1、相遇是缘，相知是份，相爱是约定，相守才是真爱。手糊玻璃钢模具制作工艺2009-12-12 09:32中国的玻璃钢工业发展到今天，大家都在关注的一个问题，就是如何提高玻璃钢产品质量：要提高玻璃钢产品的质量，首先要有好的模具，好的玻璃钢模具要能满足产品尺寸的精度；还要根据产品性能，满足它们的结构力学性和机械性能。在外观效果方面，要有好的光洁度、平顺度、均厚度。为满足这些要求，原材料厂家、产品结构设计技术人员、玻璃钢模具制作技术人员等各方面结合为一体，共同做好以下几个方面的工作。1 人的技术素质是非常重要的 手糊玻璃钢产品和玻璃钢柳暗花明是属于一种“情绪产品”。同样的材料，同样的环境，由于人的素质不
2、同，生产出来的产品都各有差异，因此，我们在制作玻璃钢模具的操作过程中，每时每刻思想上都要非常集中，非常认真地对待每一个操作工艺，包括对材料的特性，材料与材料之间的作用和数据（树脂的反应基理，纤维的分类，产品结构的力学）有一个全方位的认识概念。2 材料的选择是关键 按生产产品的工艺要求分类，以满足其需要的工艺，选择恰当的材料制作模具，如RTM、亚克力吸塑、浇注、手糊等材料都有不同的要求，特别是长期来不受上层重视、基层忽视的辅较等，这对玻璃钢模具的质量，产品的质量和产品的成本，对企业的存亡起着重要的作用。 （1）胶衣层重视模具的耐热，光泽和耐裂性。以乙烯基酯树脂为主流。 （2）表面层重视耐热和耐裂
3、性，树脂采用表面毡作为增强材料，减少模具表面出现布纹，柳暗花明具树脂通常采用乙烯基酯树脂。 （3）中间层重视强度，重视纤维的力学分布，对纤维加预应力的实施，通常 使用模具树脂或乙烯基酯树脂或间苯二甲酸型树脂。 （4）背衬层重视强度、耐水，耐侯性保护。 （5）补强层重视应变和变形。背面压粘耐水胶合板，使之耐冲击和防止变形，但使用时间一长，常出现模具表面找平情况变坏现象，其原因可能是玻璃钢层与胶合板间的剥离加上胶合板的刚性疲劳等。因此，可使用三元中空立体结构的玻璃纤维织物代替胶合板，这种措施解决了原有欠缺；此外，3D钢结构网架也可作为补强加固，可以大大提高模具使用效率。 采用新填料纳米碳酸钙，纤维
4、状硅灰石粉等，特别是与木，钢架，相连接的地方，增强模具的整体稳定性。 就纤维构成而言，主流是玻璃纤维毡与平纹布的组合。芳纶和碳纤维价格比较高，但因在耐裂性及提高刚度方面有非常好的效果，也可因模具的特别需要适当选用。3 设备与工具 大家都认为做玻璃钢模具属于手工操作的简单工艺，毛扫是分布树脂的主要工具。工人在操作中用得恰当，毛扫产生的小气泡就少一点，用得不好，毛扫就是制造小气泡的工具，所以我们在操作前就选好毛扫（毛要齐、毛根要直）。 辊轮是排泡的主要工具，它不但要把气泡排出来，还要负责把纤维压紧密，把满足纤维浸透以外树脂滚压出来，使其模具树脂与纤维比相差越小越好，这也就是提高玻璃钢模具和玻璃钢产
5、品质量一个很重要措施；反之，现在市面上买到的辊轮造型设计是横条状，这就变成了所谓的气泡收割器，不能把气泡排出来，也不能把多余的树脂滚压出来，就更谈不上减少树脂与纤维比，那么玻璃钢模具的强度从哪里来？质量从哪里来保证？成型工艺的实施流程 我们要做好的玻璃钢模具，要满足产品的尺寸要求，平直度要好，强度高，力学性能好，都要通过合理的工艺流程和操作工艺的实施，玻璃钢模具的主要材料树脂、纤维、辅料之关系很复杂，它们的反应还有很多种外观因素，如温度、相对湿度、完成操作时间等等，所以我们在操作工艺上要采取一些必要工艺手段。 在母模上采取必要的脱模处理，算出上胶衣的实际面积，按量配备好辅料，要注意操作规范，搅
6、拌胶衣要慢，否则气泡多，影响胶衣的质量效果。进行喷涂和手涂胶衣，第一层不需涂得太厚，这样胶衣中的气泡就会容易排走，但要涂得均匀，让第一层胶衣刚开始增稠的时候，就可进行第二层的涂扫，这时二层的胶衣厚度总共应是0.55mm0.6mm左右，我们也可用胶衣尺量一下是否达到要求的厚度。涂壁面时的动作方向是从下往上拉，尽量不要横刷，这样就可以减少很多的流胶现象。待两层胶衣基本固化后，再补上一层胶衣。这时整个胶衣的涂层才算完成。让其刚刚凝胶便可以进行表面层和增强层的铺设。 为了要使玻璃钢模具的质量能达到预期的最佳性能效果，我们在铺层工艺上采用一些必要的办法，控制使整个玻璃钢模具在变形收缩问题上尽量减至最少，
7、力学性能上处于最佳状态，相对来讲，整体综合成本就会降低。4 严格成型工艺的实施流程 4.1 间歇法 间歇法是利用时间差使其树脂的变形收缩减至最少，可以先做一层表面毡或短切毡，因为只做一层的玻璃纤维，树脂用量也很少，整体的收缩变形是非常少的，让这一层有足够的固化时间定形后，再做一层纤维。因为第一层固化在前，后一层的定形是以前一层的稳定形状而固化，因此这样的变形和收缩率就会减少很多。（注意事项：每次固化后一定要在玻璃钢表面打毛除蜡，否则会产生铺层之间分层，影响其强度和质量。）以后的中间层量得以增加，每次铺设3至5层，直至把玻璃钢模具铺设到预计需要的强度要求为止。 4.2 RM法 在铺设中间层的过程
8、中，我们采用一毡一布即短切毡，方格布重叠的工艺，用两层方格布铺设，层间的剪切力很差：单用短切毡铺切，它的纤维线短，力向性能不集中，而具含胶量大。鉴于它们各有的优点作为各自缺点的互补，采用RM法，促进树脂纤维之间的浸透，提高纤维布层间力矩，从而得到最好的效果。 4.3 45铺设法 玻璃纤维的弯力、顶力、扭力都是很差的，它只有一个较强的拉力。而玻璃纤维布的力向只有经、纬向，也就是说力向只有四面，而再加上45铺设后，增加了四个方向而得之八面，这是其一。其二，当产品或模具结构有直角时，在直角的纤维刚好一根是90受弯力，一根是受扭力，都是处于应力最差的状况，因此，在产品或模具结构上直角的地方采用45铺设
