玻璃钢船艇闭模灌注成型工艺

中外船舶科技２００７年第３期

我国玻璃钢船从上世纪五十年代末开发以来，一直采用手糊成型工艺，这是由于船艇相对于其它玻璃钢制品来说，尺度较大，造型也较复杂，不适用于模压等机械成型方法。手糊法虽说比较原始，作业人员劳动条件较差，劳动强度亦大，质量控制的因素较多，但也具有投资少、上马快、技术较易掌握、无论尺度大小、造型如何复杂，都可以制作出来等特点，所以直到目前为止，还在广泛使用。甚至在国际船艇展览会上，一些国外客商还特地表示此艇为手工制作，以示品位很高。事物总是向前发展的，手糊工艺也同样需要不断完善、提高和发展。国外玻璃钢／复合材料行业对成型方法做了很多探讨，开发了不少新的成型工艺，一些玻璃钢造船企业也在此基础上结合造船特点研发了一些成型技术，成功地应用于玻璃钢造船上。例如方法各异的闭模成型法，适合于建造大尺度船的预浸渍法等。本文仅对闭模成型法及灌注成型工艺作简单介绍。

１闭模成型法

闭模成型法是采用阴阳两套模具组成的对模，两模之间的间距就是产品的厚度，产品接触上、下模具的表面都可获得相应程度的光洁度。闭模成型先期阶段均采用耐高压、可通电加热的金属模具，使用的材料是用短切玻璃纤维加工成的模塑料，按其形状分为团状模塑料（ＢＭＣ）与片状模塑料（ＳＭＣ）。制作时按需要量称量好模塑料，放入底模，闭合上模，在加热加压下固化成型。其制作过程短，生产效率高，但模具费用高，还需配上压机，由于压机台面有限，因此只适用于生产较小的产品。

由于手糊成型仅仅依靠作业工具的接触压力，使得产品致密度较差。为此，研究人员开发了真空袋法，即将已手糊制作好的尚在模具上的产品随即用膜状材料与模具边缘连接并密封，抽真空。由于负压作用，使膜材紧贴制品表面，对未固化的玻璃钢层施加一定压力，使之较为密实，而将膜材及表面附加的脱模材料去除后，即可得到较为平整的表面。随后，真空袋法又逐渐由湿法（即手糊后抽真空）发展到干法，并得到不断改进和完善。所谓干法就是在模具上铺设若干层所需的增强材料，并加以固定，防止位移。用膜材封闭，抽去模腔空气，打开树脂管道阀门，树脂即在负压下自动进入模腔浸渍并最终充满模腔，并在此状态下固化成型。

鉴于玻璃钢／复合材料成型时不需太大压力的特点，闭模成型工艺又从硬质模具发展到半硬质模具，即用玻璃钢模具代替金属模具，用干法成型代替模塑料压制，用常温固化取代加热固化，此举不但脱离了压机，降低了成本，而且使制品尺寸不受限制，为玻璃钢船艇生产开辟了一条新的工艺方法。

为进一步降低模具成本，又开发了半硬质模具与弹性膜材相结合的闭模方式，液体树脂借助抽真空形成的负压进入模腔，此谓灌注法（ＬＲＩ）。灌注法又发展了使用一种有半渗透性的特殊膜，它只能通过空气，不能通过树脂，这就能在树脂凝胶前抽去其中的气泡，提高玻璃钢的质量，此法叫做半渗透膜灌注工艺（ＳＰＭＩ），此法可用于制作厚度大于５０ｍｍ的制品。此外，在灌注工艺的基础上又发展了树脂膜灌注工艺（ＲＦＩ），其使用的树脂为非液态，而是粘度较大的树脂膜。将树脂膜与增强材料交替铺放于模具中，闭模后放入真空烘箱中，树脂在加热下变成流体浸渍增强材。此法成本很高，不适合大型制品，现主要用于航空工业中。

综上所述，闭模工艺具有多种方法，材料、设备也不相同。以模具材质分，有硬质（金属）、半硬质（玻璃钢／复合材料）、弹性（橡胶、塑料）等几种；按制品所用原材料不同，可分为模塑料及干态增强材料再加树脂；从树脂进入方式，可分为压力注入与真空吸入两种方式；从树脂状态，还可分为液态及膜状等。随着闭模工艺的不断发展，一些方法已经应用在玻璃钢船艇制造上。

