復(fù)合材料成型工藝是復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)和條件。隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，復(fù)合材料工業(yè)得到迅速發(fā)展，一些成型工藝日臻完善，新的成型方法不斷涌現(xiàn)，目前聚合物基復(fù)合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業(yè)生產(chǎn)，如：

 

(1)手糊成型工藝--濕法鋪層成型法;

 

(2)噴射成型工藝;

 

(3)樹脂傳遞模塑成型技術(shù)(RTM技術(shù));

 

(4)袋壓法(壓力袋法)成型;

 

(5)真空袋壓成型;

 

(6)熱壓罐成型技術(shù);

 

(7)液壓釜法成型技術(shù);

 

(8)熱膨脹模塑法成型技術(shù);

 

(9)夾層結(jié)構(gòu)成型技術(shù);

 

(10)模壓料生產(chǎn)工藝;

 

(11)ZMC模壓料注射技術(shù);

 

(12)模壓成型工藝;

 

(13)層合板生產(chǎn)技術(shù);

 

(14)卷制管成型技術(shù);

 

(15)纖維纏繞制品成型技術(shù);

 

(16)連續(xù)制板生產(chǎn)工藝;

 

(17)澆鑄成型技術(shù);

 

(18)拉擠成型工藝;

 

(19)連續(xù)纏繞制管工藝;

 

(20)編織復(fù)合材料制造技術(shù);

 

(21)熱塑性片狀模塑料制造技術(shù)及冷模沖壓成型工藝;

 

(22)注射成型工藝;

 

(23)擠出成型工藝;

 

(24)離心澆鑄制管成型工藝;

 

(25)其它成型技術(shù)。

 

視所選用的樹脂基體材料的不同，上述方法分別適用于熱固性和熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)，有些工藝兩者都適用。復(fù)合材料制品成型工藝特點(diǎn)：與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點(diǎn)：(1)材料制造與制品成型同時(shí)完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此在選擇材料、設(shè)計(jì)配比、確定纖維鋪層和成型方法時(shí)，都必須滿足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。(2)制品成型比較簡(jiǎn)便 一般熱固性復(fù)合材料的樹脂基體，成型前是流動(dòng)液體，增強(qiáng)材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它 材料簡(jiǎn)單的多，對(duì)于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)。一、接觸低壓成型工藝接觸低壓成型工藝 的特點(diǎn)是以手工鋪放增強(qiáng)材料，浸清樹脂，或用簡(jiǎn)單的工具輔助鋪放增強(qiáng)材料和樹脂。接觸低壓成型工藝的另一特點(diǎn)，是成型過程中不需要施加成型壓力(接觸成型)，或者只施加較低成型壓力(接觸成型后施加0.01～0.7MPa壓力，最大壓力不超過2.0MPa)。接觸低壓成型工藝過程，是先將材料在陰模、陽模或?qū)δＩ现瞥稍O(shè)計(jì)形狀，再通過加熱或常溫固化，脫模后再經(jīng)過輔助加工而獲得制品。屬于這類成型工藝的有手糊成型、噴射成型、袋壓成型、樹脂傳遞模塑成型、熱壓罐成型和熱膨脹模塑成型(低壓成型)等。其中前兩種為接觸成型。接觸低壓成型工藝中，手糊成型工藝是聚合物基復(fù)合材料生產(chǎn)中最先發(fā)明的，適用范圍最廣，其它方法都是手糊成型工藝的發(fā)展和改進(jìn)。接觸成型工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣，投資少，見效快。根據(jù)近年來的統(tǒng)計(jì)，接觸低壓成型工藝在世界各國復(fù)合材料工業(yè)生產(chǎn)中，仍占有很大比例，如美國占35%，西歐占25%，日本占42%，中國占75%。這說明了接觸低壓成型工藝在復(fù)合材料工業(yè)生產(chǎn)中的重要性和不可替代性，它是一種永不衰落的工藝方法。但其最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品重復(fù)性差等。

 

 

 

1、原材料接觸低壓成型的原材料有增強(qiáng)材料、樹脂和輔助材料等。

 

