玻璃钢_复合材料在建筑内装饰上的应用

玻璃钢2010年第2期综述

玻璃钢/复合材料在建筑内装饰上的应用

金毓民

（上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404）

摘要

本文综述了玻璃钢性能与特点。同时，第一，介绍如何制作木模及玻璃钢模的工序，并得到双曲面及其它形状的产品；第二，介绍产品装配时，需注意事项及工作体会。

关键词：玻璃钢 双曲面 装配技巧

1 引 言

玻璃钢(FRP)，又称为玻璃纤维增强塑料，是以合成树脂为基体，以纤维为骨架的一种复合结构材料。玻璃钢复合材料具有轻质高强、耐腐防渗、隔热吸音等综合优点，近些年来，在国外各领域包括建筑和装饰领域被大量利用，呈逐年增长态势。我国近年来玻璃钢的应用也有长足的发展，在国防、航空、造船、汽车、建筑和大厦内装饰中等各个领域，玻璃钢制品已被广泛应用。

2 特 点

2.1重量轻

玻璃钢的比重一般介于1.4～2.2g／cm3之间，约为钢铁的1／4左右，比铝合金还轻，属于轻质建材产品。较轻的重量不仅使此类产品在运输、安装过程中快捷方便，而且对于大件制品，还可较大幅度地减轻材料本身对建筑设施产生的载荷，使之更加安全、可靠。

2.2 采光效果好、透光效果灵活多样

根据具体的工程需要，通过对玻璃钢组成材料的选择，可使玻璃钢产品具有不同的透光效果。如在玻璃钢成型过程中，往其中加入适当的填料，可使产品整体不透光；相反，若选用透光树脂与玻璃纤维织物复合，则又可制成透光、采光效果十分优异的产品。

2.3 力学性能优良

玻璃钢的力学性能优良，对于某些工艺成型的产品，其拉伸强度可达500MPa以上，达到

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或超过普通钢材的水平。

2.4 耐腐蚀

玻璃钢的最大特点之一，就是耐腐蚀性好。根据不同环境状况，选择树脂来生产玻璃钢，达到不同的耐腐蚀目的。玻璃钢产品可在酸、碱、盐、溶剂等绝大多数种类的腐蚀环境中使用。

2.5 可设计性强

玻璃钢具有良好的可设计性，主要表现在以下几个方面：

①形状设计灵活，可使其具有圆形、弧形、波浪形等各种形状；②外观颜色可多样化，达到不同的装饰效果；③可进行各种结构设计，有实心、空心、夹层等不同的结构；④可对壁厚进行设计，如承载条件，设计不同的壁厚，确保产品的使用寿命；⑤可对部件间的连接方式进行设计，确保连接安全可靠；⑥玻璃钢可以通过改变其原料种类、数量比例和增强材料的铺层方式来满足不同的性能要求。

2.6 安装、维护方便

玻璃钢轻，因而安装起来十分方便；另外，玻璃钢综合性能良好，它一般在不加维护的情况下，可用50年以上。即使需维护，一般在不破坏建筑整体结构的基础上，即可对玻璃钢部分进行维修。

2.7 其它

除具有上述优点外，还具备耐潮湿、不风化、隔热吸音、不生锈、不含放射性元素、抗老化、阻燃及良好的温度特性等优点，因而它既可用于潮湿、暖热的南方，也可用于干燥、寒冷的北方，既适用于室内、又适用于室外的各式建筑中。

根据上述玻璃钢的特点，下面就我院为宏伊国际广场（位于上海河南南路，南京东路拐角处）内部护栏装饰板工程（该工程6个层面12部电梯）从产品模具设计、制造、玻璃钢产

品成型及打磨和抛光、安装等方面谈一点我们实际工作的体会供大家参考。

图1 宏 伊 国 际 广 场 内 装 饰 效 果 图

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图2 宏伊国际广场部分反映形状特点的装饰板图形

3 模具设计

玻璃钢产品的模具设计时，考虑到其材料与工艺的特点，同时该项目装饰面大多数为各种圆弧曲面（双曲面）加上部分转角（单曲面）和平面构成，经反复比较决定：（1）首先，将每层FRP 装饰面包括电梯装饰面先作为整体，而后分别将它们分成三种形状：①双曲面（如图3）；②单曲面（包括一些转角如图4）；③直面（如图5）形状。图2三个整体示意图中(整个大厦的部分图)装饰面形状分别由图3～图5三种类似模具所形成FRP 产品拼接而成；(2)再将图2中示意图1～3的FRP 装饰面部分，分别依据安装重量，运输情况（包括公路运输及入场状况）分成若干段，综合以上因素模具设计长度控制在7米左右（圆弧以弦长为准），以保证产品根据需要控制在5-7米之间，厚度为6毫米，每段重量控制在200kg 以内。

