玻璃钢手糊成型工艺

玻璃钢手糊成型工艺

（一）模具的选择： (3)

1、模具材料的选择： (3)

2、模具结构形式选择： (4)

（二）脱模剂的选择和使用 (4)

（三）粘结剂的选择 (5)

（四）增强材料的选择 (5)

（五）辅助材料的选择 (6)

（一）模子的准备 (7)

（二）原材料的准备 (7)

（三）装饰层的制造 (8)

（四）玻璃钢层的制造 (8)

（五）骨材的糊制 (8)

（六）金属元件的嵌接 (9)

（七）固化及热处理 (9)

（八）脱模及加工 (9)

（九）装饰及修饰 (9)

（十）常见不正常现象及消除办法 (10)

三、安全注意事项 (11)

四、参考数据 (12)

（一）聚酯玻璃钢卧式圆形贮罐壁厚参考表 (12)

（二）聚酯玻璃钢立式圆形贮罐壁厚参考表 (13)

（三）聚酯玻璃钢管壁厚参考表 (15)

（四）不同室温下引发剂H和促进剂E用量参考表 (16)

一、概述

玻璃钢是玻璃纤维增强塑料的习惯叫法，是一种新型工程材料。三十年代在美国出现后，到二次世界大战期间由于战争的需要才发展起来。战后逐渐转到了民用工业方面，并获得了迅速发展。

由于玻璃钢具有许多特殊优良的性能（如机械强度高、比重小、耐化学腐蚀、绝缘性能好等等）。因此被普遍应用于火箭、导弹、航空、造船、汽车、化工、电器以及一般民用等工农业部门中。

目前世界各国都非常重视研究和发展玻璃钢材料，迄今为止，人们不但研究试制成功各种各样有特殊性能的玻璃钢材料产品，而且研究成功各种各样的成型工艺。

手糊成型是最早使用的一种工艺方法。随着玻璃钢工业的迅速发展，尽管新的成型工艺不断涌现，但由于手糊成型具有投资少；无需复杂的专用设备和专门技术；可根据产品设计要求合理布置增强材料的数量和方向，可以局部随意加强；不受产品几何形状和尺寸限制，适合于大型产品和批量不大的产品的生产等特点，至今热仍被国内外普遍采用，在各国玻璃钢工业中仍占有重要地位。象我国这样人口众多的国家，在相当长的一段时间内，手糊成型仍将是发展玻璃钢工业的一种主要成型方法。

（一）模具的选择：

1、模具材料的选择：

手糊成型玻璃钢模具材料种类很多，常用的有木材、金属、玻璃钢、石膏、石蜡、红砂、硬质泡沫塑料、水泥等等。

木质模具制造周期短，制造比较容易，做成的模子也比较轻便，适用于一些中、小型制品和一些结构复杂而批量不大的产品。

金属模具：能磨光、电镀，抛光，因此能使玻璃钢制品获得光洁的表面，金属模使用寿命也较长，但制作复杂，造价较高，因此适用于一些较小型而批量较大的产品或表面要求较光滑的产品。

玻璃钢模具：制作简易，可以在木模或产品上直接糊制，但原材料成本较高，因此适用于一些中、小型而批量较大的产品。

石蜡模具：制作容易，可以在木模上浇铸制取，材料可以回收再用（脱模时把石蜡熔化），成本较低，适用于一些形状复杂难脱的小型制品。

石膏模具：制作容易，材料易得，造价低廉适用于一些形状简易的单件大型产品或一些几何形状复杂的小型单件产品（脱模时将模子打碎）。

红砂模具：制作方便（类似翻砂模型），材料易得且可以反复使用，造价低廉，特别适于大型产品，但模具表面必须用油漆等材料封闭（防止砂中水分蒸发，影响产品固化）。

硬质泡沫塑料模具：制作容易，可以在木模上或其他模具上浇铸制成，做成的模具非常轻便，适用于不需要脱模的实心产品，如螺旋浆，救生圈等。

水泥模具：制作方便、成本低廉，但表面粗糙，适用于一些几何形状不复杂、表面要求不高的产品。

其它类型材料的模具较少采用，故不细述。

2、模具结构形式选择：

模具结构形式大致分为：阴模、阳模、对模等三种，为了便于脱模，又往往将各类模具做成分解式的（即由几块品拼和而成，用螺钉或夹具固定成整体，脱模时拆去螺钉和夹具逐块脱模）。

