


1.概況
拉擠玻璃鋼成型工藝,早在1948年就有人研究,1951年首先在美國注冊,取得專利。60年代發展緩慢,70-80年代進入快速發展階段。 我國拉擠玻璃鋼成型工藝的研究起步不算晚。1968年北京二五一廠以拉擠法生產了玻璃鋼管,1974年拉制出了槽形玻璃鋼型材,1982年拉制出體操器材雙杠、高低杠的橫杠;并試制成功以酚醛樹脂為基體的電機槽楔。70年代武漢工業大學以拉擠法生產了小直徑園截面拉桿與天線。以上產品都是采用國產樹脂和玻璃纖維原料,自己摸索的工藝技術與裝備研究開發的拉擠技術。 自1985年以來,從國外引進拉擠成型玻璃鋼生產線30多條,有關單位還結合生產實際,消化吸收國外技術自行設計、加工生產線70條,全國拉擠玻璃鋼成型總生產能力近3萬余噸。90年代初,石油天然氣總公司湖北沙市鋼管廠與秦皇島耀華玻璃鋼廠分別以引進技術與自行研制相結合,開發生產石油開采抽油桿,受到石油部門的認可,已用于實際生產。90年代,我國拉擠玻璃鋼業迎來了靠前個春天,大小拉擠廠紛紛建立,開始研制用拉擠法生產玻璃鋼門窗型材。經過近十年的刻苦研究,我國玻璃鋼門窗技術已進入成熟階段。經《國家建筑工程質量監督檢驗中心》和《國家建筑工程質量監督檢驗中心》分別對玻璃鋼型材和窗戶的檢測結果均達到了國家門窗標準。
2. 拉擠玻璃鋼成型工藝
2.1原材料 拉擠是一種生產玻璃鋼線性型材的工藝,它所使用的原材料是不飽和聚酯樹脂和連續玻璃纖維無捻粗紗及氈片,它所生產的高性能復合材料適合各種行業的使用。
2.1.1樹脂
拉擠成型玻璃鋼主要采用不飽和聚酯樹脂,約占拉擠成型工藝樹脂用量的90%以上,另外還有環氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。 隨著我國對不飽和聚酯樹脂拉擠成型工藝的深入研究,人們對不飽和聚酯樹脂拉擠成型固化系統提出了越來越高的要求,如:提高拉擠成型的速度以提高生產效率,提高樹脂體系的固化度以提高產品的強度,所以國內各大樹脂企業研制適合拉擠專用樹脂和固化體系來滿足國內市場需求。近年來,由于酚醛樹脂具有防火性能等優點,現在國外開發出適合拉擠成型玻璃鋼用的酚醛樹脂,稱第二代酚醛樹脂,已推廣使用。除熱固性樹脂外,根據需要也選用熱塑性樹脂。
2.1.2增強材料 拉擠工藝用的增強材料,主要是玻璃纖維及其制品,如無捻粗紗、連續纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求,可以選用芳綸纖維、碳纖維及金屬纖維等。不論是哪種纖維,用于拉擠工藝時,其表面都必須經過處理,使之與樹脂基體能很好的粘接。2.1.3輔助材料 拉擠玻璃鋼的輔助材料主要有內脫模劑和粉末填料等。
2.2拉擠玻璃鋼工藝模具設計的重要性 在玻璃鋼型材的拉擠成型過程中,模具是各種工藝參數作用的交匯點,是拉擠工藝的核心之一。與已經相當成熟的塑料擠拉成型相比,拉擠成型與其有相似之處,但塑料擠拉成型僅是?物理變化過程,而拉擠成型還伴隨著動態的化學反應。模具的工況較塑料擠拉成型要復雜得多,所以拉擠模具的設計和制造具有十分重要的意義,它不僅關系著拉擠工藝的成敗,決定著拉擠制品的質量,同時也影響拉擠模具的使用壽命。拉擠成型玻璃鋼工藝,一般由預成型模和成型模兩部分組成。(1)預成型模具 在拉擠成型過程中,增強材料浸漬樹脂后(或被浸漬的同時),在進入成型模具前必須經過由一組導紗元件組成的預成型模具,預成型模的作用是將浸膠后的增強材料按照型材斷面配置形式,逐步形成近似成型??匦螤詈统叽绲念A成型體,然后進入成模,這樣可以保證制品斷面含紗量均勻。(2)成型模具 成型模具截面面積與產品橫截面面積之比一般應大于或等于10,以保證模具有足夠的強度和剛度,加熱后熱量分布均勻和穩定。拉擠模具長度是根據成型過程中牽引速度和樹脂凝固速度決定,以保證制品拉出時達到脫模固化程度。一般采用鋼鍍鉻,模腔表面要求光潔,耐磨,借以減少拉擠成型的摩擦阻力和提高模具的使用壽命。