9、法，使其两根在直角位置上的纤维形成120，这时，我们在操作工艺上加之轻类预应力，使纤维的力向拉得更紧，产品结构上应力得到更好的发挥。 由于企业效益关系，很多厂家在模具铺设完毕很短固化时间便急于脱模，并即用水磨砂纸研磨，抛光后，马上投入生产。这时玻璃钢模具正处于固化不完全状态，玻璃钢模具还未有最好的强度，树脂还未完全反应，玻璃钢模具的材料在收缩变形所产生的应力还未得到释放，加之在生产产品时所产生的热量对其影响使模具无论在强度及耐用性，表面光洁度，变形等方面问题都会逐渐表露出来，随之胶衣，表面布纹的出现乃至胶衣开裂，铺层发白内伤，模具整体翘曲变形而无法使用，因此，玻璃钢模具的后固化处理是很重要的，
10、要经过8034小时的恒温后，让玻璃钢模具在结构造型上不同角度收缩变形的应力得以缓冲释放，树脂在80恒温中得到完全反应，使其处于最佳状态才能脱模。模具的打磨抛光，除了更人性化以外，很关键的因素就是水磨工序的水砂纸质量。好的水磨砂纸，可以达到事半功倍的效果（现在我们采用的水磨砂纸除MT以外，还有日本的、英格兰、意大利、美国、而大家最普通的是采用南韩的鹰球牌砂纸）。水磨工艺开始应该用600800#。要是实在太粗糙的模具才先用400#。因为开始用太粗的水磨砂纸，它的砂痕就很粗。最后的水磨砂时间就要长很多。每次都要把上次砂痕去掉，直到15002000#的时候，根本不能看到有水砂痕迹，这是一道很讲究耐心细
11、致的工序，待这工序都能满足工艺要求以后，才开始抛光。采用1号抛光水，均涂在要抛光的模具上。用羊毛抛光盘抛光，这里要注意一个抛光盘的转向问题，根据抛光盘的转向，把抛光水带进去使其达到抛光的效果，不能使抛光盘把抛光水甩出去，这样就起不到抛光的效果，费工、费时、费材料。这道工序完成以后，模具基本上出现光亮面。我们再采用3号抛光水，同样是要注意以上的问题，由于3号抛光水本身已带有封孔剂，所以，下面的工序就简单得多了（注：（1）、（3）号美国美贵雅公司研磨抛光水两个牌号）。 半永久性高效脱模水PMR，它是一种比较好脱模剂，但是在使用过程中要注意采取一些必要的工艺，也就是在模具抛光以后就要先上PMR，涂层
12、再薄，马上要刷干净，不能让其留下水痕，因为让它干了以后是很难把它刷干净的，上过一至两次以后待半个小时以后开始上蜡，按照上蜡的工艺要求，新的模具要多打几遍。每次要刷得非常干净。这是一个很重要的工艺要求。反之，先上蜡，后涂PMP就没有意义了。最后，我们已开始试用一种新高效脱模水FREKOTE，从试用看来，除具有脱模效果好外，低分子物质挥发少。对模具光泽无损伤的优点非常明显，但模具必须是充分固化，高光泽镜面。 为了使我们制作玻璃钢模具工艺做更好，有必要对其玻璃钢模具实行编号进行跟踪管理。总结出差距，不断加以改进，才能使玻璃钢模具的质量得到保证。 纤维料模压法 是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金
13、属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行，用途广泛。根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。碎布料模压法 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。织物模压法 将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。层压模压法 将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。缠绕模压法 将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放
14、入模具中进行加温加压成型复合材料制品。片状塑料（SMC）模压法 将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。 模压料的品种有很多，可以是预浸物料、预混物料，也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有：预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。1、原材料（1）合成树脂:复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：对增强材料有良好的浸润性能，以便
15、在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。（2）增强材料:模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃
16、纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布）和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。（3）辅助材料一般包括固化剂（引发剂）、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂（颜料）和填料等辅助材料。2、模压料的制备 以玻璃纤维（或玻璃布）浸渍树脂制成的模压料为例，其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。（1）预混法:先将玻璃纤维切割成3050mm的短切纤维，经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维，再经烘干（晾干）至适当粘度即可。其特点是
17、纤维松散无定向，生产量大，用此法生产的模压料比容大，流动性好，但在制备过程中纤维强度损失较大。（2）预浸法:纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维（或布）经过浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状，比较紧密，制备模压料的过程中纤维强度损失较小，但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生产技术 片状模压料（Sheet Molding Compound, SMC）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料，属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。 SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填
