手糊成型工艺及设备-增强材料

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增强材料
• 3.2 玻璃纤维制品介绍 • ⑴无捻粗纱
• 由无捻纺纱机把拉丝得到的原纱平行并股卷成筒形。 • 无捻粗纱的表示:玻璃种类+纤维种类+单丝的公称直径+ 无捻粗纱的总的线密度。 • 例:EC10 2400 • 表明该无捻粗纱由无碱玻璃连续纤维制成,单丝公称直径为 10um,总的线密度为2400号(tex,g/km )。 • EC10 40×60 • 表示该无捻粗纱由无碱玻璃连续纤维制成,由40号的玻璃原 丝共60 股络制而成的,它的总线密度仍为2400 号。 • 无捻粗纱的号数 由150 号到9600 号。 • 无捻粗纱的种类: ①喷射专用、②SMC 片状模塑料专用、③缠绕专用、④ 26 拉挤专用、⑤织造专用
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B、以单丝直径分类
玻璃纤维单丝呈圆柱形,以其直径的不同可以分成几种: 粗纤维: 30μm;初级纤维:20μm 中级纤维:10μm~20μm; 高级纤维:3μm~10μm(亦称纺织纤维); 超细纤维:单丝直径小于4μm。
单丝直径的不同,不仅纤维的性能有差异,而且影响到 纤维的生产工艺、产量和成本。一般 5μm - 10μm 纤维作为 纺织制品用; 10μm-14μm的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、 短切纤维毡等较为适宜。
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物理形态:纤维状、片状、颗粒状增强材料等
第二节 原材料选择
2.1.1 手糊成型对增强材料的要求
• ①增强材料易被树脂浸透; • ②有足够的形变性,能满足制品复杂形状的成型 要求; • ③气泡容易排出; • ④能够满足制品使用条件的物理化学性能要求; • ⑤价格合理、来源丰富。 • 接触成型用纤维有: 玻璃纤维及其织物、碳纤维及其织物、芳纶纤维 及其织物。
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• ⑵ 无捻粗纱布(方格布)
• ——手糊成型的主要增强材料。这种布强度主要在经纬方向 (0°、90°)上,在45°方向上强度低。面积质量为 200g/m2~1000g/m2。 • 这种布冲击强度高,成型性好,易脱泡;质量分布均匀、价 格较便宜。缺点:铺敷成型的复合材料制品层间剪切强度低, 耐压和耐疲劳强度差。 • 无捻粗纱布的表示方法: 玻璃种类+无捻粗纱布的符号WR+布的厚度(以公称厚度 乘1000值表示)后接连号-布的宽度,以厘米表示。 • 例:EWR300-100 • 表明该无捻粗纱布是由无碱玻璃纤维制成,厚度为0.3mm, 宽度为100cm。
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第一节 手糊成型工艺概述
(2)造船业:渔船、游船R、游艇、交通艇、救生艇、 汽垫船、舢舨、海底探测船、军用折叠船、水中浮 标、灯塔、巡逻艇、养殖船等。
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第一节 手糊成型工艺概述
(3)交通产品:汽车车壳、电动车壳、机器盖、保险 扛、大型旅游车外板、冷藏车、工程车、高尔夫 球车、汽车卫生间、消防车、火车箱内板、火车 门窗、火车卫生间、地铁车箱、路标等。
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增强材料
C、以纤维外观分类 有连续纤维,其中有无捻粗纱及有捻粗纱( 用于纺织 ) ; 短切纤维;空心玻璃纤维;玻璃粉及磨细纤维等。 无捻粗纱
短切纤维
玻璃粉
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• 2. 玻璃纤维的结构及主要化学成分
网络结构假说:
玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或 硼氧三面体相互连成不规则三维网络,网络 间的空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。 二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃 性能的基础,填充的Na 、Ca等阳离子称为网 络改性物。
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第一节 手糊成型工艺概述
1.3 手糊成型工艺工序

(1)增强材料剪裁
(2)模具准备 (3)涂刷脱模剂; (4)喷涂胶衣 (5)成型操作



(6)脱模
(7)修边

(8)装配
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第一节 手糊成型工艺概述
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第一节 手糊成型工艺概述
1.4 手糊工艺的优点: 1. 设备简单 2. 投资少、见效快 3. 生产技术简单易学 4. 产品不受尺寸、形状的限制, 大型制品可现场制作。 5. 可与其他材料复合制作成一体
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第二节 原材料选择 选材依据:
