第七節　玻璃鋼的幾種主要工業成型工藝過程

一、拉擠成型玻璃鋼工藝

熱塑性復合材料的拉擠成型工藝與熱固性玻璃鋼的基本相似。只要把進入模具前的浸膠方法加以改造，生產熱固性玻璃鋼的設備便可使用。生產熱塑性復合材料拉擠產品的增強材料有兩種：一種是經過浸膠的預浸紗或預浸帶，另一種是未浸膠的纖維或纖維帶。

1.拉擠成型工藝法的原理

拉擠工藝有一個固定的橫截面形狀的模具，在模具加熱后，固化成型，可實現模具連續生產過程自動化。對于一個固定大小的玻璃鋼產品，拉擠工藝具有明顯的優越性。首先，拉擠成型工藝是一種自動連續生產技術，對比其他玻璃鋼生產過程，拉擠生產效率最高；其次，拉擠產品原材料的利用率最高，一般在95%以上。此外，產品成本低，性能優良，質量穩定，外觀漂亮。拉擠成型具有這些優勢，其產品可以替代金屬、塑料、木材、陶瓷等產品，廣泛應用于化工、石油、建筑、電力、交通、市政工程等領域。

2.制作工藝過程

工藝增強材料（玻璃纖維粗紗，玻璃纖維連續氈和玻璃纖維表面氈等）在拉擠設備牽引下，在完全浸漬膠液過程中，由一系列的預制模板的合理定位，獲得初始設置，最后放入加熱的金屬模具熱固化，從而可以連續的生產表面光滑、尺寸穩定、強度高的玻璃鋼型材。

3.工藝成型的設備

拉擠設備主要是拉擠成型機，成型機大致可分為水平和垂直兩類。一般來說，水平拉擠機具有結構簡單，操作方便，生產車間結構無特殊要求，因此它被廣泛應用于拉擠工業。垂直拉擠機拉擠過程沿垂直方向，主要用于制造空心型材，由于生產的中空芯模易造成拉擠成型壁厚不均勻且局限性較大，生產產品單一，故不再使用。無論是水平或垂直的拉擠成型機，主要由進料裝置、浸漬裝置、成型和固化裝置、牽引裝置、切割裝置五部分組成，對應的進程是排紗、浸漬、到模具和固化、牽引、切割。

二、卷管玻璃鋼成型工藝

1.層壓成型工藝

層壓成型是將預浸膠布按照產品形狀和尺寸進行剪裁、疊加后，放入兩個拋光的金屬模具之間，加溫加壓成型復合材料制品的生產工藝。它是復合材料成型工藝中發展較早、也較成熟的一種成型方法。該工藝主要用于生產電絕緣板和印制電路板材。現在，印制電路板材已廣泛應用于各類收音機、電視機、電話機和移動電話機、電腦產品、各類控制電路等所有需要平面集成電路的產品中。

層壓工藝主要用于生產各種規格的復合材料板材，具有機械化、自動化程度高、產品質量穩定等特點，但一次性投資較大，適用于批量生產，并且只能生產板材，且規格受到設備的限制。

層壓工藝過程大致包括：預浸膠布制備、膠布裁剪疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序。

2.卷管成型工藝

卷管成型工藝是用預浸膠布在卷管機上熱卷成型的一種復合材料制品成型方法，其原理是借助卷管機上的熱輥，將膠布軟化，使膠布上的樹脂熔融。在一定的張力作用下，輥筒在運轉過程中，借助輥筒與芯模之間的摩擦力，將膠布連續卷到芯管上，直到達到要求的厚度，然后經冷輥冷卻定型，從卷管機上取下，送入固化爐中固化。管材固化后，脫去芯模，即得復合材料卷管。

卷管成型按其上布方法的不同而可分為手工上布法和連續機械法兩種。其基本過程是：首先清理各輥筒，然后將熱輥加熱到設定溫度，調整好膠布張力。在壓輥不施加壓力的情況下，將引頭布先在涂有脫模劑的管芯模上纏上約1圈，然后放下壓輥，將引頭布貼在熱輥上，同時將膠布拉上，蓋貼在引頭布的加熱部分，與引頭布相搭接。引頭布的長度為800～1200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度，一般為150～250mm。在卷制厚壁管材時，可在卷制正常運行后，將芯模的旋轉速度適當加快，在接近設計壁厚時再減慢轉速，達到設計厚度時，切斷膠布。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續使芯模旋轉1～2圈。最后提升壓輥，測量管坯外徑，合格后，從卷管機上取出，送入固化爐中固化成型。

3.預浸膠布制備工藝

預浸膠布是生產復合材料層壓板材、卷管和布帶纏繞制品的半成品。

（1）原材料　預浸膠布生產所需的主要原材料有增強材料（如玻璃布、石棉布、合成纖維布、玻璃纖維氈、石棉氈、碳纖維、芳綸纖維、石棉紙、牛皮等）和合成樹脂（如酚醛樹脂、氨基樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂等）。

