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樹脂基復(fù)合材料成型工藝——其他成型工藝

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-01-24

聚合物基復(fù)合材料的其它成型工藝,,主要指離心成型工藝,、澆鑄成型工藝、彈性體貯存樹脂成型工藝(ERM),、增強(qiáng)反應(yīng)注射成型工藝(RRIM)等,。

1.離心成型工藝

離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中,主要是用于制造管材(地埋管),,它是將樹脂,、玻璃纖維和填料按一定比例和方法加入到旋轉(zhuǎn)的模腔內(nèi),,依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使物料擠壓密實(shí),,固化成型,。

離心玻璃鋼管分為壓力管非壓力管兩類,其使用壓力為0~18MPa,。這種管的管徑一般為φ400~φ2500mm,,比較大管徑或達(dá)5m,以φ1200mm以上管徑經(jīng)濟(jì)效果比較好,,離心管的長度2~12m,,一般為6 m。

離心玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)很多,,與普通玻璃鋼管和混凝土管相比,,它強(qiáng)度高、重量輕,,防腐,、耐磨(是石棉水泥管的5~10倍)、節(jié)能,、耐久(50年以上)及綜合工程造價(jià)低,,特別是大口徑管等;與纏繞加砂玻璃鋼管相比,,其比較大特點(diǎn)是剛度大,,成本低,管壁可以按其功能設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu),。離心法制管質(zhì)量穩(wěn)定,,原材料損耗少,其綜合成本低于鋼管,。離心玻璃鋼管可埋深15m,,能隨真空及外壓。其缺點(diǎn)是內(nèi)表面不夠光滑,,水力學(xué)特性比較差,。

離心玻璃鋼管的應(yīng)用前景十分廣闊,其主要應(yīng)用范圍包括:給水及排水工程干管,,油田注水管,、污水管、化工防腐管等,。

(1)原材料

生產(chǎn)離心管的原材料有樹脂,、玻璃纖維及填料(粉狀和粒狀填料)等。

樹脂 應(yīng)用**廣的是不飽和聚酯樹脂,,可根據(jù)使用條件和工藝要求選擇樹脂牌號(hào)和固化劑,。

增強(qiáng)材料 主工是玻璃纖維及其制品,。玻纖制品有連續(xù)纖維氈、網(wǎng)格布及單向布等,,制造異形斷面制品時(shí),,可先將玻纖制成預(yù)制品,然后放入模內(nèi),。

填料 填料的作是用增加制品的剛度,、厚度、降低成本,,填料的種類要根據(jù)使用要求選擇,,一般為石英砂、石英粉,、輝綠巖粉等,。

(2)工藝流程

離心制管工藝流程如下:

離心制管的加料方法與纏繞成型工藝不同,加料系統(tǒng)是把樹脂,、纖維和填料的供料裝置,,統(tǒng)一安裝在可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的小車上。

(3)模具

離心法生產(chǎn)玻璃鋼管的模具,,主要是鋼模,,模具分整體式和拼裝式兩種:小于φ800mm管的模具,用整體式,,大于φ800mm管的模具,可以用拼裝式,。

模具設(shè)計(jì)要保證有足夠的強(qiáng)度和剛度,,防止旋轉(zhuǎn)、震動(dòng)過程中變形,。模具由管身,、封頭、托輪箍組成,。管身由鋼板卷焊而成,,小直徑管身可用無縫鋼管。封頭的作用是增加管模端頭的強(qiáng)度和防止物料外流,。托輪箍的作用是支撐模具,,傳遞旋轉(zhuǎn)力,使模具在離心機(jī)上高速度旋轉(zhuǎn),,模具的管身內(nèi)表面必須平整,,光滑,一般都要精加工和拋光,,保證順利脫模,。

2.澆注成型工藝

澆注成型主要用于生產(chǎn)無纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制品,,如人造大理石,鈕扣,、包埋動(dòng),、植物標(biāo)本、工藝品,、錨桿固定劑,、裝飾板等。

澆注成型比較簡單,,但要生產(chǎn)出質(zhì)量產(chǎn)品,,則需要熟練的操作技術(shù)。

(1)鈕扣生產(chǎn)工藝

用聚酯樹脂澆注的鈕扣,,具有硬度高,,光澤好,耐磨,、耐燙,、耐干洗、花色品種多及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),,目前在國內(nèi)外已基本取代了有機(jī)玻璃鈕扣,,占鈕扣市場80%以上。