２灌注工艺

国外对灌注工艺较重视，相继开展研究，不仅复合材料行业对此进行专门研究，玻璃钢船生产厂商（例如意大利船舶制造商ＡｇｏｓｔｉｎｉＮａｕｔｉｃａ等）也自行研究开发船艇生产专用的灌注技术。因为灌注技术在改善树

玻璃钢船艇闭模灌注成型工艺

姚树镇

（常州玻璃钢造船厂江苏常州２１３１２７）

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脂含量、提高产品机械性能上有显著作用，可在满足力学性能的前提下，有效降低船艇自身重量，这对船艇的性能十分有利。

一些船艇专用的灌注工艺，不仅可成型单板结构，还可一次成型夹导结构船体以及包括底座、纵向筋材及框架等部分。由于船体、上篷结构上的不尽相同，在采用灌注工艺时，必须设计好树脂导流管及真空装置的位置及分布部，以使树脂流动过程均匀。

２．１工艺流程

图１灌注工艺示意图

通常灌注工艺的流程（如图１所示）是：

●在阴模上喷涂胶衣树脂；

●待胶衣树脂固化到适宜程度后，在其上铺放干燥的增强纤维材料；

●铺放泡沫塑料芯材（为方便灌注，事先在芯材上打孔、开槽）；

●铺放芯材上层的增强纤维材料；

●铺设脱模布、树脂注入管、导流管；

●铺设真空袋膜材；

●将树脂导流管及真空管系统定位；

●开树脂注入管阀门，树脂灌注入模；

●灌毕，在常温下固化；

●脱模。

２．２材料及设备

灌注工艺配用的材料、设备有：

●脱模布专门制造的薄片材料，用于模具和制品的隔离，也可作为制件与吸胶材料的隔离。常用的有聚酯、尼龙、聚四氟乙烯及涂聚四氟乙烯的玻璃纤维布，厚度为０．０２５～０．６５ｍｍ；

●吸胶材料作用是吸收多余树脂并将气泡一起带走。常用玻璃纤维毡或布以及黄麻、滤纸，也称作泄放材料；

●隔离材料用于吸胶层与导气材料之间，常用卤化烃塑料膜、聚酯膜或用聚四氟乙烯涂覆的玻璃纤维布，膜材可带不同孔径、间距的小孔；

●导气材料也称透气毡，用于导出气体。常用松软的玻璃纤维或合成纤维毡，单位面积重量为１３０～６００ｇ／ｍ２；

●真空袋膜常用耐温性好的尼龙薄膜及弹性较好的橡胶布，耐温为１２０～２３０℃，厚度为３７～２５ｕ，拉伸强度为３４～６２ＭＰａ，延伸率为３００％～５００％。要求其气密性好，柔韧，可随模具形状自如地包覆于模具表面；

●挡边材料用于制品周边，防止纤维向外扩散和树脂流失，常用橡胶材料；

●密封胶带要求其具有较好的粘性，能在１２０～２００℃下保持密封性能，主要用于真空袋密封，常用不硫化的橡胶类材料制作；

●压敏胶带用于材料和模具间作位置的相对固定（也可用喷胶）；

●压力传递材料用于制品拐角、凹陷等真空袋不易粘附处，常用有机硅和卤化异丙胶等橡胶材料；

●其它如真空泵、真空管路及树脂导流管等配用材料。

２．３灌注工艺的优越性

与普遍使用的手糊工艺相比，灌注工艺有较多的优越之处：

（１）灌注工艺操作简易，人为影响因素少，能有效控制质量，减少质量过程监控的工作量；

（２）由于是对玻璃钢层均匀加压，使得产品力学性能更好；

（３）可控制玻璃钢的树脂含量，有效减轻制品重量。据国外资料介绍，采用此法可减轻２０％～３０％的船体重量，摆脱了用手糊法经常超重的弊病；

（４）增强材料含胶均匀，能有效地消除气泡等缺陷；

（５）可有效地控制产品厚度；

（６）制品无胶衣层的表面也有较好的表面质量；

（７）有效地减少树脂中苯乙烯成分的挥发（手糊工艺挥发量约７％～１０％，灌注工艺则不超过１％），有利于生产车间环境的改善。（下转第３９页）

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