手糊成型工藝及設備

手糊成型工藝及設備第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

2、樹脂基復合材料的成型比較方便。樹脂在固化前具有一定的流動性，纖維很柔軟，依靠模具容易制得所要求的形狀和尺寸。一種復合材料可以用多種方法成型，在選擇成型方法時可以根據(jù)制品結構、用途、生產(chǎn)量、成本以及生產(chǎn)條件綜合考慮，選擇最簡單和最經(jīng)濟的成型工藝。第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

聚合物基復合材料成型主要工藝過程

大體過程包括：原輔材料的準備階段，成型階段，制件的后處理和機械加工等。原輔材料的準備階段：樹脂、溶劑、固化劑、促進劑、填料和顏料的配制；增強材料的處理與浸漬；模具的清理及涂覆脫模劑。成型階段：采用某種成型方法成型，進行固化定型和脫模，得到初級制品。制件的后處理和機械加工：制品熱處理、加工修飾、檢驗等。第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五一、定義

手糊成型又稱接觸成型，采用手工方法將纖維增強材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型、室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。是最早采用和最簡單的方法。手糊成型工藝工藝流程模具清理涂脫模劑涂膠衣膠液配制表面層制作織物剪裁增強層制作補強層制作固化脫模切邊加工產(chǎn)品檢驗第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五模具上應預先涂覆脫模劑（石蠟、黃油、甲基硅油、聚乙烯醇溶液、聚氯乙烯薄膜等），常用的樹脂是能在室溫固化的不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂。手糊成型工藝的特點優(yōu)點：①不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大，批量小，形狀復雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。②設備簡單，投資少，設備折舊費低。③工藝簡單。④容易滿足產(chǎn)品設計要求。⑤制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五用途：

手糊成型法可以制作汽車車體，各種漁船和游艇、儲罐、槽體、衛(wèi)生間、舞臺道具、波紋瓦、大口徑管件、機身蒙皮、整流罩、火箭殼體、隔音板等復合材料制品。缺點：①生產(chǎn)周期長，效率低，勞動強度大，衛(wèi)生條件差。②產(chǎn)品質量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。③產(chǎn)品力學性能較低。第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

2.1原材料的選擇合理的原料是滿足產(chǎn)品設計要求，保證質量，降低成本的重要前提。選用的原材料必須滿足3點要求1、產(chǎn)品設計的性能要求2、手糊成型工藝要求3、價格便宜、材料容易取得包括：聚合物基體和增強材料目前國內大部分手糊制品均用不飽和聚酯樹脂，約占80％，其次是環(huán)氧樹脂。第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2手糊成型模具與脫模劑2.2.1模具的結構與材料一、結構

單模對模

拼裝模

陽模

陰模

第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝陽模：制品內表面尺寸準確，光滑。成型方便，便于通風。陰模：制品外表面尺寸準確，光滑。陰模深操作不便、通風條件不好、衛(wèi)生條件差。對模：由陰陽模兩部分組成，制品內外表面均光滑，厚度準確。不適合成型批量少及大型制品（模具、設備投資大）。拼裝模：一些形狀復雜的產(chǎn)品，為了脫模方便，需要利用拼裝模，即把模具分成幾塊進行拼裝，脫模時可以分塊進行，比較方便。第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝二、模具材料

木材、石膏、水泥、石蠟、可溶性鹽、玻璃鋼、陶土、金屬等。必須滿足以下要求：（1）滿足產(chǎn)品尺寸、精度、外觀及數(shù)量的要求；（2）有足夠的強度與剛度，不易變形、損壞；（3）不受樹脂及輔助材料的浸蝕，不影響樹脂固化；（4）易脫模，使用周期長；（5）價格便宜，材料易得。第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝具體材料：（1）木材要求均質、無節(jié)。常用紅松、銀杏、棗木等。木材模具表面需要封孔處理。其特點是質輕、易加工；但不耐久。適合于小批量生產(chǎn)小型制品。（2）石膏用半水石膏成型。制造簡便，造價低；不耐用，怕沖擊，適合于小批量生產(chǎn)形狀復雜的制品。（3）水泥制造方便，成本低，有一定強度，適合于制造形狀簡單，表面要求不高的制品。第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝（4）石蠟適合于制作難以取出的型心，一次性使用，成型后融化掉。（5）金屬

常用鋼材、鑄鋁等。耐久、不易變形；但加工費用高。適合于小型、大批量生產(chǎn)的高精度制品。（6）玻璃鋼由木?；蚴嗄７?。質輕、耐久、制造方便。適合于中小型制品的批量生產(chǎn)。第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.2手糊成型模具設計要則（1）設計要點（2）設計內容A確定模具結構B選定原材料C確立制造方法D繪制模具圖紙第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.3玻璃鋼高級模具

