玻璃鋼是綜合了玻璃的硬度，又具有玻璃鋼堅硬不碎的特點，綜合兩者的特性創造出的複合材料。玻璃鋼工藝最早起源於美國。
基本介紹
工藝分類,手糊成型,模壓成型,纏繞成型,拉擠成型,手糊成型,層壓成型,
工藝分類
手糊成型
1.手糊成型法原理
手糊成型工藝又稱接觸成型，是樹脂基複合材料生產中最早使用和套用最普遍的一種成型方法。手糊成型工藝是以加有固化劑的樹脂混合液為基體，以玻璃纖維及其織物為增強材料，在塗有脫模劑的模具上以手工鋪放結合，使二者粘接在一起，製造玻璃鋼製品的一種工藝方法。基體樹脂通常採用不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂，增強材料通常採用無鹼或中鹼玻璃纖維及其織物。在手糊成型工藝中，機械設備使用較少，它適於多品種、小批量製品的生產，而且不受製品種類和形狀的限制。
2.成型工藝流程
手糊成型工藝的流程是：先在清理好或經過表面處理的模具成型面上塗抹脫模劑，待充分乾燥好後，將加有固化劑(引發劑)、促進劑、顏料糊等助劑並攪拌均勻的膠衣或樹脂混和料，塗刷在模具成型面上，隨後在其上鋪放裁剪好的玻璃布(氈)等增強材料，並注意浸透樹脂、排除氣泡。重複上述鋪層操作，直到達到設計厚度，然後進行固化脫模。
3.成型設備
模壓成型
1.模壓成型法原理
熱固性模壓成型是將一定量的模壓料加入預熱的模具內，經加熱加壓固化成型塑膠製品的方法。其基本過程是：將一定量經一定預處理的模壓料放入預熱的模具內，施加較高的壓力使模壓料填充模腔。在一定的壓力和溫度下使模壓料逐漸固化，然後將製品從模具內取出，再進行必要的輔助加工即得產品。
2.成型工藝流程
模壓成型工藝主要分為壓制前的準備和壓制兩個階段。
3.成型設備
(1)浸膠機
(2)預浸料機組
這一方法所用設備有切割機、捏合機和撕松機。常用的切割機類型有沖床式、砂輪片式、三輥式和單旋轉刀輥式。捏合機的作用是將樹脂系統與纖維系統充分混合均勻。混合槳一般都採用Z槳式結構。在捏合過程中主要控制捏合時間和樹脂系統的粘度這兩個主要參數，有時在混料室結構中裝有加冷熱水的夾套，以實現混合溫度的控制。混合時間愈長，纖維強度損失愈大，在有些樹脂系統中，過長的捏合時間還會導致明顯的熱效應產生。混合時間過短，樹脂與纖維混合不均勻。樹脂粘度控制不當，也影響樹脂對纖維的均勻浸潤及滲透速度，而且也會對纖維強度帶來一定的影響。
撕松機的主要作用是將捏合後的團狀物料進行蓬鬆。撕松機主要由進料輥和一對撕松輥組成，通過撕松輥的反向運動將送入的料團撕松。
(3)片狀模塑膠機組
(4)壓機
纏繞成型
1.纏繞成型法原理
纖維纏繞工藝是樹脂基複合材料的主要製造工藝之一。是一種在控制張力和預定線型的條件下，套用專門的纏繞設備將連續纖維或布帶浸漬樹脂膠液後連續、均勻且有規律地纏繞在芯模或內襯上，然後在一定溫度環境下使之固化，成為一定形狀製品的複合材料成型方法。
2.成型設備
纖維纏繞機是纖維纏繞技術的主要設備，纖維纏繞製品的設計和性能要通過纏繞機來實現。按控制形式纏繞機可分為機械式纏繞機、數字控制纏繞機、微機控制纏繞機及計算機數控纏繞機，這實際上也是纏繞機發展的四個階段。目前最常用的主要是機械式和計算機數控纏繞機。纖維纏繞機是纖維纏繞工藝的主要設備，通常由機身、傳動系統和控制系統等幾部分組成。輔助設備包括浸膠裝置、張力測控系統、紗架、芯模加熱器、預浸紗加熱器及固化設備等。
拉擠成型
1.拉擠成型原理