阴模：可使产品获得光滑的外表面，因此适用于产品外表面要求较光，几何尺寸较准确的产品（如玻璃钢汽车车身、船体等等）。

阳模：能使产品获得光滑的内表面，适用于内表面几何尺寸要求较严的制品（如浴缸、电镀槽等）。

对模：能使制品两边都获得光滑的表面，产品的厚度也较易控制，适用于一些装配尺寸较严的制品（如安全帽，风机叶片等）。

此外，有些异形的产品很难脱模，可先在模子上糊两三层布，待其固化以后将其剥下来作为予制品，然后再这予制品上糊到所需要的厚度。

（二）脱模剂的选择和使用

脱模材料是玻璃钢成型中重要的辅助材料之一，如果选用不当，不仅会给施工带来困难，而且会使产品及模具受到损坏。

脱模材料的品种很多，而且又因选用的粘接剂而各有所别。常用的脱模剂可归纳为三大类：即薄膜型脱模材料、混合溶液性脱模剂和油膏，蜡类脱模剂。薄膜型脱模材料有：玻璃纸，涤纶薄膜，聚氯乙烯薄膜，聚氯乙醇薄膜等等，这类薄膜材料可按所需的尺寸裁剪好，然后用黄油或凡士林等将其粘在模具上，即可糊制。这类脱模材料只适用于一些几何形状简单的产品，如果产品的几何形状复杂则会因薄膜粘放得不平整而影响产品的质量和脱模效果。混合溶液性脱模剂有：聚乙烯醇溶液，聚丙烯酰胺溶液，硅橡胶溶液，聚苯乙烯溶液，过氯乙烯溶液等等。这类脱模剂可用毛刷或软质泡沫塑料将其均匀地涂在模具上，待溶剂挥发后即成均匀薄膜。油膏、蜡类脱模剂有：脱模上光蜡，汽车蜡，黄干油，凡士林等等。

经过实践证明脱模上光蜡以及NO2聚乙烯醇脱模剂和RA-1聚丙烯酰胺脱模剂是较为理想的脱模剂。后两种液体脱模剂的正确使用方法是：

1、先在汽车蜡抛光的模具上，均匀连续地涂上一层NO2或RA-1脱模剂，仃3～5分钟后检查有无流胶现象，如有流胶应随即用涂膜工具挡平。

2、涂膜工具一般用毛细而柔软的毛刷。最好是泡沫塑料或底纹笔，也可用气动喷枪喷涂。

3、脱模剂用量约为100～120g /㎡，一般在不漏涂的情况下，涂一次即可达到脱模要求，如需特殊需要也可涂二次。

4、脱模剂完全干透后，应随即上胶衣或进行成型操作，尤其是湿度大的阴雨天，干膜易吸湿反潮，影响树脂固化。在上第一次胶衣或树脂时，用力不宜过重、过猛，以免损坏膜层。

（三）粘结剂的选择

根据各种产品的特殊要求，粘结剂的种类亦各有所别，手糊成型则常选用不饱和聚脂树脂或环氧树脂作粘结剂。

环氧树脂具有粘结力强，固化收缩率低，其玻璃钢制品强度高等特点，但由于它的粘度高，工艺性能较差，价格贵，制品脆性也较大。此外，冷固化用胺类固化剂毒性较大，对人体刺激性也较强。

不饱和聚脂树脂的粘度小，浸渍性好，气泡易排除，胶凝时间可根据需要任意调节控制，具有环氧及其它树脂不可比拟的优良工艺性能。其玻璃钢制品韧性好，强度较高，成本低是冷固化成型中应用最广，用量最大的一种树脂。不足之处主要是固化收缩率较大，刚度不如环氧玻璃钢好。

