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玻璃钢拉挤工艺?
作者:http://www.dgtenghui.cn/ 日期:2017-12-15 浏览:76
玻璃钢拉挤机

拉挤玻璃钢技术的开发与应用 
1.概况
    拉挤玻璃钢成型工艺,早在1948年就有人研究,1951年首先在美国注册,取得专利。60年代发展缓慢,70-80年代进入快速发展阶段。
    我国拉挤玻璃钢成型工艺的研究起步不算晚。1968年北京二五一厂以拉挤法生产了玻璃钢管,1974年拉制出了槽形玻璃钢型材,1982年拉制出体操器材双杠、高低杠的横杠;并试制成功以酚醛树脂为基体的电机槽楔。70年代武汉工业大学以拉挤法生产了小直径园截面拉杆与天线。以上产品都是采用国产树脂和玻璃纤维原料,自己摸索的工艺技术与装备研究开发的拉挤技术。
    自1985年以来,从国外引进拉挤成型玻璃钢生产线30多条,有关单位还结合生产实际,消化吸收国外技术自行设计、加工生产线70条,全国拉挤玻璃钢成型总生产能力近3万余吨。90年代初,石油天然气总公司湖北沙市钢管厂与秦皇岛耀华玻璃钢厂分别以引进技术与自行研制相结合,开发生产石油开采抽油杆,受到石油部门的认可,已用于实际生产。90年代,我国拉挤玻璃钢业迎来了第一个春天,大小拉挤厂纷纷建立,开始研制用拉挤法生产玻璃钢门窗型材。经过近十年的刻苦研究,我国玻璃钢门窗技术已进入成熟阶段。经《国家建筑工程质量监督检验中心》和《国家建筑工程质量监督检验中心》分别对玻璃钢型材和窗户的检测结果均达到了国家门窗标准。
2. 拉挤玻璃钢成型工艺
2.1原材料
    拉挤是一种生产玻璃钢线性型材的工艺,它所使用的原材料是不饱和聚酯树脂和连续玻璃纤维无捻粗纱及毡片,它所生产的高性能复合材料适合各种行业的使用。
2.1.1树脂
    拉挤成型玻璃钢主要采用不饱和聚酯树脂,约占拉挤成型工艺树脂用量的90%以上,另外还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。
    随着我国对不饱和聚酯树脂拉挤成型工艺的深入研究,人们对不饱和聚酯树脂拉挤成型固化系统提出了越来越高的要求,如:提高玻璃钢拉挤成型的速度以提高生产效率,提高树脂体系的固化度以提高产品的强度,所以国内各大树脂企业研制适合拉挤专用树脂和固化体系来满足国内市场需求。近年来,由于酚醛树脂具有防火性能等优点,现在国外开发出适合拉挤成型玻璃钢用的酚醛树脂,称第二代酚醛树脂,已推广使用。除热固性树脂外,根据需要也选用热塑性树脂。
2.1.2增强材料
    拉挤工艺用的增强材料,主要是玻璃纤维及其制品,如无捻粗纱、连续纤维毡等。为了满足制品的特殊性能要求,可以选用芳纶纤维、碳纤维及金属纤维等。不论是哪种纤维,用于拉挤工艺时,其表面都必须经过处理,使之与树脂基体能很好的粘接。
2.1.3辅助材料
    拉挤玻璃钢的辅助材料主要有内脱模剂和粉末填料等。
2.2拉挤玻璃钢工艺模具设计的重要性
    在玻璃钢型材的拉挤成型过程中,模具是各种工艺参数作用的交汇点,是拉挤工艺的核心之一。与已经相当成熟的塑料挤拉成型相比,拉挤成型与其有相似之处,但塑料挤拉成型仅是?物理变化过程,而拉挤成型还伴随着动态的化学反应。模具的工况较塑料挤拉成型要复杂得多,所以拉挤模具的设计和制造具有十分重要的意义,它不仅关系着拉挤工艺的成败,决定着拉挤制品的质量,同时也影响拉挤模具的使用寿命。拉挤成型玻璃钢工艺,一般由预成型模和成型模两部分组成。(1)预成型模具 在拉挤成型过程中,增强材料浸渍树脂后(或被浸渍的同时),在进入成型模具前必须经过由一组导纱元件组成的预成型模具,预成型模的作用是将浸胶后的增强材料按照型材断面配置形式,逐步形成近似成型模控形状和尺寸的预成型体,然后进入成模,这样可以保证制品断面含纱量均匀。(2)成型模具 成型模具截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或等于10,以保证模具有足够的强度和刚度,加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝固速度决定,以保证制品拉出时达到脱模固化程度。一般采用钢镀铬,模腔表面要求光洁,耐磨,借以减少拉挤成型的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。