（2）預浸膠布的制備工藝　預浸膠布的制備是使用經熱處理或化學處理的玻璃布，經浸膠槽浸漬樹脂膠液，通過刮膠裝置和牽引裝置控制膠布的樹脂含量，在一定的溫度下，經過一定時間的洪烤，使樹脂由A階轉至B階，從而得到所需的預浸膠布。通常將此過程稱之為玻璃的浸膠。

三、纏繞玻璃鋼成型工藝

玻璃鋼纏繞成型工藝是將浸過樹脂膠液的連續纖維（或布帶、預浸紗）按照一定規律纏繞到芯模上，然后經固化、脫模，獲得制品。

根據纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。三種纏繞方法中，以濕法纏繞應用最為普遍；干法纏繞僅用于高性能、高精度的尖端技術領域。

1.原材料

纏繞成型的原材料主要是纖維增強材料、樹脂和填料。

（1）增強材料　纏繞成型用的增強材料，主要是各種纖維紗，如無堿玻璃纖維紗，中堿玻璃纖維紗，碳纖維紗，高強玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。

（2）樹脂基體　樹脂基體是指樹脂和固化劑組成的膠液體系。纏繞制品的耐熱性，耐化學腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹脂性能，同時對工藝性能、力學性能也有很大影響。纏繞成型常用樹脂主要是不飽和聚酯樹脂，有時也用環氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂等。對于一般民用制品如管、罐等，多采用不飽和聚酯樹脂。對力學性能的壓縮強度和層間剪切強度要求高的纏繞制品，則可選用環氧樹脂。航天航空制品多采用具有高斷裂韌性與耐濕性能好的雙馬來酰亞胺樹脂。

（3）填料　填料種類很多，加入后能改善樹脂基體的某些功能，如提高耐磨性、增加阻燃性和降低收縮率等。在膠液中加入空心玻璃微珠，可提高制品的剛性，減小密度，降低成本等。在生產大口徑地埋管道時，常加入30%石英砂，借以提高產品的剛性和降低成本。為了提高填料和樹脂之間的粘接強度，填料要保證清潔和表面活性處理。

2.芯模

成型中空制品的內模稱芯模。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品內脫出。

芯模設計的基本要求：①要有足夠的強度和剛度，能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重、纏繞張力、固化應力、二次加工時的切削力等；②能滿足制品形狀和尺寸精度要求，如形狀尺寸、同心度、橢圓度、錐度（脫模）、表面光潔度和平整度等；③保證產品固化后，能順利從制品中脫出；④制造簡單，造價便宜，取材方便。

纏繞成型芯模材料分兩類：①熔、溶性材料和組裝式材料。熔、溶性材料是指石蠟，水溶性聚乙烯醇型砂，低熔點金屬等，這類材料可用澆鑄法制成空心或實心芯模，制品纏繞成型后，從開口處通入熱水或高壓蒸汽，使其溶、熔，從制品中流出的溶體，冷卻后重復使用。②組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層結構、木材及石膏等。另外還有內襯材料，內襯材料是制品的組成部分，固化后不從制品中取出，內襯材料的作用主要是防腐和密封，當然也可以起到芯模作用，屬于這類材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。

3.纏繞機

纏繞機是實現纏繞成型工藝的主要設備，對纏繞機的要求是：①能夠實現制品設計的纏繞規律和排紗準確；②操作簡便；③生產效率高；④設備成本低。

纏繞機主要由芯模驅動和繞絲嘴驅動兩大部分組成。為了消除繞絲嘴反向運動時纖維松線，保持張力穩定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置精確，實現小纏繞角（0°～15°）纏繞，在纏繞機上設計有垂直芯軸方向的橫向進給（伸臂）機構。為防止繞絲嘴反向運動時紗帶轉擰，伸臂上設有能使繞絲嘴翻滾的機構。

我國20世紀60年代研制成功鏈條式纏繞機，70年代引進德國WE-250數控纏繞機，改進后實現國產化生產，80年代后我國引進了各種型式纏繞機40多臺，經過改進后，成功自主設計制造微機控制纏繞機，并進入國際市場。

機械式纏繞機類型

（1）繞臂式平面纏繞機　其特點是繞臂（裝有繞絲嘴）圍繞芯模做均勻旋轉運動，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉動，繞臂（即繞絲嘴）每轉一周，芯模轉過一個小角度。此小角度對應纏繞容器上一個紗片寬度，保證紗片在芯模上一個緊挨一個地布滿容器表面。芯模快速旋轉時，繞絲嘴沿垂直地面方向緩慢地上下移動，此時可實現環向纏繞，使用這種纏繞機的優點是，芯模受力均勻，機構運行平穩，排線均勻，適用于干法纏繞中小型短粗筒形容器。

（2）滾翻式纏繞機　這種纏繞機的芯模有兩個搖支承，纏繞時芯模自身軸旋轉，兩臂同步旋轉使芯模翻滾一周，芯模自轉一個與紗片寬相適應的角度，而纖維紗由固定的伸臂供給，實現平面纏繞，環向纏繞由附加裝置來實現。由于滾翻動作機構不宜過大，故此類纏繞機只適用于小型制品，且使用不廣泛。