(1)产品设计的性能要求。 (2)手糊成型工艺要求。 (3)价格便宜,材料容易取得。
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第二节 原材料选择
玻璃钢结构
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第二节 原材料选择
2.1 手糊成型工艺原材料 -纤维增强体
增强材料:在复合材料中,能提高基体材料机械强度、 弹性模量等力学性能的材料。 增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量,而且 能降低收缩率,提高热变形温度,并在热、电、磁等方面赋 予复合材料新的性能。 增强材料种类 玻璃纤维、碳纤维 与石墨纤维、硼纤 维、芳纶纤维等
(5)表面毡
• 表面毡是用于FRP产品表面的,在手糊工艺之中, 复合在FRP产品的表面层可以获得富树脂层,并具
有光洁表面。这是因为表面毡是用直径为l0~20μm
的单丝随机交替铺成,很薄。 • 一般单重为30g/m2和50g/m2两种。对表面要求 耐水、耐腐蚀产品,使用表面毡可获得良好的效果。
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增强材料
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第一节 手糊成型工艺概述
但是,手糊工艺也存在许多缺点: ①生产效率低、不适合批量大的产品
②产品质量不够稳定。
③生产环境差。
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第一节 手糊成型工艺概述
1.5手糊工艺的用途
(1)建筑制品:波形瓦、采光罩、风机、风道、浴盆、 组合式卫生间、化粪槽、冷却塔、活动房屋、售货 亭、装饰制品、坐椅、门、窗、建筑雕塑、玻璃钢 大篷、体育场馆采光层顶等。
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(4) 短切毡
• 将玻璃原丝切割成50mm长的短纤维,将其随机但 均匀地铺陈在网带上,随后施以PVAC乳液粘结剂 或撒布聚酯类粉末粘结剂经加热固化后粘结成短切
毡。
• 原丝直径10~12μm,含胶3~6%原丝集束50或100 根,幅宽1.02m、2.04m、3.06m,面积质量范围 150~900g/m2,用的最多的450g/m2
• 主要用在隔热材料、隔声材料、过滤材料,一般制 品强度不高。
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增强材料
• (5)、(6)都属于短切原丝毡,表示方法: • 毡片生产商及毡片类型编码标记+破折号+玻璃代 号及玻璃原丝的线密度值+单位面积毡片质量+毡 片宽度。
E无碱玻璃,40表示构成短切毡的短切原丝线密度为40 号,450表示短切毡片面积质量为450g/m2,125表示 毡宽为125cm。
第一章 手糊成型工艺及设备
第一节 手糊成型工艺概述
• 1.1 定义
手糊成型工艺: 手工作业把玻璃纤维织物和树脂交 替铺层在模具上,然后固化成型为 玻璃钢制品的工艺。
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第一节 手糊成型工艺概述
1.2 手糊成型工艺分类: • 接触成型:有简单手糊法及喷射成型法 • 低压成型:有压力袋法、真空袋法、热压釜 成型以及树脂传递模塑(RTM)和反应注射模 塑(RIM)成型等。
• Na2O+K2O 0.8%(降低玻璃的熔制温度和玻璃液粘度, 改善拉丝作业)
• 辅助原料:助熔剂,萤石;澄清剂:芒硝(Na2SO4)
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增强材料
3. 玻璃纤维制品 3.1 分类 • 常用的玻纤增强材料有无纺制品和纺织制品两类 • 无纺制品为各种玻璃纤维毡、纺织制品为纱线和 织物两种 • 连续纤维纺织品分为无捻结构和有捻结构两类 • 无捻产品:无需进行纺织加工的原丝、复丝、膨 体粗纱和膨体粗纱织物 • 有捻结构:原丝,单股或多股初次加捻制成单纱 • 无捻粗纱布、加捻布、短切毡、表面毡、针刺毡 等。
• SiO2 • B2O3 54.1%、(网络形成剂) 8.8%、(网络形成剂、降低硅酸盐玻璃熔融温度)
• Al2O3 14.6%、(抑制硼硅酸盐分相、提高化学稳定性)
• MgO 4.6%、(改善玻璃纤维的机械强度、化学稳定性及 耐热性,以白云石引入) • CaO
16.6%、(降低玻璃熔体的高温粘度,提高绝缘性能)
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增强材料
(7)缝编毡
• 典型的缝编毡是一层经纱与一层纬纱重叠在一起, 经过缝编将经纱与纬纱编织在一起成为织物 • 单轴织物,全部为经纱,用聚酯纱线编织起来 • 双轴织物,两层粗纱构成的织物,两层粗纱可呈 ±45°角或0 ° /90 °角排列 • 三轴织物,三层粗纱取不同方向排列层合在一起, 其角度可以±45°、 0 ° 和±45°、 90 ° • 四轴织物,角度 ±45°、 0 ° 90 ° • 以上任何一种和短切玻璃纤维或碳纤维毡缝合起来
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增强材料
(3) 加捻布