拉擠成型工藝是通過牽引裝置的連續牽引，使紗架上的無捻玻璃纖維粗紗、氈材等增強材料經膠液浸漬，通過具有固定截面形狀的加熱模具後，在模具中固化成型，並實現連續出模的一種自動化生產工藝。
對於固定截面尺寸的玻璃鋼製品而言，拉擠工藝具有明顯的優越性。首先，由於拉擠工藝是一種自動化連續生產工藝，與其它玻璃鋼生產工藝相比，拉擠工藝的生產效率最高;其次，拉擠製品的原材料利用率也是最高的，一般可在95%以上。另外，拉擠製品的成本較低、性能優良、質量穩定、外表美觀。由於拉擠工藝具有這些優點，其製品可取代金屬、塑膠、木材、陶瓷等製品，廣泛地套用於化工、石油、建築、電力、交通、市政工程等領域。
2.成型工藝流程
增強材料(玻璃纖維無捻粗紗、玻璃纖維連續氈及玻璃纖維表面氈等)在拉擠設備牽引力的作用下，在浸膠槽充分浸漬膠液後，由一系列預成型模板合理導向，得到初步的定型，最後進入被加熱了的金屬模具，模具高溫的作用下反應固化，從而可以得到連續的、表面光潔、尺寸穩定、強度極高的玻璃鋼型材。
3.成型設備
實現拉擠工藝的設備主要是拉擠機，拉擠機大體可分為臥式和立式兩類。一般情況下，臥式拉擠機結構比較簡單，操作方便，對生產車間結構沒有特殊的要求。而且臥式拉擠機可以採用各種固化成型方法(如熱模法、高頻加熱固化等)，因此它在拉擠工業中套用較多。立式拉擠機的各工序沿垂直方向布置，主要用於製造空心型材，這是由於在生產空心型材時芯模只能一端支承，另一端為自由無支承端，因此立式拉擠機不會因為芯模懸臂下垂而造成拉擠製品壁厚不均勻;這種拉擠機由於局限性較大，生產的產品單一，己經不再使用。無論是臥式還是立式拉擠機，它們都主要由送紗裝置、浸漬裝置、成型模具與固化裝置、牽引裝置、切割裝置等五部分組成，它們對應的工藝過程分別是排紗、浸漬、入模與固化、牽引、切割。
手糊成型
分型面的設計
分型面設計是否合理,對工藝操作難易程度、模具的糊制和製件質量都有很大的影響。一般情況下,根據原型特徵,在確保原型能順利脫模及模具上、下兩部分安裝精度的前提下,分型面的位置及形狀應儘可能簡單。因此,要正確合理地選擇分型面和澆口的位置,嚴禁出現倒拔模斜度,以免無法脫模。沿分型面用光滑木板固定原型,以便進行上下模的分開糊制。在原型和分型面上塗刷脫模劑時,一定要塗均勻、周到,須塗刷2～3 遍,待前一遍塗刷的脫模劑乾燥後,方可進行下一遍塗刷。
塗刷膠衣層
待脫模劑完全乾燥後,將模具專用膠衣用毛刷分兩次塗刷,塗刷要均勻,待第一層初凝後再塗刷第二層。膠衣為黑色,膠衣層總厚度應控制在016mm 左右。在這裡要注意膠衣不能塗太厚,以防止表面裂紋和起皺。
樹脂膠液配製
根據常溫樹脂的粘度,可對其進行適當的預熱。然後以100 份WSP6101 型環氧樹脂和8～10 份(質量比) 丙酮(或環氧丙烷丁基醚) 混合於乾淨的容器中,攪拌均勻後,再加入20 份～25 份的固化劑(固化劑的加入量應根據現場溫度適當增減) ,迅速攪拌,進行真空脫泡1min～3min ,以除去樹脂膠液中的氣泡,即可使用。
玻璃纖維逐層糊制