（3）臥式纏繞機　這種纏繞機是由鏈條帶動小車（繞絲嘴）作往復運動，并在封頭端有瞬時停歇，芯模繞自身軸作等速旋轉，調整兩者速度可以實現平面纏繞、環向纏繞和螺旋纏繞，這種纏繞機構造簡單，用途廣泛，適宜于纏繞細長的管和容器。

（4）軌道式纏繞機　軌道式纏繞機分立式和臥式兩種。紗團、膠槽和繞絲嘴均裝在小車上，當小車沿環形軌道繞芯模一周時，芯模自身轉動一個紗片寬度，芯模軸線和水平面的夾角為平面纏繞角α。從而形成平面纏繞型，調整芯模和小車的速度可以實現環向纏繞和螺旋纏繞。軌道式纏繞機適合于生產大型制品。

（5）行星式纏繞機　芯軸和水平面傾斜成α角（即纏繞角）。纏繞成型時，芯模作自轉和公轉兩個運動，繞絲嘴固定不動。調整芯模自轉和公轉速度可以完成平面纏繞、環向纏繞和螺旋纏繞。芯模公轉是主運動，自轉為進給運動。這種纏繞機適合于生產小型制品。

（6）球形纏繞機　球形纏繞機有4個運動軸，球形纏繞機的繞絲嘴轉動，芯模旋轉和芯模偏擺，基本上和繞臂式纏繞機相同，第四個軸運動是利用繞絲嘴步進實現紗片纏繞，減少極孔外纖維堆積，提高容器臂厚的均勻性。芯模和繞絲嘴轉動，使纖維布滿球體表面。芯模軸偏轉運動，可以改變纏繞極孔尺寸和調節纏繞角，滿足制品受力要求。

（7）電纜式縱環向纏繞機　縱環向電纜式纏繞機適用于生產無封頭的筒形容器和各種管道。裝有縱向紗團的轉環與芯模同步旋轉，并可沿芯模軸向往復運動，完成縱向紗鋪放，環向紗裝在轉環兩邊的小車上，當芯模轉動，小車沿芯模軸向作往復運動時，完成環向紗纏繞。根據管道受力情況，可以任意調整縱環向紗數量比例。

（8）新型纏管機　新型纏管機與現行纏繞機的區別在于，它是靠管芯自轉，并同時能沿管長方向作往復運動，完成纏繞過程。這種新型纏繞機的優點是，繞絲嘴固定，為工人處理斷頭、毛絲以及看管帶來很大方便；多路進紗可實現大容量進絲纏繞，纏繞速度快，布絲均勻，有利于提高產品重量和產量。玻璃鋼纏繞成型的優點：①能夠按產品的受力狀況設計纏繞規律，使能充分發揮纖維的強度。②比強度高。一般來講，纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質容器相比，重量可減輕40%～60%。③可靠性高。纖維纏繞制品易實現機械化和自動化生產，工藝條件確定后，纏出來的產品質量穩定、精確。④生產效率高。采用機械化或自動化生產，需要操作工人少，纏繞速度快（240m/min），故勞動生產率高。⑤成本低。在同一產品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內襯），使其再復合，達到最佳的技術經濟效果。

玻璃鋼纏繞成型的缺點：①纏繞成型適應性小，不能纏任意結構形式的制品，特別是表面有凹的制品，因為纏繞時，纖維不能緊貼芯模表面而架空；②纏繞成型需要有纏繞機，芯模，固化加熱爐，脫模機及熟練的技術工人，需要的投資大，技術要求高，因此，只有大批量生產時才能降低成本，才能獲得較好的技術經濟效益。

四、模壓玻璃鋼成型工藝

模壓成型工藝和模塑料成型工藝，其壓制工藝和設備條件基本相同，前者采用浸膠布作為模壓料，而后者采用片狀、團狀、散狀的模壓料，首先將一定量的模壓料置于金屬對模中，而后在一定溫度和壓力下成型制得所需的玻璃鋼制品。這種生產成型方法，所制得的產品尺寸精確，表面光潔，可一次成型，生產效率較高，且產品質量較為穩定，適合于大批量制作各種小型玻璃鋼制品。其不足之處是模具的設計和制造較為復雜，生產初期的投資較高，且制件受設備的限制較為突出。

模壓成型工藝是復合材料生產中最古老而又富有無限活力的一種成型方法。它是將一定量的預混料或預浸料加入金屬對模內，經加熱、加壓固化成型的方法。

模壓成型工藝的主要優點：①生產效率高，便于實現專業化和自動化生產；②產品尺寸精度高，重復性好；③表面光潔，無須二次修飾；④能一次成型結構復雜的制品；⑤因為批量生產，價格相對低廉。

模壓成型的不足之處在于模具制造復雜，投資較大，加上受壓機限制，最適合于批量生產中小型復合材料制品。隨著金屬加工技術、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和發展，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發展，目前已能生產大型汽車部件、浴盆、整體衛生間組件等。