(1)增強(qiáng)材料

 

接觸成型對(duì)增強(qiáng)材料的要求：

 

①增強(qiáng)材料易于被樹脂浸透;

 

②有足夠的形變性，能滿足制品復(fù)雜形狀的成型要求;

 

③氣泡容易扣除;

 

④能夠滿足制品使用條件的物理和化學(xué)性能要求;

 

⑤價(jià)格合理(盡可能便宜)，來源豐富。

 

用于接觸成型的增強(qiáng)材料有玻璃纖維及其織物，碳纖維及其織物，芳綸纖維及其織物等。

 

(2)基體材料

 

接觸低壓成型工藝對(duì)基體材料的要求：

 

①在手糊條件下易浸透纖維增強(qiáng)材料，易排除氣泡，與纖維粘接力強(qiáng);

 

②在室溫條件下能凝膠，固化，而且要求收縮小，揮發(fā)物少;

 

③粘度適宜：一般為0.2～0.5Pa·s，不能產(chǎn)生流膠現(xiàn)象;

 

④無毒或低毒;

 

⑤價(jià)格合理，來源有保證。

 

生產(chǎn)中常用的樹脂有：不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，有進(jìn)也用酚醛樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂，聚酰亞胺樹脂等。

 

(3)輔助材料

 

接觸成型工藝中的輔助材料，主要是指填料和色料兩類，而固化劑、稀釋劑、增韌劑等，歸屬于樹脂基體體系。

 

2、模具及脫模劑

 

(1)模具

 

模具是各種接觸成型工藝中的主要設(shè)備。模具的好壞，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，必須精心設(shè)計(jì)制造。

 

設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須綜合考慮以下要求：

 

①滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度要求，模具尺寸精確、表面光滑;

 

②要有足夠的強(qiáng)度和剛度;

 

③脫模方便;

 

④有足夠的熱穩(wěn)定性;

 

⑤重量輕、材料來源充分及造價(jià)低。

 

模具構(gòu)造

 

接觸成型模具分為：陰模、陽模和對(duì)模三種，不論是哪種模具，都可以根據(jù)尺寸大小，成型要求，設(shè)計(jì)成整體或拼裝模。

 

模具材料

 

造反模具材料時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：

 

①能夠滿足制品的尺寸精度，外觀質(zhì)量及使用壽命要求;

 

②模具材料要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證模具在使用過程中不易變形和損壞;

 

③不受樹脂侵蝕，不影響樹脂固化;

 

④耐熱性好，制品固化和加熱固化時(shí)，模具不變形;

 

⑤容易制造，容易脫模;

 

⑥晝減輕模具重量，方便生產(chǎn);

 

⑦價(jià)格便宜，材料容易獲得。能用作手糊成型模具的材料有：木材，金屬，石膏，水泥，低熔點(diǎn)金屬，硬質(zhì)泡沫塑料及玻璃鋼等。

 

脫模劑基本要求：

 

1.不腐蝕模具，不影響樹脂固化，對(duì)樹脂粘接力小于0.01MPa;

 

②成膜時(shí)間短，厚度均勻，表面光滑;

 

③使用安全，無毒害作用;

 

④耐熱、能以受加熱固化的溫度作用;

 

⑤操作方便，價(jià)格便宜。

 

接觸成型工藝的脫模劑主要有薄膜型脫模劑、液體脫模劑和油膏、蠟類脫模劑。

 

手糊成型工藝

 

手糊成型的工藝流程如下：

 

(1)生產(chǎn)準(zhǔn)備

 

場(chǎng)地 手糊成型工作場(chǎng)地的大小，要根據(jù)產(chǎn)品大小和日產(chǎn)量決定，場(chǎng)地要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度應(yīng)保持在15～35℃之間，后加工整修段，要設(shè)有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。

 

模具準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

 

樹脂膠液配制 配制時(shí)，要注意兩個(gè)問題：

 

①防止膠液中混入氣泡;

 

②配膠量不能過多，每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。

 

增強(qiáng)材料準(zhǔn)備 增強(qiáng)材料的種類和規(guī)格按設(shè)計(jì)要求選擇。

 