（四）增强材料的选择

玻璃钢的增强材料是玻璃纤维及其制品（包括纱、毡、带、布、绢等）。目前国内用于玻璃钢的玻璃纤维，按照化学组成分，主要有两种：一种是含碱金属氧化物（R2O）小于0.5%的无碱纤维。这种纤维，碱金属氧化物含量少，电性能好，耐水性和耐弱碱性也较好，强度高，吸湿小，耐高温，但对酸性介质不稳定，耐酸性差，价格也贵。

另一种是含碱金属氧化物12±0.5%的中碱纤维，这种纤维由于含有较多的碱金属氧化物，电性能、耐水性和耐弱碱性均较无碱纤维差，强度比无碱纤维约低20%。但耐酸性好，原料来源广，价格约比无碱纤维低1/3。

玻璃纤维及其制品：主要有玻璃纤维纱、玻璃纤维毡、（包括表面毡）、玻璃纤维布、玻璃纤维编织带、玻璃纤维绢等。

1、玻璃纤维纱：分为加捻纱和无捻纱两种。加捻纱是原料通过退绕、加捻、并股、络纱而制成的玻璃纤维成品；无捻纱是原丝直接并股、络纱而成的。国内生产的加捻纱，根据纺织工艺的要求一般都是用石蜡乳液型浸润剂，降低了它与粘结剂的界面粘结力。用这种纱及其制品作增强材料，必须进行脱蜡处理。无捻纱一般是用增强型的无蜡浸润剂，使用时无需脱蜡处理。加之未经加捻，纤维松散易被粘结剂浸透，股纱中的纤维处干平行排列状态，拉伸强度高。这种纱主要用于织各种厚度的方格布以及缠绕高压容器、管道、制造短切纤维毡，或用于，挤拉成型，喷射成型和玻璃钢制品预成型等。

2、玻璃纤维毡：厚度一般为0.2～1.0㎜之间。主要特点是：纤维无定向分布，铺覆性和浸渍性好，易增厚，含胶量高，价格便宜，是目前国外玻璃钢生产中广泛采用的一种增强材料。但由它作增强材料制得的玻璃钢强度较低，成型时一般采用一层毡、一层方格布交替层铺糊制较宜。

3、表面毡：厚度一般在0.2～0.4㎜之间。主要用于增强胶衣层和作产品表面覆盖层，使产品表面光滑平整，提高表面层含胶量，从而提高产品的耐气候抗冲击等性能。

4、玻璃纤维布：按照编织形式不同分为平纹、斜纹、缎纹及单向布等。

（1）平纹布：编织紧密，表面平整。但气泡不易排除，强度较低。主要用于几何形状简单的层压板等制品。

（2）斜纹布：组织紧密，柔性好，易铺覆，强度高；但气泡不易排除。主要用于强度要求高，几何形状较复杂的产品。

（3）缎纹布：质地柔软，铺覆性和浸渍性均较好；强度高。主要用于表面几何形状复杂的产品。

以上三种布均为含蜡布，必须进行脱蜡处理后才能作为玻璃钢的增强材料。

（4）无捻方格布：其编织形式与平纹布相同，但因它是由无蜡无捻纱组成的，具有铺覆性和浸渍性好、易脱泡、易增厚、无需脱蜡处理和价格低等特点。目前被广泛用来作手糊玻璃钢的增强材料。国内产品一般厚度为0.2～0.5㎜。

（5）单向布：是用强纱作经纱（或纬纱），弱纱作纬纱（或经纱）组成，使它在一个方向上的强度比另一个方向上的高若干倍（一般为4：1或7：1）。主要用于特定方向要求高强度的产品。但使用过程中容易产生纤维错位现象，实际使用时，一般采取一层单向布，一层方格布交替层铺的方法糊制。

