1、工艺与设备大作业工艺与设备大作业复合材料工艺与设备期末大型作业 2011/2012 学年第 二 学期 专业： 复合材料与工程 班级：09030442 学号：* 姓名：*复合材料工艺与设备名称：玻璃钢浴缸 工艺：手糊成型 随着装修时尚的流行，卫浴设备成为人们关心的热点，卫生间要求不仅宽敞明亮而且卫浴设备的颜色、款式的选择可以显示主人的风格，因此玻璃钢浴缸应运而生。玻璃钢浴缸是一种水管装置，供沐浴和淋浴之用，通常安装在家居内室内。 一、 玻璃钢浴缸所选用的原材料选择要求 手糊成型工艺是制作玻璃钢浴缸的主要成型技术。其使用的原材料可以分为三类：聚酯树脂、增强材料、辅助材料。 1、树脂基体的选择原则
2、(1) 能在室温下凝胶、固化，固化时不产生低分子物； (2) 对玻璃纤维有良好的浸润性，粘度在s，不能产生流胶现象； (3) 无毒或低毒； (4) 价格便宜。 手糊成型工艺中常用的树脂有：不饱和聚酯树脂，环氧树脂，酚醛树脂，双马来酰亚胺，聚酰亚胺树脂等。 2、常用的辅助材料 稀释剂、固化剂、引发剂、促进剂、填料、着色剂等。 3、增强材料的选择要求 (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、来源丰厚。 所用纤维有：玻璃纤维及其织物、碳纤维及其织物、芳纶纤维及
3、其织物。 玻璃钢浴缸的原辅料包括玻璃纤维、基体树脂和辅料。 二、玻璃钢浴缸成型工艺 - 2 - 复合材料工艺与设备玻璃钢浴缸成型是选用手糊成型工艺，其流程图如下： 树脂胶液配制 增强材料准备 涂脱模剂 手糊成型 模具准备 固化 脱模 修整 检验 成品 1、胶液准备 手糊前首先要根据产品的使用要求确定树脂种类，并把树脂配置成树脂胶液。胶液的工艺性直接影响到手糊操作过程和产品的质量的重要因素。胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。 (1) 胶液的工艺性：胶液粘度、胶液时间。 (2) 树脂胶液配制 制品的凝胶时间虽然受许多因素影响，但主要是通过调节引发剂、促进剂或固化剂的用量来控制。 具体配制方法：
4、先把稀释剂和其它辅助剂加入环氧树脂中，搅拌均匀。使用前加入固化剂，再搅拌均匀就可以手糊作业。一次配胶量在2kg左右最好。 2、增强材料准备 (1) 增强材料表面处理 去除纺织型浸润剂和浆胶；浸涂化学处理剂；烘焙干燥。 (2) 布的下料。 3、手糊成型 4、固化 玻璃钢固化程度判断通常采用两种方法： (1) 丙酮萃取法测定树脂不可溶部分含量； (2) 巴柯硬度。 - 3 - 复合材料工艺与设备5、脱模 作用：使制品顺利脱下来；保证制品表观质量和模具完好无损。为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质称为脱模剂。 (1) 脱模剂的基本要求 不腐蚀模具，不影响树脂固化，对树脂粘附力小(脱模剂使用温度要
5、高于固化温度； 操作简单，价格便宜。 (2) 常用的脱模剂分三类：薄膜型脱模剂、液体脱模剂、油膏及蜡类脱模剂。 6、修整 7、检验 8、成品 三、玻璃钢浴缸成型设备 玻璃钢浴缸的原材料及其配方、生产工艺已基本成熟。现在研究较多的是制备出更多、更好的模具来满足多样化的市场要求。用于制造复合材料构件的模具，其材料应具有良好的热传导性和热稳定性、与构件相匹配的热膨胀系数、易于成型和加工、低密度、低成本并能保持光滑的脱模表面。不同材质的模具的优缺点及适用范围不一，用于玻璃钢浴缸成型的模具材质已从传统的钢发展到玻璃纤维复合材料，前者热膨胀系数小、刚性大、使用温度高，但自重大、尺寸受限制、成本高，可用于要
6、求精度高的零构件以及热塑性树脂成型；后者与浴缸的热膨胀系数相当、制造方便、廉价，但精度较低、表面抛光工艺要求高，可用于复杂结构与简单型面结构。复合材料模具在我国发展较晚，与国外还是有不定的差距，模具标准化程度较低，至今还没有形成一套自己的可推广使用的CAD/CAE/CAM体系，依靠引进国外的商品化软件。 1、高级玻璃钢模具选择要求 (1) 应有足够的强度和刚度，能承受脱模时敲打和冲击，使用过程中不变形； (2) 模具表面胶衣要有一定的硬度和内热性，能承受树脂固化时放热、收缩等作用； - 4 - 复合材料工艺与设备(3) 模具尺寸准确，表面平整，潜在的气泡和针眼等弊病； (4) 模具表面光泽度达
