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玻璃钢的成型工艺

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楼主
发表于 2007-8-21 10:01 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
无机玻璃钢成型工艺
          (表面有花纹的异形制品)
目  录
一.  成型工艺选择
二.  模具
三.  成型原理及分析
四.  原材料的选择
五.  提高抗水性措施
六.  抗膨胀和抗变形措施
七.  抗返潮和反卤措施
八.  抗泛霜措施
九.  提高稳定性和抗开裂措施
十.  增强材料
十一. 原料配制
十二. 抗压强度分析
十三. 产品养护
一. 成型工艺选择
对模成型,即手工糊制,对模加压成型。
在阴模上糊制大部分厚度,在阳模上糊制小部分厚度,合模加压成型。
二. 模具
    阴模:硅胶软模外加FRP或FRIM固定。
    阳模:FRP
三. 成型原理及分析
  在FRIM体系中,反应产物有三个:
1.    5?1?8分子团
重要的稳定的结晶相,是构成FRIM的基本产物,是强度的保证。
2.        3?1?8分子团
不稳定相,对强度不利。
3.        氢氧化镁
中间过渡相,对强度不利。
  
反应可分为五个时期:
1.        诱导前期
放热快,可持续5~10分钟,达到最大速率。
2.        诱导期
放热率降低,反应减慢,可持续几小时。
3.        加速期
放热率增长,反应加快,重新达到最大植。
4.        中间期
放热率随时间延长而降低。
5.  受控期
      放热率逐渐稳定。
  也可视为六个阶段:
  溶解阶段、胶化阶段、凝胶阶段、再结晶阶段、干燥阶段、碳化阶段。
四.原料选择
  1.氧化镁
    选用煅烧菱镁矿而获得的轻烧粉,而不是煅烧白云石获得的灰粉。
    目前市场上的氧化镁有三种:
    氧化镁含量75%,又称75粉
    氧化镁含量80%,又称80粉
    氧化镁含量85%,又称85粉
    最好选用80粉或85粉,含量大于90%的氧化镁是化工原料,不好选用。
    选择氧化镁时,可按照以下标准:
①    细度越细越好,最低细度不小于170目,最好选用190~200目的产品;
②    活性氧化镁的含量应适中,一般为60%左右;
③    过烧氧化镁含量应小于3%;
④    氧化钙含量应小于2%;
⑤    三氧化二铁含量应小于1.5%;
⑥    氧化镁自出厂之日起,储运期不超过4个月,最好在3个月以内。
注意:
①    所购买的氧化镁要避免和空气接触;
②    可采用简易测定方法“水合测定法”测定氧化镁的活性含量。
  
2. 氯化镁
    国内的氯化镁主要有两个来源:
①    沿海地区的盐场副产品,称卤片,黄色片状,氯化镁含量为45%左右;
②    青海湖产品,称卤块,白色颗粒状或块状,氯化镁含量为44%~45%。
氯化镁选材标准:
①    氯化镁含量不小于44%;
②    氯化钠含量不大于1%,氯化钠和氯化钾总含量不大于2%;
③    氯化钙含量不大于1%;
④    硫酸镁含量不大于3%。
3. 填料(其中百分数以氧化镁为基数)
    活性填充料是仅次于氧化镁和氯化镁溶液的第三大材料,可有效的改善FRIM的性能和降低成本。下面有几种选择:
    选择一:
    2%多磷酸钠 + 3%硅灰 + 6%粉煤灰,采用“预搅拌工艺”。此法可有效降低变形性、提高FRIM的抗水性、降低成本,但有一个缺点,就是产品成黑色,如果对颜色不做过多要求,可采用此方法。
    选择二:
   2%多磷酸钠 + 3%硅灰 +5%漂珠,可有效降低产品密度,增强抗水性,降低变形性,产品为白色。所谓漂珠,就是从火力发电厂的粉煤灰中提取的空心铝硅玻璃体,市场上漂珠有供不应求的状况,价格不便宜,而且质量普遍不高。如果漂珠来源稳定,质量可靠而且价格合理,可选用此方法。
    选择三:
    收购FRP厂切割下的FRP边角料,研磨成粉,加入量为6%左右。可有效提高FRIM的强度,降低成本。目前FRP厂的边角料大部分是交钱请垃圾回收站处理,因此,收购FRP边角料,可降低成本。
    选择四:
    将自厂在生产中产生的废料和报废产品打碎,研磨成粉,细度为用0.8毫米方孔筛筛余率不超过5%。可以提高产品强度、耐水性能。
  
五.提高抗水性措施
    FRIM的抗水性一般用软化系数K来衡量:
                K = P1 / P0
    其中P1指浸水48小时后的抗弯强度,P0指浸水前的软化系数,软化系数K应小于1,最大值为1,也有大于1的特殊情况。国标JC646—1996中合格品的软化系数定为0.7,不过,很多生产厂家达不到这个要求。
    增强抗水性的措施:
①    氧化镁的活性要适中,太大会降低抗水性;
②    氧化镁的细度应越细越好;
③    在“填料”节中已提到,“选择一和选择二”可提高FRIM抗水性;
④    若抗水性达不到要求,可添加脲醛树脂或正磷酸盐来提高抗水性。最好不要采用磷酸作为抗水剂,因为磷酸会使固化时间延长,影响生产效率。
  
