淺析玻璃鋼成型工藝

方炅任

長春軌道客車股份有限公司

淺析玻璃鋼成型工藝

方炅任

長春軌道客車股份有限公司

玻璃鋼(縮寫符號為GFRP或FRP)是一種復合材料，它是由樹脂和玻璃纖維經復合制作而成的一種新型材料。玻璃鋼材料，具有輕質高強，耐腐蝕，電絕緣性能好，熱絕緣性好，傳熱慢，以及易著色，產品設計自由度大，能透過電磁波等特性。與鋼鋁等常用的金屬材料相比玻璃鋼產品，可以根據用戶要求，由供應商自行設計復合制作。只要根據產品的設計，選擇合適的樹脂和玻璃纖維一定的配比，不同的工藝，就可以將玻璃鋼材料和結構一次地完成，避免了金屬材料通常所需要的二次加工，從而可以大大降低產品的物質消耗，減少了人力和物力的浪費。

優點；缺點；工藝；成型

1 引言

玻璃鋼是一種復合材料，樹脂基體、增強材料有機組合，使所制成的玻璃鋼復合材料具有單獨組分所不可能具備的優異性能，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。目前，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、袋壓成型工藝、RTM成型工藝、拉擠成型工藝等。

現把幾種常用的玻璃鋼的成型方法的特點介紹如下：

2 手糊成型

手糊制作方法，利用不飽和聚酯樹脂的特性，在常溫常壓下借助刷子或輥子，將樹脂浸在磨具上的玻璃纖維或織物中，經脫泡、固化而得制品。手糊成型設備投資低，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。

優點：設計自由度高，可制造大型制品和型狀復雜產品、可室溫成型，設備投資少、可采用加強筋局部增強，可嵌入金屬件可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面。

缺點：屬于勞動密集型生產，產品質量由工人訓練程度決定，工人費用高。

2)玻纖含量不可能太高；樹脂需要粘度較低才易手工操作，溶劑/苯乙烯量高，力學與熱性能受限制。

3)手糊用樹脂分子量低，主要產品有艦艇、風力發電機葉片、游樂設備、冷卻塔殼體、建筑模型，浴盆，衛生間、地鐵客車部件。

3 RTM成型

RTM工藝是由樹脂和催化劑計量泵按配比輸出的帶壓液體在靜態混合容器中混合均勻，并注入已合理放好預成型增強體的閉合模中，模具需有周邊密封，并保證樹脂流動順暢和完全浸潤玻璃纖維，然后進行固化。

由于RTM工藝是一種半機械化的團模成型技術，可成倍提高玻璃鋼制品的生產效率，滿足批量化生產玻璃鋼制品的要求。同時該工藝可大大減少苯乙烯等有害氣體的逸出，滿足先進工業國家對玻璃鋼工業苯乙烯揮發量的嚴格要求。大大減少目前我國城鄉玻璃鋼廠以手糊和噴射為主的生產工藝對環境的嚴重污染狀況。此外RTM工藝生產的玻璃鋼制品具有較高的表面及內在質量，可大大減少目前我國手糊玻璃鋼制品質量低劣的情況。

優點：閉模成型，生產環境好；對工人技術熟練程度的要求低；可獲得良好的制品表面，精度也比較高。缺點：模具復雜，價位也高一些邊部有未被浸漬的材料，導致浪費。主要產品：小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼、衛生潔具、體育用品、化工設備、醫療機械

4 纖維纏繞

纖維纏繞工藝方法，是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。

優點：可靠性高，質量穩定，尺寸精確；機械化生產，效率高。

缺點：只能生產回轉體；表面狀態不良；設備費用高。

主要產品：管道、貯罐、氣瓶、風機葉片、撐高跳竿、羽毛球拍、電線竿、固體火箭發動機殼體。

5 拉擠成型

拉擠成型方法，是在牽引裝置牽引下，使浸漬樹脂的玻璃纖維增強材料，在模具中預成型后，加熱模具使之固化成型，制成玻璃鋼型材，最后切割成所需長度的玻璃鋼制品。現在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠制品成型技術。

優點：制品質量穩定，外觀平滑；可制作復雜幾何形狀的制品；變形率低；低噪聲、高效率、耗電低、污染性小符合國家有關環境要求。缺點：模具復雜費用高。

主要產品：建筑屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、墻板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調器罩、擴軌罩。

6 真空袋法法成型

此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一起，在積層上覆以橡膠袋，周邊密封，在后用真空泵抽真空，積層從而受到不大于1個氣壓的壓力，而被壓實、成型。優點產品兩面光，有利于操作人員健康和安全，真空袋減少了固化時逸出的揮發性物質。容易脫泡。缺點：增加袋材成本，操作人員的技術很重要。主要產品艇、電氣部件、賽車、芯材粘結、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。

7 噴射成型方法

是一種借助于噴射機器的手工積層的方法。利用噴槍將樹脂從噴槍的兩側以及在盆腔中的粗紗噴到模具上，噴到一定厚度后，在用輥子浸漬脫泡，固化。優點：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，成型加工困難，厚度不均，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。

用噴射成型的制品有游艇、船舶、槽、罐、汽車車輛、浴盆。

8 結語

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。

[1]增強型玻璃纖維應用指南；北京：中國標準出版社，2000.

[2]玻璃鋼技術培訓教材；北京：中國玻璃鋼工業協會，1998.

[3]玻璃鋼產品制造技術；北京：中國硅酸鹽學會玻璃鋼學會，2000.