模壓成型工藝按增強材料物態和模壓料品種可分為如下幾種：

①纖維料模壓法　是將經預混或預浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內，在一定的溫度和壓力下成型復合材料制品的方法。該方法簡便易行，用途廣泛。根據具體操作上的不同，有預混料模壓和預浸料模壓法。

②碎布料模壓法　將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其他織物，如麻布、有機纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復合材料制品。

③織物模壓法　將預先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復合材料制品。

④層壓模壓法　將預浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其他織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經加溫或加壓成型復合材料制品。

⑤纏繞模壓法　將預浸過樹脂膠液的連續纖維或布（帶），通過專用纏繞機提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進行加溫加壓成型復合材料制品。

⑥片狀塑料（SMC）模壓法　將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。

⑦預成型坯料模壓法　先將短切纖維制成與成品形狀和尺寸相似的預成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的黏結劑（樹脂混合物），在一定的溫度和壓力下成型。

模壓料的品種有很多，可以是預浸物料、預混物料，也可以是坯料。當前所用的模壓料品種主要有預浸膠布、纖維預混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。

1.原材料

（1）合成樹脂復合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹脂具有：

①對增強材料有良好的浸潤性能，以便在合成樹脂和增強材料界面上形成良好的黏結；

②有適當的黏度和良好的流動性，在壓制條件下能夠和增強材料一道均勻地充滿整個模腔；

③在壓制條件下具有適宜的固化速率，并且固化過程中不產生副產物或副產物少，體積收縮率小；

④能夠滿足模壓制品特定的性能要求。

按以上的選材要求，常用的合成樹脂有：不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。為使模壓制品達到特定的性能指標，在選定樹脂品種和牌號后，還應選擇相應的輔助材料、填料和顏料。

（2）增強材料　模壓料中常用的增強材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等，也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物（布）和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（如芳綸纖維、尼龍纖維等）和天然纖維（如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等）等品種。有時也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強材料。

（3）輔助材料　一般包括固化劑（引發劑）、促進劑、稀釋劑、表面處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑（顏料）和填料等輔助材料。　

2.模壓料的制備

以玻璃纖維（或玻璃布）浸漬樹脂制成的模壓料為例，其生產工藝可分為預混法和預浸法兩種。

（1）預混法　先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經蓬松后在捏合機中與樹脂膠液充分捏合至樹脂完全浸潤玻璃纖維，再經烘干（晾干）至適當黏度即可。其特點是纖維松散無定向，生產量大，用此法生產的模壓料比容大，流動性好，但在制備過程中纖維強度損失較大。　

（2）預浸法　纖維預浸法是將整束連續玻璃纖維（或布）經過浸膠、烘干、切短而成。其特點是纖維成束狀，比較緊密，制備模壓料的過程中纖維強度損失較小，但模壓料的流動性及料束之間的相容性稍差。

SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生產技術

片狀模壓料（sheet molding compound， SMC）是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料，屬于預浸氈料范圍。是目前國際上應用最廣泛的成型材料之一。

SMC是用不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發劑、交聯劑、低收縮添加劑、填料、內脫模劑和著色劑等混合成樹脂糊浸漬短切纖維粗紗或玻璃纖維氈，并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來形成的片狀模壓料。SMC作為一種發展迅猛的新型模壓料，具有許多特點：①重現性好，不受操作者和外界條件的影響；②操作處理方便；③操作環境清潔、衛生，改善了勞動條件；④流動性好，可成型異形制品；⑤模壓工藝對溫度和壓力要求不高，可變范圍大，可大幅度降低設備和模具費用；⑥纖維長度40～50mm，質量均勻性好，適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品；⑦所得制品表面光潔度高，采用低收縮添加劑后，表面質量更為理想；⑧生產效率高，成型周期短，易于實現全自動機械化操作，生產成本相對較低。

SMC作為一種新型材料，根據具體用途和要求的不同又發展出一系列新品種，如BMC、TMC、HNC、XMC等。

①團狀模壓料（bulk molding compound，BMC）　其組成與SMC極為相似，是一種改進型的預混團狀模壓料，可用于模壓和擠出成型。兩者的區別僅在于材料形態和制作工藝上。BMC中纖維含量較低，纖維長度較短，約6～18mm，填料含料較大，因而BMC制品的強度比SMC制品的強度低，BMC比較適合于壓制小型制品，而SMC適合于大型薄壁制品。

②厚片狀模壓料（thick molding compound， TMC）　其組成和制作與SMC相似，厚達50mm。由于TMC厚度大，玻璃纖維能隨機分布，改善了樹脂對玻璃纖維的浸潤性。此外，該材料還可以采用注射和傳遞成型。

③高強度模壓料（hight molding compound，HMC）　和高強度片狀模壓料XMC主要用于制造汽車部件。HMC中不加或少加填料，采用短切玻璃纖維，纖維含量為65%左右，玻璃纖維定向分布，具有極好的流動性和成型表面，其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC用定向連續纖維，纖維含量達70%～80%，不含填料。

④ZMC　ZMC是一種模塑成型技術，ZMC三個字母并無實際含義，而是包含模塑料、注射模塑機械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強度指標，又具有優良的外觀和很高的生產效率，綜合了SMC和BMC的優點，獲得了較快的發展。