屬于平整度高，光潔度高的高級模具。2.2.3.1玻璃鋼高級模具的要求（1）具有足夠的強度、剛度。（2）具有一定硬度（巴柯兒硬度40以上）、耐熱性能承受樹脂固化放熱的收縮作用。（3）尺寸精確、無潛藏氣孔，殘留劃痕度小于0.1μm。（4）光澤度達到80-90光澤單位或者目測反光。第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝

2.2.3.2材料選擇（1）膠衣樹脂

應具有收縮率低、延伸率高、耐磨、耐熱、硬度高等優(yōu)良性能。實踐證明：采用環(huán)氧樹脂加填料制作模具的膠衣比較合適,或者采用專用的膠衣樹脂制作膠衣層。為提高耐磨性可以在膠衣層可加入硬度高的填料，如瓷粉、石英粉、鑄石粉、剛玉粉等。（2）玻璃纖維表面氈和玻璃纖維短切氈

作用：A.增強膠衣，防止表面微裂紋；B.形成富樹脂層以提高模具光潔度和耐腐蝕性能；C.消除玻纖布在表面產(chǎn)生的痕跡。第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝（3）中堿無捻方格布（4）不飽和聚酯樹脂（5）無機填料2.2.3.3制造工藝（1）過渡母模的制造

材料：石膏或木材（2）玻璃鋼模具的翻制

膠衣層制作，涂刷3層，每層0.2-0.5mm，鋪1-2層表面氈；一層短切氈，壓實、浸透排除氣泡。鋪無捻方格布。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝（3）模具表面處理A粗磨。400#、500#

、600#水砂紙依次水磨。B水砂精磨。1000#、1200#、1500#水砂紙依次研磨。C研磨拋光。將拋光劑涂上后，停留1-2min，用布輪拋光機逐段拋光并反復進行。（4）表面質量檢測

要求光澤度在90以上，用ss-82型光電光澤計檢測。第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.4脫模劑

脫模劑應具備的條件：（1）不腐蝕模具，不影響固化，與樹脂粘附力小；（2）成膜迅速、均勻、光滑；（3）使用簡便、安全，價格便宜。脫模劑按用途分為

按性狀分為內脫模劑用于模壓和熱固化

外脫模劑用于手糊和冷固化

薄膜型脫模劑混合溶液型脫模劑油蠟型脫模劑第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.4.1薄膜型脫模劑最常用的有：聚酯薄膜、玻璃紙、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。其中聚酯薄膜應用最普遍，制品平整光滑，具有很好的光潔度，但價格較高。使用厚度一般為0.04mm、0.02mm。使用方法：鋪在模具上，或用凡士林貼在模具上。優(yōu)點：脫模效果好，使用方便，材料易得。缺點：薄膜的柔韌性、帖服性差，不能用于形狀復雜的制品。第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.4.2混合溶液型脫模劑（1）聚乙烯醇脫模劑的配制一般采用較低分子量的聚乙烯醇。在攪拌狀態(tài)下，用水將聚乙烯醇加熱溶解（水溫約95℃），冷卻到室溫，往里滴加乙醇或丙酮（邊加邊攪拌）。

加入甘油可增加膜的柔韌性；加入少量洗衣粉，可使成膜均勻；加入少量藍、紅墨水可防止漏涂；需要干燥快則適當多加乙醇或丙酮。第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝（2）過氯乙烯脫模劑配方：過氯乙烯粉5～10份甲苯＋丙酮（1：1）95～90份按比例將物料與溶劑混和攪拌，放入密閉容器中（不能用塑料容器）等完全溶解后即可使用。（3）聚苯乙烯溶液脫模劑配方：聚苯乙烯粉5份甲苯95份稱量混合，攪拌均勻后，密封放置7天左右，若完全溶解，攪拌均勻即可使用。缺點：甲苯有毒優(yōu)點：脫模容易，成模速度快第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.4.3蠟類、油酯類脫模劑（1）蠟類脫模劑（蠟型脫模劑）

使用方便、省工省時、價格便宜，脫模效果好，使用廣泛。（2）油酯類脫模劑

a、硅酯脫模劑

硅酯100份甲苯100份b、其他油脂脫模劑耐熱機油，硅油，凡士林油，變壓器油等。第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.2.4.4脫模劑復合使用

對大型制品或外型復雜的制品，多采用幾種脫模劑復合使用，效果較好。第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.1原材料準備2.3.1.1膠液準備膠液的主要工藝指標是：膠液粘度；凝膠時間。膠液粘度：表征流動特性，粘度控制在0.2～0.8Pa.s之間，一般用稀釋劑調節(jié)