生產(chǎn)鈕扣的原料主要是不飽和聚酯樹脂,、固化劑(引發(fā)劑采用過氧化甲乙酮)和輔助材料(包括色漿,、珠光粉、觸變劑等),。

聚酯鈕扣采用離心澆注式棒材澆注法生產(chǎn),,先制成板材或棒材,然后經(jīng)切板,、切棒制成鈕扣,,再經(jīng)熱處理、刮面,、刮底,、銑槽、打眼,、拋光等工序制成鈕扣,。

(2)人造石材生產(chǎn)工藝

人造石材是用不飽和聚酯樹脂和填料制成的。由于所選用的填料不同,,制成的人造石材分為人造大理石,、人造瑪瑙、人造花崗石和聚酯混凝土等。

生產(chǎn)人造石材的原材料是不飽和聚酯樹脂,,填料和顏料:

①樹脂生產(chǎn)人造石材的樹脂分面層和結(jié)構(gòu)層兩各,,表面裝飾層樹脂要求收縮性小,有韌性,、硬度好,,耐熱、耐磨,、耐水等,,同時(shí)要求易調(diào)色。辛戌二醇鄰苯型樹脂用于人造石材,,辛戌二醇間苯型樹脂用于生產(chǎn)衛(wèi)生潔具,。固化體系,常用過氧化甲乙酮,、萘酸鈷溶液,。

②填料生產(chǎn)人造石材的填料有很多,生產(chǎn)人造大理石的填料是大理石粉,,石英粉,、白云石粉、碳酸鈣粉等,,生產(chǎn)人造花崗石的填料是用粒料級(jí)配,,不同品種花崗石用不同色彩的粒料,生產(chǎn)人瑪瑙的填料要有一定透明性,,一般選用氫氧化鋁或三氧化二鋁等,。

③顏料生產(chǎn)人造石材需要各色顏料,如制人造大理石或人造瑪瑙浴盆,,應(yīng)選擇耐熱,、耐水的色漿,制造裝飾板及工藝品時(shí),,要選用耐光、耐水及耐久的顏料,。

生產(chǎn)人造大理石,、花崗石板材用的模具材料有玻璃鋼、不銹鋼,、塑料,、玻璃等。生產(chǎn)人造石板材的模板,,要求表面平整,,光澤、有足夠的強(qiáng)度和剛度,,能經(jīng)受生產(chǎn)過程中的熱應(yīng)力,、搬運(yùn)荷載及碰撞等,。

3.彈性體貯樹脂模塑成型技術(shù)

彈性體貯樹脂模塑成型(Elastic Reservir Molding, ERM)是80年代在歐美出現(xiàn)的新工藝,它是用柔性材料(開孔聚氨酯泡沫塑料)作為芯材并滲入樹脂糊,。這種滲有樹脂糊的泡沫體留在成型好的ERM材料中間,,泡沫體使ERM制成的產(chǎn)品密度降低,沖擊強(qiáng)度和剛度提高,,故可稱為壓制成型的夾層結(jié)構(gòu)制品,。

ERM與SMC一樣,同屬于模壓成型的片狀模塑料,,只是由于ERM具有夾層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造,,給它帶來優(yōu)于SMC的特點(diǎn):

(1)重量輕:ERM比用氈和SMC制成的制品輕30%以上;

(2)ERM制品的比剛度優(yōu)于SMC,、鋁和鋼制成的制品,;

(3)搞沖擊強(qiáng)度高:在增強(qiáng)材料含量相同的條件下,ERM比SMC的抗沖擊強(qiáng)度高很多,;

(4)物理力學(xué)性能高:在增強(qiáng)材料含量相同的條件下,,ERM制品的物理力學(xué)性能優(yōu)于SMC制品;

(5)投資費(fèi)用低:ERM成型機(jī)組比SMC機(jī)組簡單,,ERM制品成型壓力比SMC制品低10倍左右,,故生產(chǎn)ERM制品時(shí)可以采用低噸位壓機(jī)和低強(qiáng)度材料模具,從而減少建投資,。