待膠衣初凝,手感軟而不粘時,將調配好的環氧樹脂膠液塗刷到膠凝的膠衣上,隨即鋪一層短切氈,用毛刷將布層壓實,使含膠量均勻,排出氣泡。有些情況下,需要用尖狀物,將氣泡挑開。第二層短切氈的鋪設必須在第一層樹脂膠液凝結後進行。其後可採用一布一氈的形式進行逐層糊制,每次糊制2～3 層後,要待樹脂固化放熱高峰過了之後(即樹脂膠液較粘稠時,在20 ℃一般60min 左右) ,方可進行下一層的糊制,直到所需厚度。糊制時玻璃纖維布必須鋪覆平整,玻璃布之間的接縫應互相錯開,儘量不要在稜角處搭接。要嚴格控制每層樹脂膠液的用量,要既能充分浸潤纖維,又不能過多。含膠量高,氣泡不易排除,而且固化放熱大,收縮率大。含膠量低,容易分層。第一片模具固化後,切除多餘飛邊,清理模具及另一半原型表面上的雜物,即可打脫模劑,製作膠衣層,放置注射孔與排氣孔,進行第二片模具的糊制。待第二片模具固化後,切除多餘的飛邊。為保證模具有足夠的強度,避免模具變形。可適當地粘結一些支撐件、緊固件、定位銷等以完善模具結構。
脫模修整
在常溫(20 ℃左右) 下糊制好的模具,一般48h 基本固化定型,即能脫模。在脫模時,嚴禁用硬物敲打模具,儘可能使用壓縮空氣斷續吹氣,以使模具和母模逐漸分離。脫模後視模具的使用要求,可在模具上做些鑽孔等機械加工,尤其是在澆注或注塑時材料不易充滿的死角處,在無預留氣孔的情況下,一定要鑽些氣孔。然後進行模具後處理,一般用400 # ～1200 # 水砂紙依次打磨模具表面,使用拋光機對模具進行表面拋光。所有的工序完成之後模具即可交付使用。 需要注意的幾點，一，母模要光滑，第二，脫模劑要均勻，第三，做第一層的時候不能有氣泡，第四，要仔細打磨，當然中間還有很多細節的東西，不可能一一列舉
層壓成型
層壓工藝主要用於生產各種規格的複合材料板材，具有機械化、自動化程度高、產品質量穩定等特點，但一次性投資較大，適用於批量生產，並且只能生產板材，且規格受到設備的限制。
層壓工藝過程大致包括：預浸膠布製備、膠布裁剪疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、後處理等工序。
FRP製品形式分類
◆ 織物
◆ 預固化製品
織物在該領域內具有最廣泛的用途，主要採用濕法手糊工藝安裝。該方法需要由受過專門培訓的技術人員準備好樹脂，然後用樹脂浸漬織物，最後再將其鋪放到結構部件上。織物在固化前必須認真去除其中的所有氣泡。因此，手糊FRP製品的最終強度主要取決於安裝質量。
預固化製品是在工廠內製成的，質量可控且穩定。較高的纖維/樹脂比也為這些製品提供了高於手糊製品的強度和硬度。預固化製品有加強筋和單向層壓帶兩種類型。後者寬度通常在75-100毫米(3-4英寸)之間，厚度大約為1.3毫米(0.05英寸)。在建築修復領域，通常使用環氧膠將層壓帶粘結在結構部件的外表面上。
雖然層壓帶相對於手糊製品具有安裝簡便、強度高的優點，但其套用相對來說還是有限的，原因有兩個：
◆ 帶有單向增強材料的層壓帶只適用於梁和平板的彈性增強，以及某些梁的剪下增強;
◆ 層壓帶的硬度不允許它們捲成直徑小於750毫米(30英寸)的卷。(後面將談到，這是其無法涉足某些套用的主要限制。) 目前用於生產層壓帶的設備和技術不適合製造大型層壓板。因此，解決層壓帶的上述缺陷很有必要。
超級層壓板
“超級層壓板”是新一代的FRP製品，採用專門的設備製成。寬達1.5米(60英寸)的碳纖維板或玻纖織物由樹脂浸漬後，通過一個壓床時，在均勻的熱量和壓力下，形成層壓板。
超級層壓板相對於傳統層壓材料具有三大優勢。
首先，單向或雙軸向織物使層壓板同時具有橫向和縱向的強度，這一巨大優勢使其進入許多新的套用領域。
第二，它們比傳統層壓帶薄得多，基本厚度為0.66毫米(0.025英寸)，可以很容易捲成直徑為300毫米(12英寸)甚至更小的卷。
最後，鋪層的數量和模式可以調節，從而生產出完全定製的產品，節約大量的製造時間和成本。
