復合材料成型工藝簡述

  復合材質成型工藝是復合材料工業生產的發展趨勢基本和標準。伴隨著復合材質主要用途的擴寬，復合材質工業生產獲得快速發展趨勢，其初始的成型工藝日漸健全，新的成型方式層出不窮，現階段高聚物基復合原材料的成型方式已經有很多種多樣，并順利地用以工業化生產 。

  高聚物基復合材質的功能在化學纖維與環氧樹脂管理體系明確后，關鍵決策于成型工藝。

  成型工藝主要包含下述2個層面：

  　　一是成型，將要預浸料料按商品的規定，鋪置成一定的樣子，一般便是商品的樣子;

  　　二是干固，即把已鋪置成一定形態的層疊預浸料料，在溫度、時間和工作壓力等原因危害下使樣子固定不動出來，并能做到期望的功能規定。

  ?（1）玻璃鋼模具成型工藝--干法鋪層成型法；

  ?（2）噴出成型工藝；

  ?（3）環氧樹脂傳送橡塑制品成型（RTM技術性）；

  ?（4）袋壓法（工作壓力袋法）成型；

  ?（5）真空包裝袋壓成型；

  ?（6）熱壓罐成型；

  ?（7）液壓機釜法成型；

  ?（8）熱變形橡塑制品法成型；

  ?（9）隔層構造成型；

  ?（10） 模壓成型（ ** C塑膠板材、BMC塊狀）；

  ?（11） 持續家具板材成型；

  ?（12） 環氧樹脂鑄造成型；

  ?（13）熱擠壓成型工藝；

  ?（14） 持續纏繞成型；

  ?（15） 注入成型工藝；

  ?（16） 擠壓成型工藝；

  ?（17） 離心式鑄造制管成型；

  挑選成型工藝方式的標準

   挑選成型方式時，務必互相達到原材料特性、產品品質和經濟收益等各種要素，實際包含：

   1.商品的外觀設計結構和規格尺寸

   2.商品功能和品質規定（如原材料的有機化學特性、商品的硬度及外表粗糙度等）

   3.生產制造大批量的尺寸及供貨時間（容許的生產周期）

   4.公司可供應的機器設備標準及資產

   5.綜合性經濟收益

  一、玻璃鋼模具成型

  手糊成型又被稱為觸碰成型。是用化學纖維提高原材料和環氧樹脂膠液在模貝鋪上敷成型，在室內溫度或加溫無壓（或低電壓）標準下干固，脫模成制品的工藝方式。

  工藝特性：

   玻璃鋼模具成型工藝又被稱為觸碰成型，是環氧樹脂基復合材質生產制造中最開始應用和運用廣泛的一種成型方式。玻璃鋼模具成型工藝是以手工勞動為主導，工業設備作用較少，它以不飽和脂肪聚氨酯樹脂或環氧樹脂膠等為基材原材料將提高原材料粘接在一起的一種成型方式。

   玻璃鋼模具成型實際操作盡管簡易，但針對實際操作工作人員的操作技能規定較高。它要求作業者要有用心的工作責任心、嫻熟的操作方法和充實的實際操作工作經驗。對產品構造、原材料特性、模貝的表層處理、橡膠衣品質、含膠量操縱、提高資料的裁掉和鋪設、商品薄厚的勻稱性及危害產品品質的多種因素都需要有較為全方位的掌握，尤其是實際操作中發生異常情況的辨別和解決，不僅必須有充足的社會經驗，還需要有一定的化學知識和具有一定的建筑識圖工作能力。

  工藝步驟

  玻璃鋼模具成型工藝的優勢

  （1）模貝低成本，非常容易維護保養、機器設備項目投資少、越馬快；

  （2）生產現場管理時間短速度快，實際操作簡單、通俗易懂易懂；

  （2）不會受到商品規格和樣式的限定，適用總數少、種類多、樣子簡潔的設備或大中型 商品；

  （3）可按照設備的制定規定，在不一樣位置隨意加肋，操作靈活性大；

  （4）環氧樹脂基材與提高原材料可推行合理配置，還可以與其他原材料（如泡沫塑料、輕木、蜂 窩、金屬材料等）復合型成制品。

  （5）室內溫度干固、自然壓成型。

  （6）可加五顏六色橡膠衣層，以得到多種多樣的光亮表層實際效果。

  玻璃鋼模具工藝的不足之處是：

  （1）生產率低，勞動效率大，工作環境標準差；

  （2）產品品質可靠性差，受人的原因危害大；

  （3）生產車間占地總面積大，必須優良的通風降溫設備。

  制品脫模

  當商品干固至脫模抗壓強度時即可脫模，一般在常溫當然干固24個小時以上。依據采用的環氧樹脂干固管理體系來明確脫模機會。若選用機械設備脫模要確保安全，若選用人力脫模可以用木楔子等比玻璃鋼防腐原材料強度小的原材料脫模，脫模時要留意不損害模貝和商品，嚴禁猛擊或重摔模貝。