（五）辅助材料的选择

为了达到或改变产品的某些性能，可在粘结剂中加入各种填料。例如：

为了降低垂直面或斜面树脂的流失，可往粘结剂中加入P17＃触变树脂或气相二氧化硅粉（P17＃一般用量为15～40%；气相二氧化硅粉一般用量为1.0～2.0%，通常加入量以操作时不流胶为限）。

为了增加产品的耐磨性可往粘结剂中加入300目左右的适量石英粉、金刚粉或铸石粉等。

欲增加产品的自熄性能，可在粘结剂中加入氧化锑、水合氧化铝及磷化物粉末等或直接选用难燃型聚酯树脂。

玻璃钢制品需导电时可在粘结剂中加入石墨粉末、金属粉等。需要提高玻璃钢的耐热性能时，可在粘结剂中加入石棉填料等。

为了美化玻璃钢制品使其具有各种各样的颜色，可在粘结剂中加入各种各样的颜料糊如：黄色、红色、绿色、兰色、白色、淡黄色、淡兰色、黑色、象牙色、草绿色、军绿色等。

二、手糊成型

（一）模子的准备

新的金属模要清除表面油污，洗净烘干以后方可涂刷脱模剂。

新的木质模要用泡立水*等，把木材的毛细孔封闭，待干至不粘手时方可涂脱模剂。

新的石膏模烘去游离水分并用硝基染等封闭毛细孔以后方可涂刷脱模剂。

石蜡模用软布擦光即可使用。

玻璃钢或塑料模清洗干净擦干后，即可涂脱模剂。

所有模子均要待脱模剂干至不粘手时方可施工糊制。

（二）原材料的准备

1、增强材料的准备：

批量生产的中、小制品可预先将增强材料剪好，备用。大型制品如车，船等可层将尺寸算好，列成表格，在施工前裁剪好，按顺序编好号，以免混乱。

2、粘结剂的准备：

聚脂树脂粘结剂：

配方一**：聚脂树脂100份

引发剂（B）2份

促进剂（D）1～4份

配方二***：聚脂树脂100份

引发剂（H）4份

促进剂（E）1～4份（取决于要求的胶凝时间）

配制方法：选用HE系统时，树脂中加了引发剂，未加促进剂，适用期约为6

小时；用BD系统时，树脂中加了引发剂，未加促进剂，适用期约一周。

配制时：

应根据用量和操作人员的多少，确定每批配制树脂的量，一般每次配制的

树脂量不宜太多。

（1）按照配方称好树脂，先加入引发剂(或促进剂)，充分搅拌均匀，

然后加入促进剂(或引发剂)，并搅拌均匀，随即使用。

环氧树脂粘结剂：

配方一：环氧树脂100份

二丁酯15份

乙二胺8份（或二乙烯三胺或多

乙烯胺12～14份）

配方二：环氧树脂100份

乙二胺10份（或二乙烯三胺或多

乙烯胺12～14份）

二丁酯10份

196#聚酯树脂10份

配制方法：在施工前根据树脂用量，按配方先在树脂是加入二丁酯（或

196#聚酯），充分搅拌均匀，再按每次使用量称取环氧树脂（以400～600g范

围内为宜，以免树脂末用完已在碗里），按配方量加入固化剂，充分搅拌均匀，

随即进行糊制。

* 配制方法：将同样重量的洋干漆，酒精和丙酮混合后放置6～8小时搅

拌均匀备用。若漆片难溶改用香蕉水做溶剂亦可。

* *配方一：引发剂B是过氧化苯甲酰在二丁酯中的50%的糊。

促进剂D是二甲基苯胺在苯乙烯中的10%溶液。

* * *配方二：固化剂H是过氧化环已酮在二丁酯中的50%的糊。

促进剂E是钻皂液在苯乙烯中的6%溶液。

（三）装饰层的制造