3. SMC的原材料

SMC的原材料由合成樹脂、增強材料和輔助材料三大類組成。

（1）合成樹脂　合成樹脂為不飽和聚酯樹脂，不同的不飽和樹脂對樹脂糊的增稠效果、工藝特性以及制品性能、收縮率、表面狀態均有直接的影響。SMC對不飽和聚酯樹脂有以下要求：①黏度低，對玻璃纖維浸潤性能好；②同增稠劑具有足夠的反應性，滿足增稠要求；③固化迅速，生產周期短，效率高；④固化物有足夠的熱態強度，便于制品的熱脫模；⑤固化物有足夠的韌性，制品發生某些變形時不開裂；⑥較低的收縮率。

（2）增強材料　增強材料為短切玻璃纖維粗紗或原絲。在不飽和聚酯樹脂模塑料中，用于SMC的增強材料目前只有短切玻璃纖維氈，而用于預混料的增強材料比較多，有短切玻璃纖維、石棉纖維、麻和其他各種有機纖維。在SMC中，玻璃纖維含量可在5%～50%之間調節。

（3）輔助材料　輔助材料包括固化劑（引發劑）、表面處理劑、增稠劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑、填料和交聯劑。

4. SMC的制備工藝

SMC生產的工藝流程主要包括樹脂糊制備、上糊操作、纖維切割沉降及浸漬、樹脂稠化等過程。

（1）樹脂糊的制備及上糊操作　樹脂糊的制備有兩種方法——間歇法和連續法。間歇法程序如下：①將不飽和聚酯樹脂和苯乙烯倒入配料釜中，攪拌均勻；②將引發劑倒入配料釜中，與樹脂和苯乙烯混勻；③在攪拌作用下加入增稠劑和脫模劑；④在低速攪拌下加入填料和低收縮添加劑；⑤攪拌至配方所列各組分分散為止，停止攪拌，靜置待用。連續法是將SMC配方中的樹脂糊分為兩部分，即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一部分，其余組分為另一部分，分別計量、混勻后，送入SMC機組上設置的相應貯料容器內，在需要時由管路計量泵計量后進入靜態混合器，混合均勻后輸送到SMC機組的上糊區，再涂布到聚乙烯薄膜上。

（2）浸漬和壓實　經過涂布樹脂糊的下承載薄膜在機組的牽引下進入短切玻璃纖維沉降室，切割好的短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上，達到要求的沉降量后，隨傳動裝置離開沉降室，并和涂布有樹脂糊的上承載薄膜相疊合，然后進入一系列錯落排列的輥陣中，在張力和輥的作用下，下、上承載薄膜將樹脂糊和短切玻璃纖維緊緊壓在一起，經過多次反復，使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡，形成密實而均勻的連續SMC片料。

五、噴射成型工藝

噴射成型工藝是手糊成型的改進，半機械化程度。噴射成型技術在復合材料成型工藝中所占比例較大，如美國占9.1%，西歐占11.3%，日本占21%。目前國內用的噴射成型機主要是從美國進口。

（1）噴射成型工藝原理及優缺點

噴射成型工藝是將混有引發劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。

噴射成型的優點：①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；②生產效率比手糊高2～4倍；③產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；⑤產品尺寸、形狀不受限制。

其缺點為：①樹脂含量高，制品強度低；②產品只能做到單面光滑；③污染環境，有害工人健康。

噴射成型效率達15kg/min，故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機器外罩、整體衛生間、汽車車身構件及大型浮雕制品等。

（2）生產準備

場地　噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外，要特別注意環境排風。根據產品尺寸大小，操作間可建成密閉式，以節省能源。

材料準備　原材料主要是樹脂（主要用不飽和聚酯樹脂）和無捻玻纖粗紗。

模具準備　準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

噴射成型設備　噴射成型機分壓力罐式和泵供式兩種：

①泵式供膠噴射成型機，是將樹脂引發劑和促進劑分別由泵輸送到靜態混合器中，充分混合后再由噴槍噴出，稱為槍內混合型。其組成部分為氣動控制系統、樹脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接，調節助劑泵在搖臂上的位置，可保證配料比例。在空壓機作用下，樹脂和助劑在混合器內均勻混合，經噴槍形成霧滴，與切斷的纖維連續地噴射到模具表面。這種噴射機只有一個膠液噴槍，結構簡單，重量輕，引發劑浪費少，但因系內混合，使完后要立即清洗，以防止噴射堵塞。

②壓力罐式供膠噴射機是由兩個樹脂罐、管道、閥門、噴槍、纖維切割噴射器、小車及支架組成。工作時，接通壓縮空氣氣源，使壓縮空氣經過氣水分離器進入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍，使樹脂和玻璃纖維連續不斷地由噴槍噴出，樹脂霧化，玻纖分散，混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機是樹脂在噴槍外混合，故不易堵塞噴槍嘴。