   脫模是手糊玻璃鋼防腐制品工藝中主要的工藝流程。脫模的優劣可以直接影響到商品的品質和壓鑄模具的高效運用。自然，脫模的優劣還決定與注塑模具的設計方案；模貝的外表光滑度；脫模劑和粉刷的實際效果；除此之外還在于脫模的技術性。

   玻璃鋼模具玻璃鋼防腐制品一般選用氣脫，頂脫、水脫等方式。

  （1）空氣壓縮脫模

   氣脫將要氣嘴事前安裝在注塑模具上，假如氣嘴根據橡膠軟管與打氣泵相接，脫模時根據氣嘴，將空氣壓縮壓進模貝與設備的頁面間隙中，伴隨著空氣壓縮的持續進到就可以將商品頂出去。打擊時可以用橡皮擦錘輕輕地敲擊出氣孔處，使空氣快速進到。該脫模方式對大規模商品十分合理。

  （2）出模設備脫模

   出模脫模是將頂出件事前糊制在注塑模具上，脫模時旋轉絲桿，頂出塊即向外挪動，進而將商品出模。該法對薄壁商品更合理。

  （3）壓力脫

   即在氣嘴中引入0.4～0.6MPa的水，還可以將商品脫掉，由于水可以融解脫模劑，例如選用丙烯酸乳液脫模劑。構造簡易的商品無須安裝脫模件，商品干固后用鏟刀沿扁輕輕地砸開就可以脫掉。

   脫模時千萬別用錘子用勁敲擊模貝，因非常容易將商品和壓鑄模具的橡膠衣振裂。

   下表 疑膠和后干固中間的間隔時間對特性的危害

  以上 是環氧樹脂疑膠到逐漸開展后干固解決中間間隔時間長度對制品特性的危害，從表可以看得出，假如從環氧樹脂疑膠到逐漸開展后干固解決中間間隔時間越長，那麼吸水性越小，常用制品的功能也就越好。

   玻璃鋼模具成型工藝是一種心態商品。應當再度注重的是，玻璃鋼模具玻璃鋼防腐在較大水平上是工作人員密集式，但取決于人的技術性 ，徹底在于人的邏輯思維。這不但必須不斷實踐活動，精雕細琢，還應把握復合材質結構力學，分析化學的基礎理論，把握產品結構設計、工藝工藝美術的方式；玻璃鋼防腐可以當作是由各種各樣原材料構成的一個復合結構，而這類構造遭受工藝全過程中的多種因素危害，因而，玻璃鋼模具成型看上去方式簡易，不用太多的機械設備和專用工具。但玻璃鋼模具成型剛好是工藝規定嚴苛、必須嫻熟實際操作工藝的并不容易的工藝方式。因此，玻璃鋼防腐的生產制造，不但要充分考慮操作步驟，還需要在意全過程和每個要素的對接，也就是生產線的整體規劃及布局，及其別的協助服務設施的配備，這也是至關重要的原因之一。

  二、噴出成型

  噴射成型 一般是將各自混有硫化促進劑和引發劑的不飽和脂肪聚氨酯樹脂從噴漆槍兩邊（或在噴頭內混和）噴出來，與此同時將玻纖無捻粗紗用自動切割機斷開并由噴漆槍核心噴出來，與環氧樹脂一起勻稱堆積到模貝上。待堆積到一定薄厚，拿手輥擠壓成型，使化學纖維浸濕環氧樹脂、夯實并去除汽泡，最終干固成制品 。