某些产品如果要求表面光洁或具有某种颜色，可将一定量的颜料糊加入胶衣树脂或粘结剂内（每百份树脂加1～5份颜料糊），搅拌均匀后加引发剂（或促进剂），再次搅拌后加促进剂（或引发剂）并充分搅拌均匀，用毛刷或漆辊滚涂，也用喷涂的方法，将加有颜料的胶衣树脂均匀地涂在准备好的模具上。在喷涂时，应补加5～10%的苯乙烯调节粘度。胶衣层的厚度应控制在0.25～0.4m /m（即300～450克/米2）,待其基本固化后，再涂刷一层配有颜料的粘结剂，有时也用表面毡和表面绢来增强胶衣层，注意应将此层毡或布铺放平整，使之紧密贴合，再往毡或布上涂刷一层加有颜料糊的粘结剂，并把气泡赶净，然后再糊制其余层次。

（四）玻璃钢层的制造

待装饰层基本固化后，用毛刷、刮板或滚筒等手糊工具将粘结剂均匀地涂在装饰层上，然后铺上一层剪裁好的增强材料（玻璃布或玻璃毡等），并用成型工具将其刷平、压紧，使之紧密结合，注意把气泡赶净。如果产品几何形状复杂，某些地方玻璃布或毡铺放不平整，气泡不易消除时，可用剪刀将该处剪开再把气泡赶掉，但每次开刀的部位应错开。

如上面手续，一直糊到所需厚度为止。

如果产品某些部位受力比较大，可在该处适当增厚（或加筋）直到能满足使用要求时止。

（五）骨材的糊制

玻璃钢制品的显著缺点是刚性较差，某些大型制品（如车身、船体等），单靠增加厚度显然是不合理的，为了充分发挥玻璃钢的优点，可以在制品上糊制骨架或者将制品本身采用凹凸筋的办法来达到弥补刚性差的目的。

骨架可用泡沫塑料、木材、金属、麻绳、无捻粗纱、纸管、蜂窝夹层等，安放在所需的位置上，然后一直糊至所需的厚度。

骨架的另一常用的制造方法是在骨架模具上制成予制件（一般用二三层较薄的方格布糊制），待其固化后脱下来，剪去多余的边框，将其安装在制品所需的位置上，然后再糊至所需的厚度。

（六）金属元件的嵌接

玻璃钢的另一缺点是不耐磨，因此不能在其上直接攻螺纹，如果采用螺纹时，最好是将预先加工好的金属元件或螺母嵌接上去，制作时应将金属元件表面的油污和氧化物清除掉，并将金属元件胶接面打毛才能嵌接。为了保证安装尺寸准确，也可将金属片或块事前嵌在玻璃钢内，待其固化脱模后再攻螺纹或钻孔。

（七）固化及热处理

手糊冷固化玻璃钢制品，一般在模具上固化24小时以上方可脱模加工，为了保证固化安全，使其具有足够的使用强度，制品脱模后，应放置室内两个星期以上，才能交给用户使用。或进行后固化处理，（后固化制度：对聚酯玻璃钢产品，脱模后，先在室内放置24小时，然后放入烘箱或烘房内，把温度缓慢地升到80℃，保温3小时，或升至100℃，保温2小时后停止加热，使其自然降至室温即可）。对几何形状复杂，装配精度要求高的产品，后固化处理时，应用与其几何形状相一致的托架托住，防止加热变形。

（八）脱模及加工

制品经一昼夜固化以后便可进行脱模加工，脱模所用的工具最好是木制工具或铜制工具以免损伤模具和产品，大型制品可借助机械装置如千斤顶、吊车等进行脱模。

玻璃钢本身是热的不良导体，按照一般金属加工的方法进行加工，工具磨擦所产生的热量不易散出，往往会使工具过早损坏。另外加工过程中所飞逸出的玻璃钢粉尘粘在人的皮肤上会引起发痒。为了消除以上两缺点，最好采用湿法加工，以达到冷却、润滑和防止玻璃钢粉尘飞逸的目的。

