玻璃鋼效能簡介

2022-09-10 08:33:02 字數 4706 閱讀 8522

玻璃鋼(也稱玻璃纖維增強塑料,國際公認的縮寫符號為gfrp或frp)是一種品種繁多,效能各別,用途廣泛的複合材料。它是由合成樹脂和玻璃纖維經復合工藝,製作而成的一種功能型的新型材料。

玻璃鋼材料,具有重量輕,比強度高,耐腐蝕,電絕緣效能好,傳熱慢,熱絕緣性好,耐瞬時超高溫效能好,以及容易著色,能透過電磁波等特性。與常用的金屬材料相比,它還具有如下的特點:

由於玻璃鋼產品,可以根據不同的使用環境及特殊的效能要求,自行設計復合製作而成,因此只要選擇適宜的原材料品種,基本上可以滿足各種不同用途對於產品使用時的效能要求。因此,玻璃鋼材料是一種具有可設計性的材料品種。

玻璃鋼產品,製作成型時的一次性,更是區別於金屬材料的另乙個顯著的特點。只要根據產品的設計,選擇合適的原材料鋪設方法和排列程式,就可以將玻璃鋼材料和結構一次性地完成,避免了金屬材料通常所需要的二次加工,從而可以大大降低產品的物質消耗,減少了人力和物力的浪費。

玻璃鋼材料,還是一種節能型材料。若採用手工糊製的方法,其成型時的溫度一般在室溫下,或者在100℃以下進行,因此它的成型製作能耗很低。即使對於那些採用機械的成型工藝方法,例如模壓、纏繞、注射、rtm、噴射、擠拉等成型方法,由於其成型溫度遠低於金屬材料,及其他的非金屬材料,因此其成型能耗可以大幅度降低。

綜上所述,與傳統的金屬材料及非金屬材料相比,玻璃鋼材料及其製品,具有強度高,效能好,節約能源,產品設計自由度大,以及產品使用適應性廣等特點。因此,在一定意義上說,玻璃鋼材料是一種應用範圍極廣,開發前景極大的材料品種之一。

目前我國的玻璃鋼工業,己經具備了一定的規模,在產品的品種數量及產量方面,以及在技術水平方面,均已經取得了巨大的進展,在國民經濟建設中發揮了重要的作用。

玻璃鋼是一種複合材料,所用的樹脂基體是分散介質,增強材料為分散相,另外在增強材料與基體樹脂之間還有第三相,即它們的介面。這三個單元的有機組合,使所製成的玻璃鋼複合材料具有單獨組分所不可能具備的優異效能,這正是複合材料得到飛速發展,日益受到各個工業部門重視的主要原因之一。

增強材料的主要功能是賦予複合材料以高強度和高模量等力學效能。尤其是纖維狀增強材料,其抗拉強度和拉伸彈性模量,比同材料塊材的要大得多。

例如,e玻璃纖維和硼纖維的抗拉強度,均約為3450兆帕,氧化鋁纖誰的抗拉強度約為689兆帕,其數值都遠高於相應塊狀材料的抗拉強度。由此可見,使用這些高強度纖維所製得的複合材料,其強度將遠比塊狀材料復合所得的要高得多。

常用於製作玻璃鋼的玻璃纖維,有e-玻璃纖維(電絕緣性)、c-玻璃纖維(耐化學腐蝕性),以及中鹼玻璃纖維、a玻璃纖維(高鹼)、s或r玻璃纖維(高強度)、m玻璃纖維(高模量)、ar玻璃纖維(耐鹼玻璃)和d玻璃纖維(低介電玻璃)等。其中e玻璃纖維及其製品的用量最多。

增強用玻璃纖維製品的品種,有無捻粗紗類,無捻粗紗織物(方格布),玻璃纖維氈片,短切原絲和磨碎纖維,以及平紋、斜紋、緞紋、羅紋和席紋等五種型別的玻璃布等。

除上述玻璃纖維織物品種外,還有平紋的玻璃帶(它分為有織邊帶和無織邊帶兩種);緞紋的單向織物;三向織物;異形織物;槽芯織物;縫編織物等品種。

組合增強材料,也是九十年代後期發展起來的,並且逐步廣為採用的增強材料。這類材料是將短切原絲氈、連續原絲氈、無捻粗紗織物和無捻粗紗等,進行一定順序的組合。其組合的形式有以下的幾種∶