  ?噴出成型的優勢：

  ?①用玻璃纖維粗紗替代紡織物，可減少原材料成本費；

  ?②生產率比手糊的高2～4倍；

  ?③商品全面性好，無縫，固層剪切強度高，環氧樹脂成分高，耐腐蝕、耐漏水性好；

  ?④可降低毛邊，裁料屑及剩下黏劑的耗費；

  ?⑤商品規格、樣子不受到限制。

  ?其缺陷為：

  ①環氧樹脂成分高，制品抗壓強度低；

  ? ②商品只有保證單層光潔；

  ③環境污染，有危害職工身心健康。

  噴出成型高效率達15kg/min，故合適于大中型船殼生產制造。已普遍用以生產加工澡盆、設備罩殼、整體衛生間，車輛車體預制構件及大型浮雕制品等。

  噴出成型工藝步驟

  三、模壓成型—— ** C

  ?塊狀模壓料（Sheet Molding Compound, ** C）是由環氧樹脂糊預浸化學纖維或短切纖維氈，兩側遮蓋聚乙烯塑料而制作的一類塊狀模壓料，歸屬于預浸料氈料范疇。是現階段世界上運用最普遍的成型原材料之一。

   模壓機

  ? ** C做為一種新材料，依據實際主要用途和規定的差異又發展趨勢出一系列優良品種，如BMC、TMC、HNC等。①塊狀模壓料（BMC） 其構成與 ** C極其類似，是一種改進版的預混塊狀模壓料，可用以模壓和擠壓成型。二者的差別僅取決于原材料特性和制做工藝上。