（3）噴射成型工藝控制

噴射工藝參數選擇：

①樹脂含量　噴射成型的制品中，樹脂含量控制在60%左右。

②噴霧壓力　當樹脂黏度為0.2Pa·s，樹脂罐壓力為0.05～0.15MPa時，霧化壓力為0.3～0.55MPa，方能保證組分混合均勻。

③噴槍夾角　不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同，一般選用20°夾角，噴嘴的距離為350～400mm。改變距離，要調整高速噴槍夾角，保證各組分在靠近模具表面處交集混合，防止膠液飛失。

噴射成型應注意事項：

①環境溫度應控制在（25±5）℃，過高，易引起噴槍堵塞；過低，混合不均勻，固化慢。

②噴射機系統內不允許有水分存在，否則會影響產品質量。

③成型前，模具上先噴一層樹脂，然后再噴樹脂纖維混合層。

④噴射成型前，先調整氣壓，控制樹脂和玻纖含量。

⑤噴槍要均勻移動，防止漏噴，不能走弧線，兩行之間的重疊小于1/3，要保證覆蓋均勻和厚度均勻。

⑥噴完一層后，立即用輥輪壓實，要注意棱角和凹凸表面，保證每層壓平，排出氣泡，防止帶起纖維造成毛刺。

⑦每層噴完后，要進行檢查，合格后再噴下一層。

⑧最后一層要噴薄些，使表面光滑。

⑨噴射機用完后要立即清洗，防止樹脂固化，損壞設備。

六、擠出成型玻璃鋼工藝

擠出成型是熱塑性復合材料制品生產中應用較廣的工藝之一。其主要特點是生產過程連續，生產效率高，設備簡單，技術容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產管、棒、板及異型斷面型等產品。增強塑料管玻纖增強門窗異型斷面型材，在我國有很大市場。這里不作詳細介紹 。

七、注射成型玻璃鋼

注射技術是針對我國玻璃鋼行業現狀研制而成的一種新型成型工藝技術。真空-壓力注射工藝，是一種閉模模塑工藝。它是在陽模和陰模間鋪放好玻纖增強材料，閉模后抽真空，并在壓力下將液態樹脂注入模腔，使其浸透玻璃纖維，然后固化成型。由于這種工藝可直接密閉模塑，因而制品內外表面光潔，壁厚公差小，并且能減少有害物質對操作者的接觸，改善勞動條件。

國外自20世紀60年代開始，對真空-壓力注射工藝進行了深入的研究，并取得了較快的進展。尤其在客機和戰斗機機頭雷達罩等方面，獲得了很好的效果。我國一些材料研究所，也早在70年代開始，結合國情，研究開發真空-壓力注射工藝，并在民用品開發方面，收到了良好的效果。

1.真空-壓力注射工藝的特點

首先，該工藝成型制品的空隙率較小，一般在0.2%以下，并且由于不須進行機加工，減少了玻璃鋼表面的吸水途徑，因此制品的吸水率較低。據層壓板水泡試驗結果，真空-壓力注射制品的吸水率為0.04%，而手糊制品的吸水率為0.12%～0.50%，模壓制品的吸水率為0.38%～0.39%，酚醛壓制工藝制品的吸水率為0.45%～1.70%。

該成型工藝由于閉模后模腔空間一定，因而可嚴格控制樹脂含量，實踐證明，層合板及其制品樹脂含量的精度在±1.5%以內。

其制品的表面質量好，光潔度高，尺寸穩定性和重復性好，根據對層壓板厚度實測平均誤差，均小于0.1mm。

2.真空-壓力注射成型工藝過程

該工藝過程，包括檢查模具、涂膠模劑、玻璃布套縫合、合模、檢查模具氣密性、抽真空、配膠、壓注、固化、脫模等工序。由于模腔要抽真空，因此模具在鑄造時必須保證無砂眼，加工好的模具應仔細檢查，對漏氣的地方要進行局部修理，成型前需清理模具，除去油污和塵土，然后才噴涂脫模劑，合模后，還須認真檢查氣密情況。玻璃纖維布或編織套，套在陰模上后，為防止松動，尚須扎緊，合模后需要升溫至70℃，在減壓下進行干燥，而后降溫至50℃保持一定的時間。

該工藝所用的樹脂，除要求有合適的黏度外，尚須要求樹脂的凝膠時間要比壓注時間至少多5h以上。配膠時，將樹脂、固化劑及其他助劑，按一定比例先后加入到樹脂混合釜內，經充分攪拌均勻后，接通真空系統，抽去樹脂內的氣泡，加熱到注入溫度50℃左右。然后，利用壓力或泵，將樹脂混合物從模具下部壓入模腔，當模具上部流出膠液時，表明樹脂已充滿模腔，可停止壓注，封住出膠口。

按固化制度進行固化及后處理，冷卻至室溫后脫模。

3.真空-壓力注射成型工藝影響因素

該工藝成型方法所用樹脂的黏度，直接影響注射壓力和生產周期。當樹脂黏度較高時，要求注射壓力相應增加。樹脂黏度太高時，必然要求提高樹脂輸送管道和模具的耐壓程度，從而增加了系統和模具的設計和加工的難度。另外，黏度增加后，注滿模腔的時間加長，生產效率相應地也會有所降低。