2.2.1模具的選擇 對于拉擠模具,模具材料的選擇直接影響著模具的性能,特別是拉擠窗框型材,由于窗框型材市場前景廣闊,需求量大,這就要求模具本身的使用壽命要特別長,因此對模具材料的選擇要求具備以下性能:(1)較高的強度,耐疲勞性和耐磨性;(2)較高的耐熱性和較小的熱變形性;(3)良好的耐腐蝕性;(4)良好的切削性和表面拋光性能;(5)受熱變形小,尺寸穩定性好。
2.3.拉擠玻璃鋼工藝流程簡述 把無捻粗紗紗團裝在紗架上,開卷的紗束通過一系列導向輥和集束柵板、集紗輥后,進入樹脂浸漬膠槽浸透樹脂。然后紗束通過預成型模,該模是根據制品所要求的斷面形狀而配置的導向裝置。在該模中排出多余的樹脂和氣泡之后進入冷模。冷模中用冷卻水冷卻,使樹脂粘度增大,減少流失,較后進入成型模,使纖維增強材料和樹脂在模中成型固化,再由牽引裝置拉出,通過切割裝置切成所需長度的制品。
2.4.拉擠成型玻璃鋼制品的特點(1)強度高 拉擠型材的拉伸強度為150~300MPa,彎曲強度達200~300MPa,經1000h人工加速老化后的彎曲強度保留率可達78%。(2)變形率低 玻璃鋼拉擠型材經1000h人工加速老化后長度變化為+0.03%,寬度變化率為-0.07%。因此用該拉擠型材制做制品的幾何形狀及尺寸可保持長期穩定。(3)熱變形溫度高 拉擠型材的熱變形溫度為186℃,高溫下不軟化,-60℃不變脆,保證了各種環境溫度下的正常使用。(4)吸水率低 普通玻璃鋼制品的吸水率小于0.5%,而拉擠型材的吸水率僅為0.257%,適合潮濕環境下使用。(5)保溫隔熱系數低 拉擠型材的傳熱系數與硬質PVC接近,用其制成的單框雙玻保溫窗的保溫隔熱系數僅為2.69W/(m2?K),而用鋼、鋁材制做的同型窗的保溫隔熱系數高達4.0W/(m2?K),表明玻璃鋼門窗的節能性是很明顯的。(6)耐腐蝕性強 拉擠型材經3%HCI水溶液浸泡24h,其硬度保留率為95%;經3%NaCl水溶液浸泡24h,其硬度保留率為89%。因此用玻璃鋼拉擠型材制做的門窗不僅適用于一般民宅、賓館、飯店,而且更適用于沿海地區和腐蝕性作業環境的工業廠房使用。(7)適應環境要求 加工拉擠型材采用的生產工藝具有低噪聲、高能率、耗電低、污染性小等特點,符合國家有關環境要求。
3.拉擠玻璃鋼制品的應用
拉擠成型玻璃鋼制品除了傳統的玻璃鋼材料具有的耐腐蝕性、耐老化性,絕緣性等特性以外,還具有產品尺寸穩定,外觀質量好,生產效率高等特點。正因為其所具有的這些優良性能和特點,而在越來越多的領域得到應用,在國內外具有極為廣闊的市場。拉擠成型玻璃鋼應用實例如下:電氣:電纜托架、梯架、支架、絕緣梯、變壓器用隔熱棒等,電機槽楔、照明用附件、路燈柱、天線桿、帶電維修架空線路用吊桿、電力?電波塔、光纖電纜芯材等建筑土木建材:大棚、圍桿、窗框、溫室框架、屋頂裝飾材料、橋梁用構件、加油站遮陽防雨用頂棚、樓梯扶手、遂道通風窗、房屋隔間墻板、人行道橋、混凝土模板、腳手架、遮音壁、防止雪崩棚等陸地交通車輛:冷藏車構件、卡車結構件、公共汽車側墻板、拖車地板、公共汽車排氣管、行李架、方向牌、座椅等耐腐蝕設備:化工設備、水處理設備、釀造設備、下水處理廠蓋板,耐腐蝕貯罐保護架、洗滌器組合構件、水族館檢查走廊、冷卻塔支架、抽油桿、海上采油設備胎等體育娛樂:弓箭、釣魚稈、帳篷桿、帆船用操作桿、沖浪板構件、帆船張力構件、滑雪板、組合式游泳池側壁板、雪船、平衡棒、高爾夫球桿等海洋相關產品:船舶用槽、管類(包括掃雷艇油箱、海岸路燈柱、船用龍骨、船用欄桿、扶手、樓梯)、浮動碼頭、船舶用格柵等飛機內裝飾材料:結構材料、貨架等農業用品:畜圈、禽舍用圍墻柵、種植用溫室框架、支撐構件、防霜網支柱、藤柵、灌溉用輸水槽等其它:旗桿、床構件、工具把柄等從以上可以看出,拉擠成型玻璃鋼制品應用范圍很廣,在電氣、陸地交通運輸、耐腐蝕、建筑土木建材等領域應用比例較大。下面對有關部分進一步闡述。