   ** C的基本上構成： ** C是用飽合聚氨酯樹脂、增粘劑、引發劑、偶聯劑、低縮水率添加物、填充料、內脫模劑、添加劑等混合物質預浸短切玻璃纖維或玻纖氈，兩表層再加上防護膜（高壓聚乙烯或聚丙稀塑料薄膜）產生的塊狀模壓成型正中間原材料。

   應用時去除塑料薄膜,按規格剪裁,隨后開展模壓成型。

   ** C的類型：

   ** C——塊狀模塑膠（0.63cm厚，1/4英尺）

  BMC——小塊模塑膠

  TMC——厚塊狀模塑膠 （5.08cm厚，2英尺）

   模壓成型工藝優勢

  　　模壓成型工藝有較高的生產率，制品規格精確，表面光潔，大部分構造繁瑣的制品可一次成型，不用二次生產加工，制品外型及寬度的重復好，非常容易完成專業化和自動化技術等。

  模壓成型工藝缺陷

   沖壓模具生產制造繁雜，壓力機及模貝項目投資高，制品規格受機器設備限定，一般只合適生產制造大批量大的中、中小型制品。

   模壓成型工藝已變成復合材質的關鍵成型方式，在各種各樣成型工藝中常占占比僅次玻璃鋼模具/噴出和持續成型，居第三位。

  　　近些年伴隨著系統化、自動化技術和生產率的提升，制品成本費持續減少，應用范疇更加普遍。

  模壓成型工藝的歸類（按提高原材料物態和模壓料種類歸類）

  （1）滌綸短纖維料模壓法

   環氧樹脂預混或預浸料短切化學纖維，隨后模壓成型制品。

  （2）氈料模壓法

   持續化學纖維預浸料氈裁剪成所需樣子后開展模壓。

  （3）碎面料模壓法

   將預浸料膠帶邊角余料裁成碎渣放進模貝，碾成制品。

  （4）壓層模壓法

   將事先預浸好環氧樹脂的玻璃纖維布或氈，裁成所需樣子，重疊鋪裝放進模貝開展模壓。

  （5）纏繞模壓法

   將浸膠的玻纖或布條纏繞在實體模型上，再在金屬材料對模中模壓。

  （6）紡織物模壓法

   將事先織出所需樣子的二維或三維紡織物，經環氧樹脂預浸后開展模壓。

  （7）定項鋪裝模壓法

   將單邊預預浸布或化學纖維，定項鋪裝，開展模壓。

  （8）預成型坯模壓法

   先將短切玻璃纖維做成制品樣子（預成型坯），嵌入模貝，添加環氧樹脂后開展模壓。

  （4）塊狀模塑膠模壓法

   將 ** C塑膠板材（塊狀模塑膠），經裁剪，鋪層，隨后開展模壓。合適于大中型制品的生產加工（例車輛機殼，浴盆等），此工藝方式優秀，發展趨勢快速。

   ** C塑膠板材（塊狀模塑膠）：是用聚氨酯樹脂做為粘接劑預浸短切化學纖維或氈片，經增稠后獲得塊狀模塑膠。

   ** C工藝步驟

  四、壓層成型

  層壓成型工藝，是把一定疊加層數的浸膠帶(紙)疊在一起，送進雙層油壓機，在一定的環境溫度和工作壓力舒張壓做成家具板材的工藝。

   壓層成型工藝歸屬于干式工作壓力成型范圍，是高分子材料的一種關鍵成型工藝。

   壓層成型工藝生產制造的制品包含各種各樣絕緣層材料板、人工合成木工板、塑膠貼面板板材、覆銅泊玻纖板等。

  壓層成型工藝的特點是制品表面光潔、生產制造的機械自動化、自動化技術程度高、產品品質平穩，及其生產率較高。

   壓層成型工藝的不足之處是只有生產制造家具板材，且商品的規格尺寸受機器設備的限定。但一次性項目投資比較大，合適于大批量生產。

  壓層成型工藝步驟

  五、纏繞成型工藝

  纏繞成型法基本原理

  化學纖維纏繞工藝是環氧樹脂基復合材質的關鍵生產制造工藝之一。是一種在控制支撐力和預訂線形的前提下，運用專業的纏繞機器設備將持續化學纖維或布條預浸環氧樹脂膠液后持續、勻稱且有規律性地纏繞在芯模或里襯上，隨后在一定溫度自然環境下使之干固，變成一定樣子制品的復合材質成型方式。

   運用持續化學纖維纏繞技術性制做復合材質制品時，有這兩種不一樣的方法可選擇：

  　　干法纏繞：將無捻粗紗經浸膠后立即纏繞到芯模上的成型工藝全過程。

   特性：不用預預浸機器設備，設備項目投資少；有利于組材；紗片品質及支撐力需嚴控，干固的時候容易造成汽泡。

  　　干式纏繞：將預浸料紗帶（或預浸布），在纏繞機里經加溫至粘流情況并纏繞到芯模上的成型工藝全過程。

   特性： 制品品質平穩（含膠量、規格等）；纏繞速度更快（100～200m/min）; 環境與健康標準好；預浸料機器設備項目投資大。 現階段廣泛選用前面一種。

  歸類

  ?干式纏繞：采用預浸料紗帶（或布條），在纏繞機里經加溫變軟至粘流后纏繞到芯模上。

  ?干法纏繞：將無捻粗紗（或布條）預浸環氧樹脂膠液后立即纏到芯模上。

  ?半干法脫硫纏繞：將無捻粗紗（或布條）預浸環氧樹脂膠液，預烘后隨后纏繞到芯模上。

   干法纏繞

  纏繞成型工藝的優點和缺點

  優 點

  ?工藝全過程快速

  ?自動化技術水平高

  ?可以操縱環氧樹脂成分

  ?降低化學纖維的消耗

  ?化學纖維的含量高，較高的結構特性

  缺 點

  ?制品的徑向提高較為艱難

  ?芯模和設施較貴

  ?商品樣子遭受工藝限定

  六、熱擠壓成型

  拉擠成型基本原理

  熱擠壓成型工藝是根據牽引帶設備的持續牽引帶，使紗架子上的無捻玻纖粗紗、氈材等提高原材料經膠液預浸，根據體現了固定不動橫截面樣子的加溫模貝后，在磨具中干固成型，并完成持續出模的一種自動化生產工藝。

  熱擠壓成型工藝中，最先將預浸過環氧樹脂膠液的持續皮質脊髓束或帶條狀紡織物在牽引帶設備功效下根據成型模而定形；

  次之，在模中或固化爐中干固，做成具備特殊截面樣子和長短不受限的復合材質，如管件、棒料、槽鋁型材、工字形材、方鋁型材等。

  　一般情形下，只將預制品在成型模中加溫到預干固的水平，最終干固是在加溫箱中完成的。

  對于固定截面尺寸的玻璃鋼制品而言，拉擠工藝具有明顯的優越性。首先，由于拉擠工藝是一種自動化連續生產工藝，與其它玻璃鋼生產工藝相比，拉擠工藝的生產效率最高；其次，拉擠制品的原材料利用率也是最高的，一般可在95％以上。另外，拉擠制品的成本較低、性能優良、質量穩定、外表美觀。由于拉擠工藝具有這些優點，其制品可取代金屬、塑料、木材、陶瓷等制品，廣泛地應用于化工、石油、建筑、電力、交通、市政工程等領域。

