相关，分子量小时，铺展性好，但耐热能力差。2.3脱模剂的化学原理脱模剂1.由于润滑剂分子的极性基团3.分类按用法分类：内脱模剂、外脱模剂；脱模剂手糊成型主要用外脱模剂。常用的外脱模剂分三类：薄膜型脱模剂、液体脱模剂及蜡类脱模剂。外脱模剂主要用于手糊成型和冷固化系统（如缠绕成型等）。内脱模剂主要用于模压成型和热固化系统。3.分类脱模剂手糊成型主要用外脱模剂。外脱模剂主要用于手糊成①聚酯薄膜：②聚乙烯薄膜：③聚乙烯醇薄膜：④玻璃纸：⑴薄膜型脱模剂表面光洁度高，易脱模，得到制品平整光滑，具有很高的光洁度。常用厚度有0.04mm、0.1mm两种。缺点是价格较高，不能作曲面复杂的制品（本身变形小）。它适宜制造平板、波形板等形状简单、面积较大的制品。变形性比聚酯薄膜好，价格便宜，但表面光洁度不如聚酯薄膜，平面不易铺平。柔韧性好，适宜制造形状复杂的制品，如袋压成型制品、人体假肢等。强度稍次于聚酯薄膜，能获得光洁的制品，价格便宜。但不能重复使用。多用于透明板材、波形瓦、袋压法生产制品。①聚酯薄膜：⑴薄膜型脱模剂表面光洁度高，易脱模，得到制品平整⑵液体脱模剂特点：干燥慢（必须干燥完全，否则残留水会影响树脂固化，固化温度在100～150℃内脱膜效果最好），湿度大时成膜周期长，影响生产周期。脱模剂聚乙烯醇（PVA溶液）在手糊成型中用的最多脱膜效果好，价格便宜，容易配制，可长期保存，涂刷方便，可用水清洗，流平性、成膜性好；无腐蚀、无毒性；产品表面光洁。缺点：⑵液体脱模剂特点：干燥慢（必须干燥完全，否则残留水会影响树脂手糊成型工艺及设备-模具与脱模剂ppt课件特点：使用方法：⑶蜡类脱模剂使用方便，省工、省时、省料，脱膜效果好，价格不高。所以应用较广。使用温度在80℃以下。清洗干净模具。在表面均匀涂一薄层脱膜蜡。2～3min后用毛巾擦，直到可以照出人影时。放置2h，让蜡层中的溶剂挥发，使蜡膜硬化，在模具表面形成坚硬光亮的膜层。对于新模具要上3～5遍蜡，而旧的上两遍即可。在最后一次上蜡后必须放置2h以上再进行手糊工艺操作。制品脱膜后，只需把模具表面擦干净即可重复使用。对于外型复杂的大型制品，最好使用一次上一次脱膜蜡。特点：⑶蜡类脱模剂使用方便，省工、省时、省料，脱膜效果好，价⑷脱膜剂的复合使用脱模剂为了得到良好的脱膜效果和理想的制品，常使用几种脱膜剂。这样可以发挥多种脱膜剂的综合性能。虽然脱膜剂的粘附性很小，但对成型树脂有一定的粘附性，使用复合脱膜剂能使脱膜在两层脱膜剂之间分开，粘附力最小。对于强度不高的大型制品效果特别明显。例如石膏模和木模，可以用过氯乙烯清漆封孔，醋酸纤维素作底层，PVA作外层，脱膜效果很好。另外，石蜡和聚酯薄膜复合，石蜡和PVA溶液复合效果也相当好。⑷脱膜剂的复合使用脱模剂为了得到良好的脱膜效果和理想的制品，我国模具行业现状我国模具行业现状尽管受到全球金融危机影响，但是我国模具整体实力进一步加强，2008年中国模具销售额仍达到950亿元人民币，约合140亿美元，比2007年增长约9%。中国模具进口20.04亿美元，与2007年基本持平；模具出口额达到19.22亿美元，比2007年增长了36%。尽管受到全球金融危机影响，但是我国模具整体实力进一步在出口模具最多的省、市中，浙江、江苏、上海分列第二、第三、第四位，占出口总额的43.26%，其中浙江所占比例为16.73%、江苏所占比例为15.79%。华东地区的山东、安徽也在出口最多的10个省市内；在进口模具最多的省、市中，江苏、上海、山东、浙江分列第二、第三、第五、第六位，占进口总额的48.59%，其中江苏所占比例为21.02%、浙江所占比例为4.9%，华东地区的福建、安徽也在进口最多的10个省市内。在出口模具最多的省、市中，浙江、江苏、上海分列第二、一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及更加经济快速的方向发展，技术含量将不断提高，模具制造周期不断缩短；模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展；模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。近年来，中国模具工业快速发展主要表现为：一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及更加经济四是公共信息服务平台将会得到更快发展，其各项服务功能和对广大中小企业生产力的提升作用也将更加显现。二是行业重点骨干企业队伍将会不断扩大，并且会在行业中发挥越来越大的作用。三是将会有更多的企业越来越重视创新、品牌、专利、高新技术等字眼，他们在积极采用先进适用技术，用信息化来带动工业化的同时，也必将越来越多地创造出自己的高新技术产品、专利和名牌，也将有更多的企业进入各级高新技术企业的行列。四是公共信息服务平台将会得到更快发展，其各项服务功能和对广大手糊工艺设计

工厂（车间）布置设备布置玻璃钢生产线示例制品设计手糊工艺设计工厂（车间）布置制品种类制品等级制品构造制品产量制品的燃烧制品的发货成型方法成型条件工人技术水准作业环境工厂周围环境作业者的安全卫生保健实验室附属设施废物处理原材料贮存场所树脂的配制增强材料的裁剪成品的保管成型设备的购置成品的组装玻璃钢工厂平面设计必须考虑的因素制品种类作业环境原材料贮存场所玻璃钢工厂平面设计必须考虑的因厂房布置方式：集中式厂房的平面布置生产区域划分原则：运输线路经济合理、避免往返交叉、保持流程顺畅。生产线组织：采用生产流水线方式，生产加工过程不间断地从一个岗位移到下一个岗位。厂房面积组成：设备和操作所需面积；设备安装和检修所需面积；其他设施所需面积；生产管理及生活用室；辅助面积。工厂（车间）布置厂房布置方式：集中式工厂（车间）布置厂房的建筑形式：

单层和多层均可，注意采光、通风等问题厂房的建筑形式：手糊成型工艺及设备-模具与脱模剂ppt课件手糊成型工艺及设备-模具与脱模剂ppt课件立面布置的原