7、90以上，目测有清晰的镜面反光； (5) 抛光后，模具表面残留划痕度原材料主要指制作模具表面层的纤维和树脂。 (1) 胶衣树脂 胶衣应具有的特点：硬度高，耐热，耐磨，易抛光，高亮度，喷涂效果好，使用寿命长。 (2) 玻璃纤维表面毡和短毡 作用：防止微裂纹；形成富树脂层，提高光洁度和耐磨性；消除玻璃布在模具表面产生的布纹痕迹。常选用30g/m2的短切毡。 四、玻璃钢浴缸成型工艺制定其成型工艺方案 1、模具的制作 手糊成型浴缸，模具是关键。目前大多采用玻璃钢模具。其制作方法为：首先制一木模，然后翻制玻璃钢浴缸模具，再用此浴缸模具糊制产品。模具表面需打磨抛光，先依次用200#、400#、600#、8
8、00#、1000#水砂纸打磨，然后依次用粗抛光膏、细抛光膏，通过布轮抛光，最终直至表面呈镜面为止。模具用的胶衣树脂应是高强度专用胶衣树脂；模具的玻璃钢层，应有足够的厚度，否则模具易变形、胶衣层易龟裂。胶衣可用21#或33#树脂，缸体用189#、307#、或191#聚酯。 2、脱模剂 制作浴缸的脱模剂最好采用专用脱模蜡。涂一次蜡可用数次，且产品光亮，其次也可用液体聚乙烯醇类脱模剂。 配制方法：将水加热并加入聚乙烯醇粉料搅拌，溶解后冷却，并滴加乙醇和气溶胶，经过滤，即可使用。 3、胶衣 浴缸的表面胶衣应是专用的耐热水型胶衣，一般采用间苯型，其厚度为，所用量为300500g/m2。在施工中若采用毛刷
9、则易出现色泽不匀和胶衣裂纹现象，所以最好采用喷涂法。 - 5 - 复合材料工艺与设备4、表面毡层 表面毡层的作用是提高胶衣的粘结强度，改善产品性能，使其表面更加美观，所以在胶衣层干后，应再糊制表面毡层。若糊制方格布层，产品表面会呈现布纹，表面效果较差。表面层厚度为 左右。 5、增强层 增强层可以用方格布糊制，也可用短切毡糊制，或两者交替使用。增强层的厚度因浴缸大小而异。糊制时纤维应浸透，并排除气泡。增强层厚度。第二层胶衣初凝后立即糊制，先均匀刷一层树脂，在模具周边凹处填糊三层布，浸透，接着在整个模具上糊三层。 6、固化 可采用常温固化，也可加热固化，一般采用室温固化，但固化时间长、效率低。 7
10、、脱模 脱模方法有气脱、水脱和机械顶脱三种方法。 (1) 气脱。在模具上安装一气嘴，通过气嘴打入 的压缩空气，产品在气压作用下与模具脱开。 (2) 水脱。在模具上安装一进水接头，通过接头打入 压力的水，使之与模具脱开。应控制脱模时间，以免脱模时间过早产品变形。最后将产品切边、加工即成成品。 五、玻璃钢浴缸成型工艺参数质量控制 产品质量控制首先是产品设计、原材料选择、工艺设计与结构设计必须设计合理，并满足使用要求。在满足这些基本条件下，产品的质量控制包括三方面：原材料的质量控制、成型工艺过程控制、成品质量检验。 1、 原材料质量控制 (1) 树脂基体：组分含量准确、混合分布均匀、各组分质量指标符
11、合标准 树脂应按规定检查相应指标； 环氧树脂：密度、粘度、挥发物、环氧值、凝胶时间、分子质量分布等； 不饱和聚酯树脂：密度、粘度、酸值、固体含量、凝胶时间等； - 6 - 复合材料工艺与设备固化剂、增韧剂、溶剂等也应检查其常规指标和特征指标。 (2) 增强材料 纤维及其制品强度、表面状态、厚度、有无断头扭曲缺陷、纤维表面处理剂类型等。使用前要根据纤维的浸润剂种类，选择适当的表面处理方法。 2、 成型工艺质量控制 3、 成品质量检验 对于手糊成型，它的制品质量稳定性不高，所以为了确保使用要求必须对产品进行严格检验。检验内容包括三个方面： (1) 表面为胶衣的制品外观应达到：表面光洁、平整、色泽均
12、匀、无裂纹、无杂质、无褶皱和无气泡等。 (2) 尺寸、重量、外形尺寸、变形尺寸、开孔尺寸、骨架尺寸按图纸公差验收。单体重量、配件重量、总体种类按要求验收。 (3) 根据产品用途要求，测试其耐水性、耐腐蚀性、阻燃性、受力变形、材料强度和弹性模量，以及各种产品的特殊性能。 六、玻璃钢浴缸的发展 玻璃钢浴缸自1963年在日本、美国和欧洲投放市场，发展迅速。我国玻璃钢浴缸是自1972年才开始在常州、温州等地出现。90%厂家为中小型的乡镇企业。随着经济的发展和外资的引进，玻璃钢浴缸企业现已遍布全国，玻璃钢浴缸凭借着颜色亮丽、款式新颖等优异性能而备受市场欢迎。它们的年销量达30万个。我国加入WTO，对玻璃钢浴缸行业而言，机遇也许要大于挑战。进口原材料和提高产品档次，有利于引进技术和开发新产品。 - 7 -