(2)糊制與固化

 

鋪層糊制 手工鋪層糊制分濕法和干法兩種：

 

①干法鋪層 用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)學(xué)好料(布)按樣板裁剪成壞料，鋪層時(shí)加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上，并注意排除層間氣泡，使密實(shí)。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。

 

②濕法鋪層 直接在模具上將增強(qiáng)材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，扣除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層。濕法鋪層又分為膠衣層糊制和結(jié)構(gòu)層糊制。

 

手糊工具

 

手糊工具對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。有羊毛輥、豬鬃輥、螺旋輥及電鋸、電鉆、打磨拋光機(jī)等。

 

固化 制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段：從凝膠到三角化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50%～70%(巴柯爾硬性度為15)，可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化1～2周才能使制品具有力學(xué)強(qiáng)度，稱熟化，其固化度達(dá)85%以上。加熱可促進(jìn)熟化過程，對(duì)聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h，對(duì)環(huán)氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150℃以內(nèi)。加熱固化方法很多，中小型制品可在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可采用模內(nèi)加熱或紅外線加熱。

 

(3)脫模和修整

 

脫模 脫模要保證制品不受損傷。脫模方法有如下幾種：

 

①頂出脫模 在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，將制品頂出。

 

②壓力脫模 模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水(0.2MPa)壓入模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。

 

③大型制品(如船)脫模 可借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。

 

④復(fù)雜制品可采用手工脫模方法 先在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續(xù)糊制到設(shè)計(jì)厚度，固化后很容易從模具上脫下來。

 

修整 修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種缺陷修補(bǔ)。

 

①尺寸修整 成型后的制品，按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余部分;

 

②缺陷修補(bǔ) 包括穿孔修補(bǔ)，氣泡、裂縫修補(bǔ)，破孔補(bǔ)強(qiáng)等。

 

(1)噴射成型工藝原理及優(yōu)缺點(diǎn)噴射成型工藝是將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時(shí)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(dāng)沉積到一定厚度時(shí)，用輥輪壓實(shí)，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。噴射成型的優(yōu)點(diǎn)：

 

①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本;

 

②生產(chǎn)效率比手糊的高2～4倍;

 

③產(chǎn)品整體性好，無接縫，層間剪切強(qiáng)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(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。

 

其缺點(diǎn)為：①樹脂含量高，制品強(qiáng)度低;

 

②產(chǎn)品只能做到單面光滑;

 

③污染環(huán)境，有害工人健康。

 

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

 

(2)生產(chǎn)準(zhǔn)備

 

場(chǎng)地 噴射成型場(chǎng)地除滿足手糊工藝要求外，要特別注意環(huán)境排風(fēng)。根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，操作間可建成密閉式，以節(jié)省能源。

 

材料準(zhǔn)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(zhǔn)備

 

準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

 

(3)噴射成型工藝控制

 

噴射工藝參數(shù)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(dāng)樹脂粘度為0.2Pa·s，樹脂罐壓力為0.05～0.15MPa時(shí)，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，噴槍與模具的距離為350～400mm。改變距離，要高速噴槍夾角，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(yīng)注意事項(xiàng)：

 

①環(huán)境溫度應(yīng)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(jī)系統(tǒng)內(nèi)不允許有水分存在，否則會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)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(diào)整氣壓，控制樹脂和玻纖含量;

 

⑤噴槍要均勻移動(dòng)，防止漏噴，不能走弧線，兩行之間的重疊富庶小于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(shí)，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(jìn)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(jī)用完后要立即清洗，防止樹脂固化，損壞設(shè)備。

 

樹脂傳遞模塑成型樹脂傳遞模塑成型簡(jiǎn)稱RTM(Resin Transfer Molding)。RTM起始于50年代，是手糊成型工藝改進(jìn)的一種閉模成型技術(shù)，可以生產(chǎn)出兩面光的制品。在國外屬于這一工藝范疇的還有樹脂注射工藝(Resin Injection)和壓力注射工藝(Pressure Infection)。RTM的基本原理是將玻璃纖維增強(qiáng)材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強(qiáng)材料，然后固化，脫模成型制品。