真空-壓力注射成型工藝對模具的要求也十分嚴格。模具的剛性和內腔偏差太小，均對制品的質量有較大的影響。模具剛性小，在壓注過程中會引起模具尺寸的變化，從而導致產品中樹脂和纖維的含量不均勻，使制品變形。另外，增強材料的鋪層密度均勻與否，對制品的質量也會有很大的影響。

4.真空-壓力注射工藝的開發應用

由于該工藝制品性能較為優異，與手糊、壓制工藝相比，其拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、層間剪切強度、擠壓強度等性能指標，均有所提高，因此具有很大的開發前景。

該工藝與國外RTM工藝相比，具有獨到之處。例如，美國維納斯設備采用液壓注射工藝，利用泵輸送膠液，要求樹脂黏度在0.5Pa·s（500厘泊）以下，超過時成型很困難。而真空-注射工藝對樹脂黏度要求不嚴，在30Pa·s以下都可以，最宜范圍為0.2～5Pa·s，國產的不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂均可適用。

又如，國外RTM工藝所用的增強材料，是連續纖維氈、短切纖維氈、無捻粗紗布、預成型坯或表面氈等，尤以連續纖維氈應用最廣。短切纖維氈和無捻粗紗布，由于變形及仿形能力差，通常只能用于制備平板以及形狀簡單的制品。我國連續纖維氈、短切纖維氈的產量、質量、品種等，目前均存在一些問題，為此近些年來引進的維納斯液壓注射成型機，多數未能發揮設備的作用。而這種真空-壓力注射成型工藝所用的增強材料，是國內產量較高的平紋、斜紋玻纖布、無捻粗紗布以及玻纖編織套等，完全適合我國國情，宜于推廣使用。

再如，在產品性能方面，國外RTM工藝制品的含膠量在60%以上，其力學性能與手糊相仿，但真空-壓力注射工藝的樹脂含膠量在30%～42%，故其力學性能較為優異。

這種真空-壓力注射工藝已成功地開發了多種制品，例如，雷達罩、天線、風扇葉片、管道、農用噴霧器等。另外，在發動機葉片、頭盔、建筑壁板、貯油罐、汽車部件、座椅、浴盆，以及沖浪板、舢板、滑雪板等方面，也有很大的開發應用前景。

八、注射模塑玻璃鋼工藝

注射模塑成型是熱塑性塑料成型的一種重要方法。除少數幾種以外，幾乎所有熱塑性塑料都可以用此法成型，某些熱固性塑料也可用注射模塑成型。

注射模塑成型方法的特點是能夠一次成型形狀復雜和尺寸要求精確并帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品，能適應品種繁多的塑料材料，成型周期短，生產效率高，容易實現全過程的微電腦控制。

1.注射成型工藝過程

注射成型過程可分為加料、塑化、注射入模、保壓、冷卻和脫模6個步驟，注射成型過程實質上是塑料材料的塑化、流動和冷卻過程。

塑化是指塑料進入料筒內經加熱軟化到流動狀態并具有良好可塑性的過程。

流動與冷卻是指柱塞或螺桿推動具有流動性的塑料熔體注入模腔開始，經熔體在模腔內流動注滿型腔，在保持一段壓力后，再經冷卻固化定型，直到制品從模腔內脫出為止的全過程。

塑料熔體在模腔內的流動情況可分為四個階段：充模、壓實、倒流和澆口凍結后的冷卻。模腔內壓力高于流道內壓，從而造成了模腔中心尚未熔化的塑料熔體倒流。

2.注射成型的前后處理

為了使注射過程順利進行，并保證產品質量，除了對模具和設備做好準備外，還須對制品的原料和嵌件進行前處理，對成型后的制品進行后處理。

（1）原料的預處理　成型前，為使注射過程順利進行和保證產品質量，須對原料（粒料）進行干燥處理。例如利用熱風循環烘箱或紅外線加熱烘箱干燥。

（2）嵌件的預熱　塑料制品內常有金屬嵌件，為了保證塑料與嵌件結合牢固，防止嵌件周圍塑料出現裂紋，須預先對嵌件進行加熱，以減少金屬嵌件和塑料熱收縮率差別的影響。預熱溫度以不損傷金屬表面的鍍層為限，常為110～140℃，對表面無涂層的鋁或銅合金件，可預熱到150℃左右。

（3）料筒的清洗　當變換塑料種類和顏色以及發現塑料中有分解現象時，都需要對注射機的料筒進行清洗或拆換。

（4）脫模劑的選用　除聚酰胺塑料外的一般塑料均可用硬脂酸鋅，而聚酰胺類塑料可用液體石蠟。對于硅油，各種塑料均可選用。無論用哪一種脫模劑都應適量，過少效果差，過多則影響外觀和強度，透明件上會出現毛斑或混濁現象。