◇短切原絲氈+無捻粗紗織物;

◇短切原絲氈+無捻粗紗布+短切原絲氈;

◇短切原絲氈+連續原絲氈+短切原絲氈;

◇短切原絲氈+隨機無捻粗紗;

◇短切原絲氈或布+單向碳纖維;

◇短切原絲+表面氈;

◇玻璃布+單向無捻粗紗或玻璃細棒+玻璃布。

由此可見,玻璃纖維及其織物品種很多,在今後更新網頁時將繼續給大家介紹。

玻璃鋼的成型工藝

玻璃鋼的成型工藝方法,有很多種方法。其中有最簡單易學的手工糊製方法,也有比較容易建立的模壓工藝成型方法;也有必須經過專門設計、專業製造的纖維纏繞成型方法;更有一些綜合注射、真空、預成型增強材料或缺省墊料的幾種模塑方法;以及為了達到製品高效能指標而設計製造的,由計算機進行程式控制的先進的自動化成型方法。

由此可見,玻璃鋼製品的製作成型方法有很多種,它們的技術水平要求相差很大,其對原材料、模具、裝置投資等的要求,也各不相同,當然它們所生產產品的批量和質量,也不會相同。

目前,國內外常用的玻璃鋼製作成型方法,有手糊成型工藝、噴射成型工藝、模壓成型工藝、模壓料成型工藝、纖維纏繞成型工藝、卷管成型工藝、袋壓成型工藝、樹脂澆鑄及注射成型工藝、rtm成型工藝、拉擠成型工藝、板材及管道連續成型工藝、增強反應注射模塑成型工藝、彈性體貯脂模塑成型工藝,以及膠接和連線技術、夾層結構製作技術等。

現把幾種常用的玻璃鋼的成型方法的特點介紹如下:

手糊製作方法,裝置投資低,產品形狀的限制因素少,適合小批量生產。它的生產條件是需要製作產品的模具,並掌握手糊工藝的技術要領。但是,這種製作方法所製成的產品,質量不夠穩定,產品的質量檔次不夠高,較難滿足某些產品的效能要求。

噴射成型方法,是一種借助於噴射機器的手工積層的方法。該方法具有效率高、成本低的特點,有逐步取代傳統的手糊工藝的趨勢。其產品的整體性強,沒有搭接縫,且製品的幾何尺寸基本上沒有受到限制,成型工藝不複雜,材料配方能保持一定的準確性。

其不足之處,在於製品的質量在很大程度上,取決於操作工人的生產技能。另外,噴射所造成的汙染,一般均大於其他的工藝方法。

纖維纏繞工藝方法,是將浸漬過樹脂的連續纖維,按一定的規律纏繞到芯模上,層疊至所需的厚度,固化後脫模,即成製品。該方法的特點,是可按產品承受應力情況來設計纖維的纏繞規律,使之充分發揮纖維的抗拉強度,並且容易實現機械化和自動化,產品質量較為穩定,若配用不同的樹脂基體和纖維的有機復合,則可獲得最佳的技術經濟效果。纖維纏繞工藝,可成功地應用於製作玻璃鋼管道、貯罐、氣瓶、風機葉片、撐高跳竿、電線竿、羽毛球拍等的製品。

模壓成型工藝和模塑料成型工藝,其壓制工藝和裝置條件基本相同,前者採用浸膠布作為模壓料,而後者採用片狀、團狀、散狀的模壓料,首先將一定量的模壓料置於金屬對模中,而後在一定溫度和壓力下成型制得所需的玻璃鋼製品。這種生產成型方法,所製得的產品尺寸精確,表面光潔,可一次成型,生產效率較高,且產品質量較為穩定,適合於大批量製作各種小型玻璃鋼製品。其不足之處是模具的設計和製造較為複雜,生產初期的投資較高,且製件受裝置的限制較為突出。