2.2.1模具的选择
    对于拉挤模具,模具材料的选择直接影响着模具的性能,特别是拉挤窗框型材,由于窗框型材市场前景广阔,需求量大,这就要求模具本身的使用寿命要特别长,因此对模具材料的选择要求具备以下性能:(1)较高的强度,耐疲劳性和耐磨性;(2)较高的耐热性和较小的热变形性;(3)良好的耐腐蚀性;(4)良好的切削性和表面抛光性能;(5)受热变形小,尺寸稳定性好。
2.3.拉挤玻璃钢工艺流程简述
 
把无捻粗纱纱团装在纱架上,开卷的纱束通过一系列导向辊和集束栅板、集纱辊后,进入树脂浸渍胶槽浸透树脂。然后纱束通过预成型模,该模是根据制品所要求的断面形状而配置的导向装置。在该模中排出多余的树脂和气泡之后进入冷模。冷模中用冷却水冷却,使树脂粘度增大,减少流失,最后进入成型模,使纤维增强材料和树脂在模中成型固化,再由牵引装置拉出,通过切割装置切成所需长度的制品。
2.4.拉挤成型玻璃钢制品的特点
(1)强度高 拉挤型材的拉伸强度为150~300MPa,弯曲强度达200~300MPa,经1000h人工加速老化后的弯曲强度保留率可达78%。
(2)变形率低 玻璃钢拉挤型材经1000h人工加速老化后长度变化为+0.03%,宽度变化率为-0.07%。因此用该拉挤型材制做制品的几何形状及尺寸可保持长期稳定。
(3)热变形温度高 拉挤型材的热变形温度为186℃,高温下不软化,-60℃不变脆,保证了各种环境温度下的正常使用。
(4)吸水率低 普通玻璃钢制品的吸水率小于0.5%,而拉挤型材的吸水率仅为0.257%,适合潮湿环境下使用。
(5)保温隔热系数低 拉挤型材的传热系数与硬质PVC接近,用其制成的单框双玻保温窗的保温隔热系数仅为2.69W/(m2?K),而用钢、铝材制做的同型窗的保温隔热系数高达4.0W/(m2?K),表明玻璃钢门窗的节能性是很明显的。
(6)耐腐蚀性强 拉挤型材经3%HCI水溶液浸泡24h,其硬度保留率为95%;经3%NaCl水溶液浸泡24h,其硬度保留率为89%。因此用玻璃钢拉挤型材制做的门窗不仅适用于一般民宅、宾馆、饭店,而且更适用于沿海地区和腐蚀性作业环境的工业厂房使用。
(7)适应环境要求 加工拉挤型材采用的生产工艺具有低噪声、高效率、耗电低、污染性小等特点,符合国家有关环境要求。
3.拉挤玻璃钢制品的应用
    拉挤成型玻璃钢制品除了传统的玻璃钢材料具有的耐腐蚀性、耐老化性,绝缘性等特性以外,还具有产品尺寸稳定,外观质量好,生产效率高等特点。正因为其所具有的这些优良性能和特点,而在越来越多的领域得到应用,在国内外具有极为广阔的市场。
拉挤成型玻璃钢应用实例如下:
 
电气:电缆托架、梯架、支架、绝缘梯、变压器用隔热棒等,电机槽楔、照明用附件、路灯柱、天线杆、带电维修架空线路用吊杆、电力?电波塔、光纤电缆芯材等
建筑土木建材:大棚、围杆、窗框、温室框架、屋顶装饰材料、桥梁用构件、加油站遮阳防雨用顶棚、楼梯扶手、遂道通风窗、房屋隔间墙板、人行道桥、混凝土模板、脚手架、遮音壁、防止雪崩棚等
陆地交通车辆:冷藏车构件、卡车结构件、公共汽车侧墙板、拖车地板、公共汽车排气管、行李架、方向牌、座椅等
耐腐蚀设备:化工设备、水处理设备、酿造设备、下水处理厂盖板,耐腐蚀贮罐保护架、洗涤器组合构件、水族馆检查走廊、冷却塔支架、抽油杆、海上采油设备胎等
体育娱乐:弓箭、钓鱼秆、帐篷杆、帆船用操作杆、冲浪板构件、帆船张力构件、滑雪板、组合式游泳池侧壁板、雪船、平衡棒、高尔夫球杆等
海洋相关产品:船舶用槽、管类(包括扫雷艇油箱、海岸路灯柱、船用龙骨、船用栏杆、扶手、楼梯)、浮动码头、船舶用格栅等
飞机内装饰材料:结构材料、货架等
农业用品:畜圈、禽舍用围墙栅、种植用温室框架、支撑构件、防霜网支柱、藤栅、灌溉用输水槽等
其它:旗杆、床构件、工具把柄等
从以上可以看出,拉挤成型玻璃钢制品应用范围很广,在电气、陆地交通运输、耐腐蚀、建筑土木建材等领域应用比例较大。下面对有关部分进一步阐述。
3.1 与电气相关领域