（九）装饰及修饰

大型制品为了方便施工起见，往往将制品分成几部分成型，待脱模加工以后再进行装配。装配时可根据具体情况采用机械联结或胶接，或二者结合的联接方式，后者较可靠。

制品成型时残留的气泡会影响制品的使用寿命。制品内部较大的气泡可用特制的注射器将加有引发剂、促进剂的粘结剂注入制品内。制品外表的小缺陷，可在粘结剂内加入适量的颜料、滑石粉和玻璃粉等填料调匀进行修补，待其固化以后，将其磨光。

产品装配完毕后，如需油漆装饰，应先将表面打毛，然后按常规喷漆工艺进行喷漆。

（十）常见不正常现象及消除办法

1.制品表面发粘：

原因：①气候太潮湿。

②石蜡液加得太少*。

③引发剂、促进剂错加。

④苯乙烯挥发太多等。

予防措施：

①控制操作场所湿度。

②适当补加石蜡溶液。

③正确计量加入引发剂、促进剂。

④控制通风量和湿度。

*石蜡液可自行配制，方法是：

称取5克石蜡（熔点55℃以下）溶融后倒入95克苯乙烯中，迅速搅拌均

匀后备用。

2.制品气泡多：

原因：①粘结剂太多。

②粘结剂粘度太大。

③增强材料选择或铺放不当等。

予防措施：

①适当控制含胶量使之减少至规定范围内。

②适当补加稀释剂调节粘度。

③改用适当的增强材料，铺放平整。

3.制品流胶严重；

原因：①配料时搅拌不均匀。

②引发剂、促进剂用量不够。

③树脂粘度太小等。

予防措施：

①配料时搅拌均匀。

②适当增加促进剂用量。

③加入适量的触变树脂或气相二氧化硅粉。

4.制品有分层现象：

原因：①粘结剂用量不够或粘度太大，玻璃布未浸透。

②玻璃布皱折、铺放不平整。

③配料时搅拌不均匀，固化速度太快。

予防措施：

①控制粘结剂用量并适当调节粘结剂粘度，使之完全浸透。

②玻璃布注意铺放平整。

③配料时充分搅拌均匀。

5.胶衣皱皮：

原因：胶衣固化不足或太薄被第二次胶衣中的苯乙烯或层糊树脂中的

苯乙烯单体浸蚀。产生固化不足的主要原因是：

①胶衣厚薄不均或太薄。

②配方不当，固化速度太慢。

③温度过低，湿度太大或脱模剂未干透。

④车间内有对流风，苯乙烯挥发太多等。

予防措施：

①选择正确配方，适当增加促进剂用量或提高促进剂浓度

②合理分配两次胶衣的用量（一般第一次胶衣用量应多于第二

次胶衣用量）提高车间温度，杜绝对流风源。

③涂制胶衣时，应尽量使胶衣层厚薄均匀连续。

④胶衣层固化程度应适中，（即手感发粘而不粘在手上）。但不

能固化过头（手感不粘）。

三、安全注意事项

手糊成型采用的化工原料大部分是有毒和易燃品，因此工作场所必须有防火、防爆的设施，并且加强通风以便把大部分有毒气体排出室外。

乙二胺对皮肤有灼伤作用，苯乙烯、芳香胺类及其衍生物对皮肤及内脏均有腐蚀作用，操作时要戴好橡皮手套，防毒口罩和防护眼睛等。

过氧化苯甲酰、过氧化环乙酮等引发剂，均有易爆物品，不得与促进剂直接混在一起。

树脂、引发剂和促进剂均有一定储存期限。应根据近期内用量进货，以免造成失效浪费。贮存时应避免直接爆晒和高温并远离火源。

四、参考数据（一）聚酯玻璃钢卧式圆形贮罐壁厚参考表

注：数据选自《玻璃钢化工设备设计》

约翰H．麦林逊（美）著，上海化工设计院

石油化工设计建设组译P．153 表8 1974.5

（二）聚酯玻璃钢立式圆形贮罐壁厚参考表

注：数据来源同表（一）注P．153表7

（三）聚酯玻璃钢管壁厚参考表

（四）不同室温下引发剂H和促进剂E用量参考表