 

 

 

(1)RTM工藝及設(shè)備

 

成型工藝 RTM全部生產(chǎn)過程分11道工序(如圖)，各工序的操作人員及工具、設(shè)備位置固定，模具由小車運(yùn)送，依次經(jīng)過每一道工序，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。模具在流水線上的循環(huán)時(shí)間，基本上反映了制品的生產(chǎn)周期，小型制品一般只需十幾分鐘，大型制品的生產(chǎn)周期可以控制在1h以內(nèi)完成。

 

成型設(shè)備 RTM成型設(shè)備主要是樹脂壓注機(jī)和模具。

 

①樹脂村注機(jī) 樹脂壓注機(jī)由樹脂泵、注射槍組成。樹脂泵是一組活塞式往復(fù)泵，最上端是一個(gè)空氣動(dòng)力泵。

 

②模具 RTM模具分玻璃鋼模、玻璃鋼表面鍍金屬模和金屬模3種。玻璃鋼模具容易制造，價(jià)格較低，聚酯玻璃鋼模具可使用2000次，環(huán)氧玻璃鋼模具可使用4000次。表面鍍金屬的玻璃鋼模具可使用10000次以上。金屬模具在RTM工藝中很少使用，一般來講，RTM的模具費(fèi)僅為SMC的2%～16%。

 

(2)RTM原材料

 

RTM用的原材料有樹脂體系、增強(qiáng)材料和填料。

 

樹脂體系 RTM工藝用的樹脂主要是不飽和聚酯樹脂。

 

增強(qiáng)材料 一般RTM的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維，其含量為25%～45%(重量比);常用的增強(qiáng)材料有玻璃纖維連續(xù)氈、復(fù)合氈及方格布。

 

填料 填料對(duì)RTM工藝很重要，它不僅能降低成本，改善性能，而且能在樹脂固化放熱階段吸收熱量。常用的填料有氫氧化鋁、玻璃微珠、碳酸鈣、云母等。其用量為20%～40%。

 

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統(tǒng)稱為低壓成型工藝。

 

(1)袋壓法

 

袋壓成型是將手糊成型的未固化制品，通過橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力，使制品在壓力下密實(shí)，固化。

 

(2)熱壓釜和液壓釜法

 

熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內(nèi)，通過壓縮氣體或液體對(duì)未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化成型的一種工藝。(3)熱膨脹模塑法

 

 

 

熱膨脹模塑法是用于生產(chǎn)空腹、薄壁高性能復(fù)合材料制品的一種工藝。其工作原理是采用不同膨脹系數(shù)的模具材料，利用其受熱體積膨脹不同產(chǎn)生的擠壓力，對(duì)制品施工壓力。熱膨脹模塑法的陽模是膨脹系數(shù)大的硅橡膠，陰模是膨脹系數(shù)小的金屬材料，手糊未固化的制品放在陽模和陰模之間。加熱時(shí)由于陽、陰模的膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生巨大的變形差異，使制品在熱壓下固化。

 

二、夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

 

夾層結(jié)構(gòu)一般是由三層材料制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合材料的上下面層是高強(qiáng)度、高模量材料，中間層是較厚的輕質(zhì)材料，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再復(fù)合。采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量，以梁板構(gòu)件為例，在使用過程中，一要滿足強(qiáng)度要求，二要滿足剛度的需要，玻璃鋼材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿足強(qiáng)度要求時(shí)，撓度往往很大，如果按允許撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則強(qiáng)度大大超過，造成浪費(fèi)。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能合理的解決這一矛盾。這也是夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因。

 

1、玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點(diǎn)

 

根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類和形式不同，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)分為：泡沫夾層結(jié)構(gòu)，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，梯形板夾層結(jié)構(gòu)，矩形夾層結(jié)構(gòu)和圓形夾層結(jié)構(gòu)。

 

(1)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)

 

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮(面板)，泡沫塑料做夾芯層，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機(jī)尾翼、保溫通風(fēng)管道及樣板等。

