第8章、连续成型工艺

第8章、连续成型工艺
§8-1、概述
1、连续成型工艺
定义：指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都是在连续不断的进行。

种类：连续制管
连续制板
拉挤成型
复合管生产
2、四种工艺简介
(1)连续制管
连续管——效率高，投资大，品种少
连续复合管——EPF法，品质高，高强，高性能，多用途
(2)连续制板
浸胶毡定形固化而成。

(3)连续拉挤——生产型材
(4)离心法制管——低成本玻钢管
§8-2、连续制管
§8-2-1、概述
60年代丹麦“德罗斯索”公司第一台凸轮钢带式纤维缠绕机70年代美、日引进丹麦技术改进
80年代中国引进八道纤维缠绕大口径生产线
发展
§8-2-2、卧式干法缠绕机
预浸无纬带或玻璃布带缠绕
工艺程序：纵向、环向布带缠绕
芯轴内加热
预固化
第二次固化（高频加热）
外牵引脱模
切割
特点：连续玻纤，浸胶铺放，先纵后环，环是相间反向。

§8-2-3、卧式湿法环向浸胶缠绕
特点：预浸，均铺，环向纱层，纵向靠环向纱的余胶浸渍，环、纵交错缠绕，二次固化，自动脱模。

§8-2-4、立式垂直向上
表面抛光镀铬的钢芯轴，由下向上垂直移动，表面涂脱模剂，缠预浸纱，达厚度后，表面一层玻璃纸，缠完，切断，固化，脱芯。

§8-2-5、立式低熔点金属芯模缠绕
低熔点金属（铅—铋合金）向上移动的芯轴，缠绕，固化，上端熔化自动向下脱落。

§8-3、工艺特点
1、连续化
2、定制长度
3、一芯即可
4、工艺稳定
5、结构多样
§8-4、原材料
1、增强材料
连续玻纤粗纱，布带，短切毡，表面毡，有机纤维（尼龙、涤纶、聚丙烯），石棉纤维2、树脂
不饱和聚酯树脂：
间苯二甲酸系列，双酚A系列，含卤素树脂，环氧丙烯酸树脂，乙烯基酯树脂。

特性：较长的凝胶，较短的固化时间，较低的固化放热峰。

添加低收缩率添加剂。

§8-5、工艺参数
1、缠绕规律
纤维纱均匀、稳定、平整地排布在芯轴表面是关键。

排布方式：平接，搭接。

搭接方式=(n-1)/n
n=1，平接
n=2，搭接1/2
n=3，搭接2/3
……
n=k ，搭接(k-1)/k
2、纵向纱片数
m=πD / b m
b m ——纱片宽度
3、螺旋缠绕角
1-=m b D
tg πα
4、特有的配方，高效的加热方式
合理布置固化装置
§8-6、热塑性和热固性复合结构管
EPF ，是挤出、拉挤和缠绕相结合的连续制管方法，用紫外线辐射引发固化。

1、工艺特点
整个过程连续，生产效率高，制品强度高，耐腐，质轻，抗渗，耐热，电绝缘优良特点。

2、EPF 工艺流程
以挤出成型的塑料管为芯材，沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层，在周向用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层，最后在管材表面涂热固性或热塑性的富树脂层。

挤出塑料管芯材→冷却→定型→纵向纤维纱铺层→环向纤维缠绕铺层→预固化→富树脂表面层→紫外和远红外固化→冷却→牵引切割→产品
3、树脂
光敏引发剂引发的树脂。

Polylite HY-201，对内衬材料PVC有优良的粘接性。

§8-7、拉挤成型工艺
§8-7-1、概述
1、历史
48年起源于美国。

60年代后发展起来。

70年代后，连续纤维毡，螺旋无捻粗纱机出现，可生产宽为1m以上的中空制品。

高频加热、树脂固化系统的改进，生产速度可达3~4m/min。

美国以计算机控制的“拉挤之星”系列产品。

国内是哈玻钢所，西安绝缘材料厂，引进设备。

2、拉挤优点：
生产效率高，自动化，增强材料含量高，性能可靠，后加工量少，树脂损耗少，可调纵向、横向强度，可定长。

3、应用领域
耐腐，电工，建筑，运输，运动娱乐，能源开发，航空航天。

§8-7-2、拉挤工艺
1、工艺流程
玻纤粗纱排布→浸胶→预成型→挤压模塑及固化→牵引→切割→制品
↑
独特之处：外力拉拨，挤压模塑
2、拉挤工艺分类
(1)间歇式拉挤成型工艺
间歇固化定型牵出，模具成本高
(2)连续式拉挤成型工艺
牵引与模塑连续进行
(3)立式拉挤
用熔融或液体金属槽代替钢制热成型模具，槽内金属液面上浇注乙二醇等有机保护层。