ERM制品生產(chǎn)工藝分為ERM制造和ERM制品成型兩個(gè)過程:

(1)ERM生產(chǎn)工藝 ERM生產(chǎn)原材料為開孔聚氨酯泡沫塑料,,各種纖維制品(如玻璃纖維、碳纖維,、芳綸纖維制成的短切氈,、連續(xù)纖維氈、針織氈等)和各種熱固性樹脂,。其生產(chǎn)過程如下:先在ERM機(jī)組上將調(diào)好的樹脂糊浸漬開孔聚氨酯泡沫塑料,,通過涂刮器將樹脂糊涂到泡沫上,用壓輥將樹脂糊壓擠到泡沫體的孔內(nèi),,然后將兩層泡沫復(fù)合到一起,,***在上下兩個(gè)面鋪放玻纖維氈或其它纖維制品,制成ERM夾層材料,,切割成適宜的尺寸,,用于壓制成型或貯存。

(2)ERM制品生產(chǎn)工藝 ERM制品生產(chǎn)過程與其它熱固性模壓料(玻纖布或氈預(yù)浸料,、SMC等)相比,,需要在熱壓條件下固化成型,但成型壓力比SMC小很多,大約是SMC成型壓力的1/10,,為0.5~0.7MPa,。

ERM技術(shù)目前主要用于汽車工業(yè)材料和輕質(zhì)建筑復(fù)合材料工業(yè)。由于ERM具有夾層結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn),,是適用于生產(chǎn)大型結(jié)構(gòu)的組合部件,,各種輕質(zhì)板材,活動(dòng)房屋,、雷達(dá)罩,,房門等。在汽車工業(yè)中的制品有行李車拖斗,、蓋板,、儀表盤、保險(xiǎn)杠,、車門,、底板等。

4.增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑技術(shù)

增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑工藝(Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM)是利用高壓沖擊來混合兩種單體物料及短纖維增強(qiáng)材料,,并將其注射到模腔內(nèi),,經(jīng)快速固化反應(yīng)形成制品的一種成型方法。如果不用增強(qiáng)材料,,則稱為反應(yīng)注射模塑(ReactionInjection Moling, RIM),。采用連續(xù)纖維增強(qiáng)時(shí),稱為結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑(Structure Reaction Injection Molding, SRIM),。

RRIM的原材料分樹脂體系和增強(qiáng)材料兩類:

(1)樹脂體系生產(chǎn)RRIM的樹脂應(yīng)滯如下要求:

①必須由兩種以上的單體組成,;

②單體在室溫條件下能保持穩(wěn)定;

③粘度適當(dāng),,容易用泵輸送,;

④單體混合后,能快速固化,;

⑤固化反應(yīng)不產(chǎn)生副產(chǎn)物,。

應(yīng)用**多的是聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂,。

(2)增強(qiáng)材料 常用的增強(qiáng)材料有玻璃纖維粉,、玻璃纖維和玻璃微珠。為了增加增強(qiáng)材料與樹脂的粘接強(qiáng)度,,上述增強(qiáng)材料都采用增強(qiáng)偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理,。 

RRIM的工藝特點(diǎn):

①產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度大,,可以生產(chǎn)大尺寸部件,;

②成型壓力低(0.35~0.7MPa),反應(yīng)成型時(shí),無模壓應(yīng)力,,產(chǎn)品在模內(nèi)發(fā)熱量?。?

③制品收縮率低,,尺寸穩(wěn)定性好,,因加有大量填料和增強(qiáng)材料,減少了樹脂固化收縮,;

④制品鑲嵌件工藝簡便,;

⑤制品表面質(zhì)量好,玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐熱性,;

⑥生產(chǎn)設(shè)備簡單,,模具費(fèi)用低,成型周期短,,制品生產(chǎn)成本低,。

RRIM制品的比較大用戶是汽車工為,可做汽車保險(xiǎn)杠,、儀表盤,,**度RRIM制品可以做汽車的結(jié)構(gòu)材料、承載材料,。由于其成型周期短,,性能可設(shè)計(jì),在電絕緣工程,、防腐工程,、機(jī)械儀表工業(yè)中代替工程塑料及高分子合金應(yīng)用。


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