拉擠成型方法,是在牽引裝置牽引下,使浸漬樹脂的纖維增強材料,先在模具中預成型,並經加熱使之固化成型,製成玻璃鋼型材,最後切割成所需長度的玻璃鋼製品。

該種成型工藝方法,具有以下明顯的特點:首先它可以製作幾何形狀複雜的製品,尤其對於特小型或特大型製品,該工藝方法具有其他方法所無法比擬的優越性;其次只要經過合理的產品設計、工藝設計,某些高效能複合材料的製作,在拉擠工藝中就可得以實現;另外,拉擠工藝方法,尤其適合於開發製作各種熱塑性玻璃鋼製品;加之由於拉擠速度日趨加快,因此拉擠工藝的生產效率很高,作為連續生產的先進方法之一,為實現玻璃鋼的工業化生產開闢了一條有效的途徑。

但是也必須指出,建立拉擠生產工藝方法的要求比較高,例如其裝置投資較大,模具設計較為複雜,工藝條件的控制及對原材料的效能要求較為嚴格,這些都是建立拉擠成型工藝的困難之處。

在上述玻璃鋼的製作成型技術方法中,每一種技術均有其自身的特點。生產企業在選擇確定採用何種工藝方法時,需根據企業的基本情況及生產產品的情況,如生產產品的批量及其質量要求,以及企業的技術基礎和生產資金情況等因素進行綜合考慮。

假如,企業擬準備簽訂一批玻璃鋼桌椅的業務,採用手糊、模壓、rtm工藝均可以製作玻璃鋼桌椅,這時需根據企業和產品的實際情況來加以確定,以便獲得最適宜的生產投入、產品質量及經濟效益之間的關係。

有關其他製作成型方法,以及工藝的詳細情況,待今後陸續給大家進行介紹。

玻璃鋼的應用範圍

玻璃鋼是一種複合材料,其效能的適應範圍非常廣泛,因此它的市場開發前景十分廣闊。據有關統計資料,目前世界各國開發的玻璃鋼產品的種類已達4萬種左右。雖然各國均根據本國的經濟發展情況,開發的方向各有側重,但基本上均已涉及到各個工業部門。

我國玻璃鋼工業經過四十多年來的發展,也已在國民經濟各個領域中取得了成功的應用,在經濟建設中發揮了重要的作用。

現將玻璃鋼主要的應用領域,粗略地概括如下:

△建築行業:冷卻塔、玻璃鋼門窗new、建築結構、圍護結構、室內裝置及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、衛生潔具及整體衛生間、桑拿浴室、衝浪浴室,建築施工模板、儲倉建築,以及太陽能利用裝置等。

△化學化工行業:耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送幫浦及其附件、耐腐閥門、格柵、通風設施,以及汙水和廢水的處理裝置及其附件等等。

△汽車及鐵路交通運輸行業:汽車殼體及其他部件,全塑微型汽車,大型客車車體外殼、車門、內板、主柱、地板、底梁、保險槓、儀表屏,小型客貨車,以及消防罐車、冷藏車、拖拉機的駕駛室及機器罩等;在鐵路運輸方面,有火車窗框、車內頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風器、冷藏車門、儲水箱,以及某些鐵路通訊設施等;在公路建設方面,有交通路標、路牌、隔離墩、公路護欄等等。

△船艇及水上運輸行業:內河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類遊艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇,以及玻璃鋼航標浮鼓及繫船浮筒等等。

△電氣工業及通訊工程:有滅弧裝置、電纜保護管,發電機定子線圈和支撐環及錐殼,絕緣管、絕緣杆,電動機護環,高壓絕緣子,標準電容器外殼,電機冷卻用套管,發電機擋風板等強電裝置;配電箱及配電盤,絕緣軸,玻璃鋼罩等電器裝置;印刷線路板、天線、雷達罩等電子工程應用。

近年來,隨著科學技術的發展,以及人民生活水平的提高,許多民用玻璃鋼產品大量地被開發,例如許多城市雕塑、工藝美術造型,快餐桌椅、電單車部件、玻璃鋼花盆、安全帽、高階遊樂裝置、家用電器外殼等,都成功地被大量應用。

玻璃鋼的應用範圍非常廣泛,待今後再逐步向大家介紹。

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