粘度過高不易涂刷和浸透增強材料，粘度過低，在樹脂凝膠前發(fā)生膠液流失，使制品出現(xiàn)缺陷。

2.3手糊成型工藝第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝凝膠時間：

指在一定溫度條件下，樹脂中加入定量的引發(fā)劑、促進劑或固化劑，從粘流態(tài)到失去流動性，變成軟膠狀態(tài)凝膠所需的時間。

一般采用改變引發(fā)劑、促進劑的用量調節(jié)。凝膠過快—來不及操作，制品交聯(lián)太嚴重、收縮大、發(fā)脆。

凝膠過慢—增加了生產(chǎn)周期，且易發(fā)生流膠。影響凝膠時間的主要因素：

⑴引發(fā)劑、促進劑用量。引發(fā)劑、促進劑用量大，凝膠時間縮短；⑵膠液體積的影響。膠液體積越大，熱量不易散失，凝結快；⑶環(huán)境溫度、濕度的影響氣溫越高，凝結越快濕度越小，凝結越快⑷制品表面積影響制品表面積大，凝結快。第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.1.2增強材料準備a.纖維表面處理（熱處理或化學處理）；b.使用前烘干處理；c.按樣板下料。下料時應注意以下幾點：1、布的方向性2、拼縫應各層錯開3、對圓形制品，布的45°方向變形能力好，可沿此方向裁成布條糊制。4、注意經(jīng)濟使用第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.1.3膠衣糊準備膠衣樹脂種類很多，應根據(jù)使用條件進行選擇。33號膠衣樹脂（間苯二甲酸型膠衣樹脂）,耐水性好;36PA膠衣樹脂,自熄性膠衣樹脂（不透明）;39號膠衣樹脂,耐熱自熄性膠衣樹脂;21號膠衣樹脂（新戊二醇型）,耐水煮、耐熱、耐污染、柔韌、耐磨膠衣。膠衣樹脂的配制33號膠衣樹脂100份（重量百分比wt％）50％過氧化環(huán)己酮二丁酯糊（引發(fā)劑H）白色4份6％萘酸鈷苯乙烯溶液（促進劑E）紫色2～4份第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.2糊制

2.3.2.1表面層（膠衣層）

一般采用加了顏料的膠衣樹脂制作，也可用普通樹脂制作，需用玻璃纖維表面氈增強防裂。表面層的作用：形成富樹脂層、光潔美觀、耐侵蝕、耐水、耐酸堿、耐候等。厚度控制：

0.25～0.5mm，單位面積用膠300～500g/m2。操作方法：

a、刷涂(需兩遍垂直涂刷，一遍基本固化后再刷另一遍，開始凝膠時鋪纖維氈)。

b、噴涂。

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課件手糊成型工藝影響膠衣噴涂的因素：（1）觸變指數(shù)的影響

用噴射距離調節(jié)（也可用壓力調節(jié)）。距離400～500mm，壓力0.4～0.5MPa。（2）溫度的影響 控制膠衣樹脂溫度25-30℃。（3）膠衣層中氣泡的影響

嚴禁混入氣泡。（4）苯乙烯含量的影響

噴涂時苯乙烯揮發(fā)可造成固化不好，應注意。（5）水分影響

膠衣層中嚴禁水分混入，包括樹脂中和模具上。第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.2.2鋪層控制鋪層的拼接形式搭接產(chǎn)品外形發(fā)生變化對接外形較好，制品平直（有交錯接與梯形接）

2.3.2.3鋪層二次固化拼接對于較厚的制品，由于樹脂固化放熱量大，易產(chǎn)生產(chǎn)品的變形與分層。應分兩次鋪層固化。一般δ>7mm時，需分兩次鋪層固化。（實驗中注意！）在接縫區(qū)加一層附加布增強;接縫距離S一般控制在1～2cm。第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝鋪層2次固化的拼接方法：

先按一定鋪層錐度糊制各層，使其形成階梯形，達到一定厚度后（不超過7mm），在階梯上鋪放一層“無膠平紋玻璃布”。固化后撕去該層玻璃布并保證拼接面的粗糙度和清潔。然后糊以下各層。

第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝

對于大表面制品糊完后應覆蓋玻璃紙或薄膜，使與空氣隔絕。第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝2.3.3固化2.3.3.1不飽和聚酯樹脂的固化分為：凝膠階段定型階段（硬化階段）熟化階段（完全固化階段）固化線型分子交聯(lián)變成網(wǎng)狀體型結構的過程。

加入引發(fā)劑后，引發(fā)劑在一定條件下可以產(chǎn)生游離基，游離基是一種活性很高的物質，可以把樹脂中的雙鍵打開，從而達到聚合交聯(lián)的目的。第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

課件手糊成型工藝

因為引發(fā)劑一般在60℃以上才能分解出游離基，因此常溫固化時必須加入促進劑，降低其分解溫度。

引發(fā)劑用量對產(chǎn)品性能的影響用量過大：反應速度過大，放熱量大，導致樹脂急劇固化，收縮嚴重，產(chǎn)生裂紋。同