六. 抗膨胀和抗变形措施
    FRIM在固化过程中,体积膨胀,这是其固有的特性,28天的线膨胀率为0.06%,120天的膨胀率为

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沙发
 楼主| 发表于 2007-8-21 10:02 | 只看该作者
0.12%,120~150天才稳定。
    抗膨胀措施:
①    养护期避免潮湿养护;
②    加入砂、石料。
抗变形措施:
①    控制原料中氧化钙和过烧氧化镁的含量,已在前面提及;
②    控制原料中三氧化二铁的含量,非常重要;
③    前面“填料”节中选择一和选择二已可降低变形性;
④    MgO/MgCl2分子比控制好;
⑤    采用“预水化工艺” ;
⑥    加入调热剂水杨酸或酒石酸;
⑦    养护温度最好控制在18~25℃自然养护,若加热养护,温度不可以大于50℃(加热配料法除外);
⑧    可将产品设计成带翻边或异形或加大厚度或加入预埋件;
⑨    料的搅拌一定要均匀,不可产生夹生料,最好使用剪切式搅拌机搅拌。

七.抗返潮和反卤措施
  返潮看似出水,实为吸水。FRIM中残存的MgCl2会吸附空气中的水蒸汽形成水,而水又将FRIM中的氢氧根离子吸收变成黏性的碱溶液称为返卤。
  措施:
①    将成型的产品用涤纶薄膜覆盖上;
②    将产品放在桌子上或架子上,不要放在地面上,因为地面空气的湿度比空中的湿度大;
③    加入添加剂,在抗水性添加剂中已提到,其实,产品能做到防水也就基本上解决了返潮和返卤;
④    浸渍疏水材料(成本高)。
  
八.抗泛霜措施
    FRIM在不同时期,会泛不同的霜,有氯化钠霜、水氯镁石霜、5?1?8霜、1?1?2?6霜。
    措施:
①    调整好原料配比
②    加入添加剂;
③    选择最佳养护制度。
实际上,同过填料和其它添加剂的加入,已能将FRIM的毛细孔封闭,也能解决泛霜。

九. 提高稳定性和抗开裂措施
    产品合格标准:自然养护条件下,试饼7天内不开裂,视为稳定性合格,或28天后,浸入室温水中,试饼3天内不开裂,也视为稳定性合格。
  提高稳定性措施:
①    原料的选择控制上,前面已经提到;
②    MgO/MgCl2分子比为10左右,可以为13左右,有利于强度;
③    加入添加剂,如柠檬酸。
④    搅拌要均匀,使用剪切式切割机,避免夹生料的产生。

十.增强材料
    选择① 0.2MM或0.4MM大孔眼玻纤布,或粗纱,用量为氧化镁的4%左右;
    选择② 用锯沫、竹纤维等。

十一.原料配制
MgO/MgCl2/H2O比例:
MgO/MgCl2/H2O应采用较高的分子比,例如12:1:18,以利于产生5?1?8相分子团。
氧化镁的“预水化工艺”:
预水化可提高产品的耐水性、抗变形性和强度。
MgCl2溶液(卤水)的配制:
制品的防潮性与卤水的加入量及卤水的浓度有很大关系,应控制卤水的波美度在20°至30°之间,不可大于30°,通常为27°。可按照卤片:水=55:45配制,此时波美度在27°左右,若低于27°,加些MgCl2,反之加水,调到需要的浓度。也可根据公式144.3/(144.3±波美度)来计算卤水浓度。水灰H2O/MgCl2质量比的标准定位为0.37,但实际上,为了方便操作,通常作到0.85,延长了固化时间,最好做到0.5~0.7。
FRIM浆料的配制:
FRIM的用液量即MgCl2溶液(卤水)的用量。配料时,卤水可按照氧化镁的60~70%加入,要“先粗加,后微调”,以方便操作为佳(操作要先搅拌后再用)。在微调时,注意卤水不可多加,否则再加氧化镁就会造成比例失调。因此,微调特别敏感,要控制好。冬天增加卤水用量,夏天减少卤水用量。FRIM的稠度可用锥形稠度仪来测试,当H值在18±1MM时,FRIM的稠度定为标准稠度,但是在实际生产中,通常把稠度控制在标准稠度的1.1~1.2倍。
FRIM浆料在混合搅拌后,形成了一种粘稠的浆料:
①    1h后胶化,有触变性,便于操作,使表面具有平顺性;
②    2h后,出现了5?1?8相特征,稠度增加;
③    15h内稳定增长,此后转慢;
④    20h固化后,成为白色均匀,具有光泽的人造石,具备一定的强度。

室温配料、室温固化周期太长,可采用“加热配料法”减少固化周期。

十二.抗压强度分析
  在FRIM成型以后的前3天,MgO/MgCl2分子比比H2O/MgCl2分子比影响大,更为重要,MgO/MgCl2分子比的增大有利于FRIM的强度,但是FRIM浆料的稠度也会增大,所以要以有利于糊制为主;而7天后,H2O/MgCl2分子比比MgO/MgCl2分子比影响大,更为重要,H2O/MgCl2分子比越大,FRIM的毛细孔径也就越大。因此,3天前,FRIM的强度首先取决于相组成,其次取决于孔结构,而7天后,FRIM的强度首先取决于孔结构,其次取决于相组成。

十三.产品养护
①    自然养护,冬天不能低于15℃;
②    加温养护,温度不能大于50℃;
③    控制好空气湿度,勿干燥勿潮湿,湿度适中,地面勿洒水;
④    养护时,产品最好防在桌子或架子上,不要放在地面上。
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