• 该玻璃布是由玻璃纤维单丝合股,加捻后按 经纬向编织而成。是一类多品种、多规格的 纤维织物。厚度从0.05、0.1、0.2-0.6mm多 种。 • 该类布表面含蜡,使用前应在一定温度下将 蜡除去。用加捻布制作的玻璃钢,表面平整、 气密性好,但价格较贵,不易浸透树脂。增 厚效果差。在手糊工艺中加捻布比无捻布用 得少。
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第二节 原材料选择
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增强材料
2.1.2 玻璃纤维及其织物
• 1. 玻璃纤维的种类及性能 • 玻璃纤维的分类方法很多,一般可从玻璃原料成分、 单丝直径、纤维外观及纤维特性等方面进行分类。 A、 按使用特性分类
E-玻璃纤维,无碱纤维,含碱-----以下 C-玻璃纤维,中碱纤维,含碱-------左右 A-玻璃纤维,有碱纤维,含碱大于-----% S-玻璃纤维,高强纤维 M-高弹玻璃纤维 L-防辐射玻璃纤维 18
(6)针刺毡
• 短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡 • 短切纤维针刺毡是将玻纤粗纱短切成50mm,随机 铺放在预先放置的传送带上的底材上,然后用带倒 钩的针进行针刺,针将短切纤维刺进底材中,而钩 针又将一些纤维向上带起形成三维结构,所有底材 可以是玻纤或其他纤维的稀疏织物,这种针刺毡有 绒毛感,面积质量为300~350g/m2。
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增强材料
加入氧化钙、三氧化二铝能在一定条件下构成 玻璃网络的一部分,改善玻璃的某些性质和工艺性。 • 玻璃纤维化学成分的制定一方面要满足玻璃纤 维物理和化学性能的要求,具有良好的化学稳定性; 另一方面要满足制造工艺的要求,如合适的成型温 度、硬化速度及粘度范围。 •
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增强材料
• E玻璃-电绝缘玻璃,主要成分为
21 玻璃纤维结构示意图
增强材料
玻璃纤维的主要化学成分
玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼 (B2O3)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)等
以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃; 以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物,它可以降低 玻璃的熔化温度和粘度,使玻璃溶液中的气泡容易排除,它主 要通过破坏玻璃骨架,使结构疏松,从而达到助溶的目的。 氧化钠和氧化钾的含量越高,玻璃纤维的强度、电绝缘性 和化学稳定性会相应的降低
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增强材料
缝编毡的优点: 提高玻璃钢的力学性能指标
• 可以增加玻璃钢层合制品的极限抗张强度、张力下 的抗脱层强度及抗弯强度; • 没有层间纱线的相互磨损降低力学性能;
• 可以降低玻璃钢树脂含量提高材料强度
• 当玻璃钢受到冲击负荷时,缝编用聚酯纱线起阻止 裂纹蔓延扩展的作用,层间剪切问题减少 • 各层之间不易分层,造船工业检测报告显示相对于 方格布玻璃钢板的强度增加65%,刚度增加40%。
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第一节 手糊成型工艺概述
(4)防腐产品:各种油罐、酸罐、水泥槽内防腐衬层、 钢罐内防腐层、管道、管件、地下罐的外防腐层、 地面用格栅等。
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第一节 手糊成型工艺概述
(5)机械电器设备:机器罩、配电箱、医疗器械外罩、 电池箱、开关盒等。 (6)体育、游乐设备:赛艇、舢板、滑板、各种球杆、 人造攀岩墙、冰车、风帆车、游乐车、碰碰车、碰 碰船、水滑梯、海底游乐设备等。 总之,出于手糊工艺设计自由,可根据产品的技 术要求设计出理想的外观、造型及多种多样、品种 繁多的FRP制品。目前,产品达上万种,被广泛应 用到各个领域,前景看好。
贵。中碱毡价格较低,一般用于通用FRP产品中。
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增强材料
• 近几年来国内已有多家生产厂引进国外先进的短
切毡技术。如:重庆玻纤厂、珠海玻纤厂、浙江
桐乡玻纤厂以及最近投产的山东泰安玻纤厂都有 大批量生产投放市场。 • 另外,美国欧文斯· 康宁公司、日本日东纺、韩 国公司等在国内均有代理商销售。
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• 短切毡对树脂浸透性最好,气泡容易排除,变形性
好,施工方便,制品里的含胶量(即:树脂含量)高
(含胶量为60%一来自百度文库0%),所以防渗效果好,在防水
制品、耐腐蚀制品中作为防渗漏层被大量采用。国
内用量逐年增加。 • 短切毡分无碱玻纤短切毡和中碱玻纤短切毡两种。 无碱毡耐水性、电性能及透光性均较好,所以,多 用于造船业、电器制品、水箱及透明板等。价格较
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