 

(2)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

 

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料(玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等)做夾芯層。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的重量輕，強(qiáng)度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達(dá)罩、反射面、冷藏車地板及箱體結(jié)構(gòu)等。

 

(3)梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu)

 

這種帶頭作用層結(jié)構(gòu)的面板(蒙皮)為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結(jié)構(gòu)方向性強(qiáng)，僅適用于做高強(qiáng)平板，不宜用于彎曲形狀的制品。

 

(4)圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)

 

它是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環(huán)做夾芯層。這種夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是芯材耗量少，強(qiáng)度比較高，平板受力無方向性，最適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板材，具有遮擋少、透光率高的特點(diǎn)。

 

三、模壓成型工藝模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)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(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對(duì)模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。

 

模壓成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：

 

①生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn);

 

②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好;

 

③表面光潔，無需二次修飾;

 

④能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品;

 

⑤因?yàn)榕可a(chǎn)，價(jià)格相對(duì)低廉。

 

模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：

 

 

 

①纖維料模壓法

 

是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內(nèi)，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。該方法簡(jiǎn)便易行，用途廣泛。根據(jù)具體操作上的不同，有預(yù)混料模壓和預(yù)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它織物，如麻布、有機(jī)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(fù)合材料制品。

 

③織物模壓法

 

將預(yù)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(fù)合材料制品。

 

④層壓模壓法

 

將預(yù)浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。

 

⑤纏繞模壓法

 

將預(yù)浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布(帶)，通過專用纏繞機(jī)提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進(jìn)行加溫加壓成型復(fù)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(yù)成型坯料模壓法

 

先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)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粘結(jié)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(yù)浸物料、預(yù)混物料，也可以是坯料。當(dāng)前所用的模壓料品種主要有：預(yù)浸膠布、纖維預(yù)混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。

 

四、層壓及卷管成型工藝

 

1、層壓成型工藝

 

層壓成型是將預(yù)浸膠布按照產(chǎn)品形狀和尺寸進(jìn)行剪裁、疊加后，放入兩個(gè)拋光的金屬模具之間，加溫加壓成型復(fù)合材料制品的生產(chǎn)工藝。它是復(fù)合材料成型工藝中發(fā)展較早、也較成熟的一種成型方法。該工藝主要用于生產(chǎn)電絕緣板和印刷電路板材?，F(xiàn)在，印刷電路板材已廣泛應(yīng)用于各類收音機(jī)、電視機(jī)、電話機(jī)和移動(dòng)電話機(jī)、電腦產(chǎn)品、各類控制電路等所有需要平面集成電路的產(chǎn)品中。

 

2、卷管成型工藝

 

卷管成型工是用預(yù)浸膠布在卷管機(jī)上熱卷成型的一種復(fù)合材料制品成型方法，其原理是借助卷管機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中，借助輥筒與芯模之間的摩擦力，將膠布連續(xù)卷到芯管上，直到要求的厚度，然后經(jīng)冷輥冷卻定型，從卷管機(jī)上取下，送入固化爐中固化。管材固化后，脫去芯模，即得復(fù)合材料卷管。

 

五、纏繞成型工藝

 

纏繞成型工藝是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維(或布帶、預(yù)浸紗)按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。根據(jù)纖維纏繞成型時(shí)樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。

 

(1)干法纏繞

 

干法纏繞是采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預(yù)浸紗(或帶)是專業(yè)生產(chǎn)，能嚴(yán)格控制樹脂含量(精確到2%以內(nèi))和預(yù)浸紗質(zhì)量。因此，干法纏繞能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量。干法纏繞工藝的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min，纏繞機(jī)清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點(diǎn)是纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，故投資較大此外，干法纏繞制品的層間剪切強(qiáng)度較低。

 

(2)濕法纏繞

 

濕法纏繞是將纖維集束(紗式帶)浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。

 

(3)半干法纏繞

 

半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去，與干法相比，省卻了預(yù)浸膠工序和設(shè)備;與濕法相比，可使制品中的氣泡含量降低。

 

六、連續(xù)成型工藝

 