示意图(1) 示意图(2) 示意图(3) 某一楼面总图

3.1 母模的制造

3.1.1 材料的选择

母模使用木材和硬质聚氨酯泡沫制作。所用的木材采用红松木，含水量小于10％，无节，并且不易收缩变形。

3.1.2 母模的制作

（1）母模制作过程中（如图3），首先要根据产品设计要求，通过三维CAD造型软件设计出产品的三维模型，以便进行观摩、修改。在产品三维建模设计时，为了保证尺寸精度，可以根据树脂收缩率的大小留放一定的收缩余量。

这其中对单曲面半径较大的部分模具，可用胶合板(或装饰板)来制造，即：用小铁钉将胶合板钉在木制框架上，用胶带封缝，再涂脱模剂。因胶合板柔韧，容易弯成一定曲面，但只限于半径在400mm以上的曲面（如图3单曲面）。对双曲面部分用硬泡沫（易于成型，参见上方如图3双曲面），再将两者合成即完成该母模的制作。同时为确保模具尺寸，需制作回转半径及双曲面检验模板（用手工制作而言），用于模具加工完成后的最终检验。

（2）对于使用率不高模具，直接用母模（木模）作为玻璃钢产品模具（参见图4所示）。

（3）对于直面(平板类)模具（如图5所示），可直接用符合大小尺寸的玻璃来替代母模，这样可省去日后大部分表面处理的麻烦，可大大降低生产成本。

木模检查合格后，先用原子灰薄薄地涂封一遍。依次用400、800、1200砂纸砂光，再喷· 26 ·

黑色聚胺脂漆，待干燥后，依次用1000、l200砂纸水砂，这种工序进行三四遍后，再用砂腊推一遍，这样就完成了母模的制作。

3.2 玻璃钢模具的制作

FRP模具制作工艺是以树脂为基体，加入玻璃纤维及其制成品作为增强材料，再加人一些辅助材料（固化剂等）固化成型。手工逐层糊制模具是一种制模方法。手糊成型FRP模具的具体工艺过程如下：

3.2.1 结构制作

对于一些较大型和外形不太大但形状较复杂的产品要合理选择分模。但此模具（如图3）曲面复杂，整体形状复杂程度尚可，只要注意避免出现倒拔模斜度问题，以免出现无法脱模等现象即可。

3.2.2 糊制

首先将母模表面擦净、擦干，然后用干净柔软的纱布蘸取适量脱模蜡，使蜡浸在纱布内，在母模表面等处均匀涂抹，要求涂蜡连续、均匀，不得漏涂，10～15min后再用洁净纱布用力打光，使蜡渗入母模表面的小孔中并成膜，如此反复4～6次，每次间隔15-20min，便于溶剂挥发。最后一次涂蜡并抛光约20min后，开始涂擦聚乙烯醇类(PVA)脱模剂，用纱布或海绵浸渍PVA (注意不能进空气，以免产生气泡)，然后在母模表面均匀涂擦，用手的力度控制涂擦厚度，不能有漏涂之处，也不可涂擦太厚(母模的沟槽等处也不得有PVA积聚)；涂完后，晾干，约需20-30min。之后进行：

（1）胶衣层制作

要求采用模具专用胶衣，以保证模具表面硬度高、密实度大，耐热、耐磨、耐溶剂等。胶衣层制作用喷涂法。喷涂法可使胶衣厚薄均匀，遮盖率好，色泽均匀，产品表面质量高。胶衣层喷涂分2～3遍进行，每遍胶衣厚度控制在0．3～0．5mm；胶衣总厚度控制在0．8-1．0mm。每遍的胶衣可采用不同的颜色，以利于检查胶衣是否漏涂。最外层胶衣采用黑色，因为黑色易检查模具不平顺部位。

（2）增强层制作

糊制玻璃钢将调配好的玻璃钢树脂涂刷到经胶凝的模具胶衣上。为提高模具表面质量，玻璃钢模具糊制时，首先使用玻璃纤维表面毡，之后按一般玻璃钢糊制方法逐层糊至10～12mm厚，待其胶凝和固化。

（3）增加加强筋

为保证模具有足够的强度，避免模具变形，我们在玻璃钢模具的非使用面上用截好硬泡沫把树脂腻子同模具粘接牢固，再铺设二毡二布糊制完成作为加强筋。

（4）脱模修整

糊制好的模具，一般48小时（常温）后基本固化定型，即能脱模。脱模时，使用压缩空气断续吹气，以使模具和母模逐渐分离。如操作得当，脱模十分容易，可以避免型面修补工作．再将脱出的模具进行切除毛边、修整。

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