3.1 與電氣相關領域 不論現在還是過去,與電氣相關的制品一直是拉擠成型玻璃鋼的重要應用領域之一,數年前,歐洲拉擠成型玻璃鋼市場開發成績顯著,開發出各種斷面結構形狀的型材,用作英國和法國之間的海峽隧道鋼索支架等材料,支架材料使用氫氧化鋁填料進行改性丙烯酸樹脂,達到高難燃性和低發煙性很引人注目。采用拉擠材料制作移動電話線支架,由于比鋼支架輕80%,安裝在樓頂和塔頂上不需要做特別的補強,工程即可安全使用。
3.2 建筑、土木、建材領域 由于拉擠成型玻璃鋼機械性能和耐久性以及組合連接技術方面進一步提高,可信性增強,現在已從過去所適用的內外裝飾材料、土木材料,進入到結構材料中來。例如,采用大型拉擠成型工字玻璃鋼制品,做梁用于修建19 m高的樓梯塔,可耐大風襲擊,按650kg/cm2以上風負荷設計。拉擠成型玻璃鋼用作橋梁結構材料試用正在擴大,人行道橋已實用化了。建筑公路橋的例子也有。如橋跨度6m,橋寬3m,11噸載重汽車可以通行。日本采用拉擠成型玻璃鋼制作混凝土模板,代替部分膠合板,節約天然木材有重要意義。這種玻璃鋼模板比鋼制模板輕1/3,搬運、安裝、分解既省力又方便;與混凝土剝離性好、加工面美觀還不生銹、耐腐蝕適合沿海等地施工使用,并能與其它材料鑲嵌成型。高速公路用隔音護墻板是拉擠成型玻璃鋼制品的一個新領域。由于這種隔音板強度好、耐候性好、電波透過性好可與聚氯乙烯隔音板競爭。日本開發防止雪崩柵板代替以前鋼板,解決鋼板易生銹,不易搬動、施工難,維修費高等缺點,重量可減輕1/2。拉擠玻璃鋼制品之所以能應用在建筑行業,是因為這種材料本身具有很好的高強、體輕、耐腐蝕、吸水低、阻燃、保溫、隔聲、長期光照不變形等綜合性能,優于木材、鋼材、塑料、鋁合金等材料,所以玻璃鋼門窗將成為我國理想的新型建筑門窗,國內外市場潛力巨大。
3.3 耐腐蝕領域 耐腐蝕領域一直是整個玻璃鋼型材重要的應用領域。拉擠成型玻璃鋼自身的特點,可做結構材料使用,如用作冷卻塔中心梁和底盤,采用斷面為120×25cm大型中空拉擠成型玻璃鋼型材,前景看好。另外拉擠成型玻璃鋼可制下水處理場蓋板,用途越來越多,比手糊玻璃鋼和RTM法玻璃鋼材料更適合。拉擠成型玻璃鋼型材可用作海上采油設備胎,取代鋼材,達到質輕、耐腐蝕、不需焊接、維修費減少等特點。
3.4 其它領域 農業、漁業用拉擠成型玻璃鋼支柱、稈、棒等材料前景看好,日本采用玻璃纖維與碳纖維為增強材料的拉擠成型玻璃鋼水閘門,取代鋼制閘門,重量由300kg減為70kg,開啟方便,不生銹。日本還開發出玻璃纖維與碳纖維為增強材料的拉擠成型玻璃鋼灌溉用輸水槽,取代鋼筋混凝土或鋼制的輸水槽,輸水槽寬1.7m槽深800mm ,每節長12m,采用60mm方型材制成,不僅耐酸性土質腐蝕,而且能減少工程造價,一舉兩得。
4. 拉擠玻璃鋼技術的市場開發前景
拉擠玻璃鋼生產效率高,產品性能優良且質量穩定,這已成為共識。只要在拉擠技術上有所突破而能生產出高質量的玻璃鋼拉擠產品,市場就能迅速的加以接受。國內玻璃鋼原材料工業的發展已為玻璃鋼拉擠技術及市場開發創造了良好的物質基礎。目前,除少數增強材料外,拉擠生產所需主要原材料國內均能提供。國內現有的150余條拉擠生產線為玻璃鋼拉擠技術及市場開發打下了堅實的硬件基礎,生產能力約達3萬余噸。目前,我國有規模的拉擠企業借鑒國外成功經驗,經過對拉擠成型工藝的深入研究,研制出具有自己特色的性能穩定的液壓式和覆帶式拉擠生產線,并基本實現了拉擠工藝原材料的國產化,開發出格柵、護欄、地溝蓋、電工梯、抽油桿、門窗等通用產品;同時,還利用自身的技術優勢開發了移動通訊基站天線罩、汽車空調導風罩等一系列高技術含量高難度的拉擠玻璃鋼異型材,成為好知名企業的供應商。他們已成長為專業從事玻璃鋼拉擠成型技術的研究、開發以及玻璃鋼拉擠成型設備和模具設計、制造、銷售的高新技術企業。技術創新、產品更新給企業帶來勃勃生機,不斷地形成新的利潤之源,這是我國玻璃鋼拉擠技術及市場開發的主流??傊?,我國玻璃鋼拉擠技術及市場開發的總體狀況良好。展望未來,前途是光明的,讓我們共同努力,在今后共鑄中國拉擠玻璃鋼產業之輝煌。