根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，連續(xù)成型工藝分為連續(xù)拉擠成型工藝、連續(xù)纏繞成型工藝和連續(xù)制板工藝三種。

 

連續(xù)纏繞成型工藝

 

主要用于生產(chǎn)不同口徑的玻璃鋼管和罐身。連續(xù)纏繞機(jī)的特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度低、節(jié)省原材料、減少芯模數(shù)量等，但這種工藝技術(shù)含量高、設(shè)備投資大、變徑難度大。另一種工藝是將塑料管擠出技術(shù)和纖維纏繞工藝相結(jié)合，塑料內(nèi)襯玻璃鋼管，擠出的塑料管同時(shí)起到芯模和防腐內(nèi)襯兩個(gè)作用。

 

拉擠成型工藝

 

主要用于生產(chǎn)各種玻璃鋼型材，如玻璃鋼棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及異形斷面型材等。目前最大的拉擠成型機(jī)，可以生產(chǎn)斷面為800mm×800mm的空腹玻璃鋼型材。新型拉擠成型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如RIM拉擠成型機(jī)，彎曲形型材拉擠工藝等。

 

連續(xù)制板工藝

 

主要是用玻璃纖氈、布為增強(qiáng)材料，連續(xù)不斷地生產(chǎn)各種規(guī)格平板，波紋板和夾層結(jié)構(gòu)板等。

 

拉擠成型工藝

 

拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實(shí)體型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材(門窗型材、葉片等)等。

 

七、熱塑性復(fù)合材料成型工藝

 

熱塑性復(fù)合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)各種熱塑性樹脂的總稱，國外稱FRTP(Fiber Rinforced Thermo Plastics)。由于熱塑性樹脂和增強(qiáng)材料種類不同，其生產(chǎn)工藝和制成的復(fù)合材料性能差別很大。

 

(1)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

 

①注射成型工藝;

 

②擠出成型工藝;

 

③離心成型工藝。

 

(2)連續(xù)纖維增強(qiáng)及長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

 

①預(yù)浸料模壓成型;

 

②片狀模塑料沖壓成型;

 

③片狀模塑料真空成型;

 

④預(yù)浸紗纏繞成型;

 

⑤拉擠成型。

 

八、其它成型工藝

 

聚合物基復(fù)合材料的其它成型工藝，主要指離心成型工藝、澆鑄成型工藝、彈性體貯存樹脂成型工藝(ERM)、增強(qiáng)反應(yīng)注射成型工藝(RRIM)等。

 

1、離心成型工藝

 

離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中，主要是用于制造管材(地埋管)，它是將樹脂、玻璃纖維和填料按一定比例和方法加入到旋轉(zhuǎn)的模腔內(nèi)，依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使物料擠壓密實(shí)，固化成型。

 

2、澆注成型工藝

 

澆注成型主要用于生產(chǎn)無纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制品，如人造大理石，鈕扣、包埋動(dòng)、植物標(biāo)本、工藝品、錨桿固定劑、裝飾板等。

 

3、彈性體貯樹脂模塑成型技術(shù)

 

彈性體貯樹脂模塑成型(Elastic Reservir Molding, ERM)是80年代在歐美出現(xiàn)的新工藝，它是用柔性材料(開孔聚氨酯泡沫塑料)作為芯材并滲入樹脂糊。這種滲有樹脂糊的泡沫體留在成型好的ERM材料中間，泡沫體使ERM制成的產(chǎn)品密度降低，沖擊強(qiáng)度和剛度提高，故可稱為壓制成型的夾層結(jié)構(gòu)制品。

 

4、增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑技術(shù)

 

增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑工藝(Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM)是利用高壓沖擊來混合兩種單體物料及短纖維增強(qiáng)材料，并將其注射到模腔內(nèi)，經(jīng)快速固化反應(yīng)形成制品的一種成型方法。如果不用增強(qiáng)材料，則稱為反應(yīng)注射模塑(ReactionInjection Moling, RIM)。采用連續(xù)纖維增強(qiáng)時(shí)，稱為結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑(Structure Reaction Injection Molding, SRIM)。