18、料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：重现性好，不受操作者和外界条件的影响；操作处理方便；操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；流动性好，可成型异形制品；模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；纤维长度4050mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品；所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想；生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。 SMC作为一种新型材料，根据具体用途和要求的
19、不同又发展出一系列新品种，如BMC、TMC、HNC、XMC等。团状模压料（Bulk Molding Compound, BMC） 其组成与SMC极为相似，是一种改进型的预混团状模压料，可用于模压和挤出成型。两者的区别仅在于材料形态和制作工艺上。BMC中纤维含量较低，纤维长度较短，约618mm，填料含料较大，因而BMC制品的强度比SMC制品的强度低，BMC比较适合于压制小型制品，而SMC适合于大型薄壁制品。厚片状模压料（Thick Molding Compound, TMC） 其组成和制作与SMC相似，厚达50mm。由于TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻璃纤维的浸润性。此外，该材料
20、还可以采用注射和传递成型。高强度模压料（Hight Molding Compound, HMC） 和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件。HMC中不加或少加填料，采用短切玻璃纤维，纤维含量为65%左右，玻璃纤维定向分布，具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是SMC制品强度的3倍。XMC用定向连续纤维，纤维含量达70%80%，不含填料。ZMC ZMC是一种模塑成型技术，ZMC三个字母并无实际含义，而是包含模塑料、注射模塑机械和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标，又具有优良的外观和很高的生产效率，综合了SMC和BMC的优点，获得了较快的发展。1、 SMC的原材料 SMC的原材
21、料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。合成树脂为不饱和聚酯树脂，不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。SMC对不饱和聚酯树脂有以下要求：粘度低，对玻璃纤维浸润性能好；同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；固化迅速，生产周期短，效率高；固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模；固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；较低的收缩率。 增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑料中，用于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡，而用于预混料的增强材料比较多，有短切玻璃纤维，石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中，玻璃纤维
22、含量可在5%50%之间调节。（3）辅助材料:辅助材料包括固化剂（引发剂）、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂。2、SMC的制备工艺 SMC生产的工艺流程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠化等过程，其工艺流程图如下：（1）树脂糊的制备及上糊操作:树脂糊的制备有两种方法-间歇法和连续法。间歇法程序如下：将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；将引发剂倒入配料釜中，与树脂和苯乙烯混匀；在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；在配方所列各组分分散为止，停止搅拌，静置待用。连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分，即增
23、稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯薄膜上。（2）浸渍和压实:经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合，然后进入由一系列错落排列的锟阵中，在张力和辊的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起，经过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续SMC片料。