九、連續波板玻璃鋼工藝

玻璃鋼波形板是建筑工業中用量最大的一種產品。常見的生產技術有手糊和噴射成型，但是存在諸多問題。始于法國的波形瓦連續生產技術陸續在歐美、日本工業化。本文對玻璃鋼波形板（波形瓦）連續制板生產工藝的工藝過程及相關的原材料進行了簡要介紹。

玻璃鋼波形板是建筑工業中用量最大的一種產品。主要用于臨時建筑工程、工業建筑的屋頂采光及農業溫室。與傳統的石棉瓦相比，具有重量輕、強度高、耐腐、抗沖擊、透光及美觀耐久等特點。

玻璃鋼波形板分為縱波板和橫波板兩類，縱波板的波紋方向平行于板的長邊，橫波板的波紋方向垂直于板的長邊。就波紋形狀而言，有標準型連續圓弧波，連續異形波紋和不連續異形波紋。

1.波形板連續制板工藝

玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂波形板（波形瓦）和平板，常見的生產技術有手糊和噴射成型，但是存在厚度不均勻、氣泡、生產效率低等問題。

連續制板成型技術是由制氈、樹脂浸漬、凝膠成型、固化、切割、水洗、烘干等環節組成。這些環節都是由生產線連續完成的，從生產線的一端連續加入玻璃纖維、樹脂、催化劑、促進劑；從生產線的另一端切割得到所需要的產品。

玻璃鋼波形板（波形瓦）連續生產工藝技術采用的玻璃纖維制品分為兩種：一種以無捻粗紗為原料在生產線上直接制氈；另一種是采用玻璃纖維氈為原料進行生產。以無捻粗紗為原料的生產技術復雜，但由于采用專用玻璃纖維紗特殊的分散技術，所以比采用玻璃纖維氈的產品透光率（采光板）、外觀好，而且生產成本低。美國Filon技術就是這種工藝技術的代表。目前世界上已有十幾條采用Filon技術的生產線。

目前世界各國的連續生產機組都大同小異，其主要發展趨勢是提高生產效率，發展多品種、多規格的大寬幅產品。美國菲隆玻璃鋼波形板機組，可在同一條生產線上生產幾十種不同斷面形狀的板材。日本則有生產2米以上板材的連續機組。

2.連續制板成型工藝過程

（1）下薄膜開卷　在牽引作用下移動，樹脂從高位槽中流入配科桶。當與其他組分均勻混合后，經濾網過濾流至下薄膜。樹脂膠液在刮刀的作用下，在薄膜上形成一層均勻的膠液層。涂好膠液的薄膜繼續移動，進入沉降室。無捻粗紗，通過四輥切割機切成定長纖維后，通過吹風口變為松散狀自由落撒在膠液層上，形成均勻的短切纖維氈。為了增加氈的強度和防止短切纖維牽動，在氈上應鋪置數條縱向連續纖維。

（2）覆蓋上薄膜　在數排鋼絲刷的作用下，經過幾道壓輥和刮板，纖維氈被樹脂浸漬并排除其中的氣泡而形成夾層玻璃氈預浸帶——“夾芯帶”。“夾芯帶”移動經過成型模板，逐漸形成所要求的波紋。在波紋預成型后，經裝有紅外燈輻射加熱的預熱爐，使其預熱后進入穩型固化區。穩型固化區設有三段加熱爐。經穩型固化后，由卷取機構將上、下覆蓋的薄膜收回，供下次重復使用。制品的水平運動是由牽引來完成的。最后由橫向切割裝置和縱向切割裝置將連續的波板割成一定長度和寬度的制品。

3.連續制板成型工藝原材料及參數

（1）原材料的選擇　原材料選擇主要根據產品的使用要求而定，根據國內情況，通用型波形板多采用191#不飽和聚酯和中堿玻璃纖維；透明波板多采用195#不飽和聚酯樹脂及無堿玻璃纖維。玻璃纖維浸潤劑多采用增強型浸潤劑。

（2）膠液的參考配方　生產玻璃鋼波形板的參考配方如下（質量比）：

191#不飽和聚酯樹脂　　　　　　　100份

50%過氧化環己酮的二丁酯糊　　　1～2份

50%過氧化二苯甲酰的二丁酯糊　　1～2份

1%萘酸鈷的苯乙烯溶液　　　　　　0.3～1份

顏料糊　　　　　　　　　　　　　0.2份

為改善產品表面的耐磨損性能和抗老化性能，在制品的表面附上一層0.20mm左右的膠衣樹脂。

（3）固化溫度的確定　對不飽和聚酯樹脂而言，不同的配方，應采用不同的固化制度。在生產之前要做出不同樹脂的放熱固化曲線，供確定固化溫度時參考，就191#不飽和聚酯樹脂的配方而言，采用80～90℃為宜。一般分三段溫度區加以控制。

（4）固化爐的加熱方式　在第一段爐中，由于樹脂受熱后有大量的可燃氣體逸出，為避免火災，一般不采用電阻絲加熱，而采用電熱管或蒸汽加熱比較安全。爐體上部應有排風除塵設備。后兩段可采用強制循環熱空氣加熱，以保證爐內溫度場均勻。