  拉擠成型工藝具有許多特點：首先體現在自動化程度和原材料利用率較高，生產效率顯著，制品性能優異，尺寸、質量穩定：其次制品表面平滑美觀、形狀的可設計性非常強；環境污染較小。基于拉擠成型工藝的獨特性能，因此可以取代金屬、塑料、木材、陶瓷等制品，廣泛應用于化工、石油、建筑、電力、交通、娛樂、市政工程等領域。典型的產品有：槽鋼、工字鋼、各種形狀的實芯桿和空芯桿、地鐵護罩、基板、抽油桿、格柵、絕緣桿、釣魚桿、帳篷桿及電工梯等。

  在拉擠成型工藝中，目前常用的方法如熱熔涂覆法和混編法。

   熱熔涂覆法是使增強材料通過熔融樹脂，浸漬樹脂后在成型模中冷卻定型；

   混編法中，首先按一定比例將熱塑性聚合物纖維與增強材料混編織成帶狀、空芯狀等幾何形狀的織物；

  　　然后，利用具有一定幾何形狀的織物通過熱模時基體纖維熔化并浸漬增強材料，冷卻定型后成為產品。

  拉擠成型的優點

  ①生產效率高，易于實現自動化；

  ②制品中增強材料的含量一般為40％--80％，能夠充分發揮增強材料的作用，制品性能穩定可靠；

  ③不需要或僅需要進行少量加工，生產過程中樹脂損耗少；

  ④制品的縱向和橫向強度可任意調整，以適應不同制品的使用要求，其長度可根據需要定長切割。

  拉擠成型工藝的缺點

  拉擠成型工藝的缺點是產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度不高。

  拉擠成型工藝流程

  七、注射成型工藝

  注射成型是樹脂基復合材料生產中的一種重要成型方法，它適用于熱塑性和熱固性復合材料，但以熱塑性復合材料應用最廣。

  注射成型工藝原理

   注射成型是根據金屬壓鑄原理發展起來的一種成型方法。該方法是將顆粒狀樹脂、短纖維送入注射腔內，加熱熔化、混合均勻，并以一定的擠出壓力，注射到溫度較低的密閉模具中，經過冷卻定型后，開模便得到復合材料制品。

  注射成型工藝過程包括加料、熔化、混合、注射、冷卻硬化和脫模等步驟。

  　　加工熱固性樹脂時，一般是將溫度較低的樹脂體系(防止物料在進入模具之前發生固化)與短纖維混合均勻后注射到模具，然后再加熱模具使其固化成型。在加工過程中，由于熔體混合物的流動會使纖維在樹脂基體中的分布有一定的各向異性。

  　　如果制品形狀比較復雜，則容易出現局部纖維分布不均勻或大量樹脂富集區，影響材料的性能。因此，注射成型工藝要求樹脂與短纖維的混合均勻，混合體系有良好的流動性，而纖維含量不宜過高，一般在30％--40％左右。

  八、樹脂傳遞成型 RTM

  ?RTM（ （Resin Transfer Molding） ）是一種閉模低壓成型的方法。

  ?將纖維增強材料預先放在模腔內，合模后注入聚合物，再經固化成型的復合材料制品的一種成型工藝方法，又稱樹脂轉移成型。

  ?纖維增強材料有時可預先在一個模具內預成型大致形狀 (帶粘結劑)，再在第二個模具內注射成型。

  樹脂傳遞成型優點：

  1)制品纖維含量可較高，未被樹脂浸得部分非常少； 2)閉模成型，生產環境好； 3)勞動強度低，對工人技術熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低； 4)制品兩面光，可作有表面膠衣的制品，精度也比較高； 5)成型周期較短； 6)產品可大型化； 7)強度可按設計要求具有方向性； 8)可與芯村、嵌件一體成型； 9)相對注射設備與模具成本較低。

  樹脂傳遞成型缺點：

  1)不易制作較小產品；

  2)因要承壓，故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復雜，價位也高一些。

  樹脂傳遞模塑工藝（RTM）工藝應用于建筑、交通、衛生、航空航天等領域。已開發的產品有：汽車殼體及部件、娛樂車構件、螺旋槳、8.5m長的風力發電機葉片、天線罩、浴盆、淋浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話廳、電線桿、小型游艇、導彈包裝箱等。

  典型產品：小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼。

  由于版面篇幅原因，所有成型工藝不能逐一介紹……