    不论现在还是过去,与电气相关的制品一直是拉挤成型玻璃钢的重要应用领域之一,数年前,欧洲拉挤成型玻璃钢市场开发成绩显著,开发出各种断面结构形状的型材,用作英国和法国之间的海峡隧道钢索支架等材料,支架材料使用氢氧化铝填料进行改性丙烯酸树脂,达到高难燃性和低发烟性很引人注目。采用拉挤材料制作移动电话线支架,由于比钢支架轻80%,安装在楼顶和塔顶上不需要做特别的补强,工程即可安全使用。
3.2 建筑、土木、建材领域
    由于拉挤成型玻璃钢机械性能和耐久性以及组合连接技术方面进一步提高,可信性增强,现在已从过去所适用的内外装饰材料、土木材料,进入到结构材料中来。例如,采用大型拉挤成型工字玻璃钢制品,做梁用于修建19 m高的楼梯塔,可耐大风袭击,按650kg/cm2以上风负荷设计。拉挤成型玻璃钢用作桥梁结构材料试用正在扩大,人行道桥已实用化了。建筑公路桥的例子也有。如桥跨度6m,桥宽3m,11吨载重汽车可以通行。日本采用拉挤成型玻璃钢制作混凝土模板,代替部分胶合板,节约天然木材有重要意义。这种玻璃钢模板比钢制模板轻1/3,搬运、安装、分解既省力又方便;与混凝土剥离性好、加工面美观还不生锈、耐腐蚀适合沿海等地施工使用,并能与其它材料镶嵌成型。高速公路用隔音护墙板是拉挤成型玻璃钢制品的一个新领域。由于这种隔音板强度好、耐候性好、电波透过性好可与聚氯乙烯隔音板竞争。日本开发防止雪崩栅板代替以前钢板,解决钢板易生锈,不易搬动、施工难,维修费高等缺点,重量可减轻1/2。
拉挤玻璃钢制品之所以能应用在建筑行业,是因为这种材料本身具有很好的高强、体轻、耐腐蚀、吸水低、阻燃、保温、隔声、长期光照不变形等综合性能,优于木材、钢材、塑料、铝合金等材料,所以玻璃钢门窗将成为我国理想的新型建筑门窗,国内外市场潜力巨大。
3.3 耐腐蚀领域
    耐腐蚀领域一直是整个玻璃钢型材重要的应用领域。拉挤成型玻璃钢自身的特点,可做结构材料使用,如用作冷却塔中心梁和底盘,采用断面为120×25cm大型中空拉挤成型玻璃钢型材,前景看好。另外拉挤成型玻璃钢可制下水处理场盖板,用途越来越多,比手糊玻璃钢和RTM法玻璃钢材料更适合。拉挤成型玻璃钢型材可用作海上采油设备胎,取代钢材,达到质轻、耐腐蚀、不需焊接、维修费减少等特点。
3.4 其它领域
    农业、渔业用拉挤成型玻璃钢支柱、秆、棒等材料前景看好,日本采用玻璃纤维与碳纤维为增强材料的拉挤成型玻璃钢水闸门,取代钢制闸门,重量由300kg减为70kg,开启方便,不生锈。日本还开发出玻璃纤维与碳纤维为增强材料的拉挤成型玻璃钢灌溉用输水槽,取代钢筋混凝土或钢制的输水槽,输水槽宽1.7m槽深800mm ,每节长12m,采用60mm方型材制成,不仅耐酸性土质腐蚀,而且能减少工程造价,一举两得。
4. 拉挤玻璃钢技术的市场开发前景
    拉挤玻璃钢生产效率高,产品性能优良且质量稳定,这已成为共识。只要在拉挤技术上有所突破而能生产出高质量的玻璃钢拉挤产品,市场就能迅速的加以接受。
国内玻璃钢原材料工业的发展已为玻璃钢拉挤技术及市场开发创造了良好的物质基础。目前,除少数增强材料外,拉挤生产所需主要原材料国内均能提供。国内现有的150余条拉挤生产线为玻璃钢拉挤技术及市场开发打下了坚实的硬件基础,生产能力约达3万余吨。
目前,我国有规模的拉挤企业借鉴国外成功经验,经过对拉挤成型工艺的深入研究,研制出具有自己特色的性能稳定的液压式和覆带式拉挤生产线,并基本实现了拉挤工艺原材料的国产化,开发出格栅、护栏、地沟盖、电工梯、抽油杆、门窗等通用产品;同时,还利用自身的技术优势开发了移动通讯基站天线罩、汽车空调导风罩等一系列高技术含量高难度的拉挤玻璃钢异型材,成为国际知名企业的供应商。他们已成长为专业从事玻璃钢拉挤成型技术的研究、开发以及玻璃钢拉挤成型设备和模具设计、制造、销售的高新技术企业。技术创新、产品更新给企业带来勃勃生机,不断地形成新的利润之源,这是我国玻璃钢拉挤技术及市场开发的主流。
总之,我国玻璃钢拉挤技术及市场开发的总体状况良好。展望未来,前途是光明的,让我们共同努力,在今后共铸中国拉挤玻璃钢产业之辉煌。
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