3、拉挤原材料
(1)树脂
不饱和聚酯树脂（美国）
五种：
a、硬质高反应性间苯型不饱和聚酯树脂Polylite31-20-5与低收缩性填料相容性好，拉挤速度高5倍。

b、中反应性间苯型不饱和聚酯树脂Polylite92-310耐腐，大直径型材。

c、硬质高反应性间苯型不饱和聚酯树脂Polylite92-311耐水、韧性。

d、中反应性间苯型不饱和聚酯树脂，耐腐蚀。

e、硬质高反应性间苯型不饱和聚酯树脂。

环氧树脂
室温固化的双酚A型环氧树脂，热固性甲基丙烯酸酯树脂，改性酚醛树脂，热塑性聚丙烯，ABS，尼龙，聚碳酸酯，聚砜，聚醚砜，聚亚苯基硫醚。

(2) 增强材料
玻纤，聚酯纤维，芳纶纤维，碳纤维，都采用增强型浸润剂。

合股原丝
玻纤无捻粗纱直接无捻粗纱
膨体无捻粗纱
横向连续原丝毡，组合毡，无捻粗纱织物和针织物。

4、工艺参数
固化温度，固化时间，牵引张力及速度，纱团数量。

(1)固化温度和时间
不饱和聚酯树脂，多采用有机氧化物为引发剂，固化温度一般略高于有机过氧化物，最好通过固化放热曲线来确定。

(2)浸胶时间
一般不饱和聚酯树脂的浸胶时间在15~20s 。

(3)张力及牵引力
取决于制品的几何形状，由实验决定。

(4)玻纤纱用量
求混合物密度：
)1)(1
(1
g R
t
t t V W W +-+=
ρρρ混 ρ混：树脂和填料混合物密度
W t ：填料质量分数
ρt ：填料密度g/cm 3
ρR ：树脂密度g/cm 3
V g ：树脂与填料混合物孔隙率
混
混
混V W =ρ 玻纤体积百分含量：
)1)(1(gc f
f f f
f
f V W W W V +-+
=
混
ρρρ 纱团数：N=100 A βf ρf V f / K
A ：制品截面积
βf ：玻纤支数
ρf：玻纤密度
K：玻纤股数
N：制品所用纱团数
5、成型设备
送纱架，胶槽，模具，固化炉，牵引设备，切割装置。

§8-8、连续制板工艺
§8-8-1、概述
1、克服手糊、喷射波形瓦和平板厚度不均匀，有气泡等问题。

由一片发展到二片重叠的双层连续技术，尺寸方面到二幅、三幅宽。

2、美国费龙公司的生产线
§8-8-2、原材料
耐候性波板，G类。

难燃场合波板，S类。

耐候性：减少苯乙烯用量，用甲基丙烯酸甲酯代替。

难燃性：选择阻燃树脂的等级及阻燃配方，近年来发展了聚丙烯酸酯，聚氯乙烯等热塑性树脂。

增强材料：无捻粗纱，短切毡。

其中短切毡含微毒物质，几年后会产生白浊。

结构：朝双面覆盖氟薄膜技术发展。

§8-8-3、技术规范
标准板形，连续异形波形，不连续异形波形。

§8-8-4、制板工艺
横向波板成型
纵向波板成型
§8-9、离心法制管工艺
§8-9-1、概述
60年代起源于欧洲，在发达国家广泛应用，中国是空白。

定义：树脂、玻纤及填料按一定比例加到旋转的模具内，依靠高速旋转产生离心力，使物料在模内挤压密实，固化成型。

分类：压力管与非压力管，耐压0~1.8MPa
优点：高强，质轻，防腐，防锈，耐磨，大口径管造价低，综合成本低于钢管，而缠绕管综合成本高于钢管。

用途：污水管，下水管主干线，给水管，盐水管，工业废水管，油田注水管，重点是耐腐和压力输水管。

§8-9-2、原材料
树脂不饱和聚酯树脂
增强材料直径9~13μm玻纤
玻璃毡，玻纤纱，连续毡，网格布，单向布
填料石英砂，石英粉，辉绿岩粉，增加刚度、厚度，节约树脂
§8-9-3、工艺过程
原材料→配料→装模、离心成型→固化→脱模→后固化→成品
1、配料
强制搅拌
2、模具
清洗，涂模
3、施转模具
4、加料
每次厚0.5~1.0mm，均匀，排气
5、固化
加热、加速固化
6、脱模
巴柯硬度15时脱模
§8-9-4、工艺要求
1、增强材料铺设方法
(1)预混法
15mm 短切纤维与树脂、填料搅拌混合，加入旋转模具
(2)自由铺设
松散玻毡卷筒，离心力和人工铺层
(3)预成型法
增强纤维套管，滑动旋转铺设
(4)机械铺设
伸壁有纤维切断器，往复运动铺放
2、添加树脂方法
(1)预混法
树脂糊+粉状填料+纤维
(2)树脂泵
树脂泵和长管，打入模腔
(3)喷射成型
喷枪喷撒
3、排气措施
(1)调整离心机转速
(2)机械压实
4、设备参数
模具旋转速度和转速
W Fgr
v
F=P ·A
N=60 v/π d
P ：压力 MPa
A ：受压面积 cm 2
g：重力加速度m/s2 r：旋转半径m
n：转速。