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拉擠玻璃鋼技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

來源：深圳市精雕工藝制品有限公司　　　發(fā)布時(shí)間: 2017-09-09 17:35

1．概況
    拉擠玻璃鋼成型工藝，早在1948年就有人研究，1951年首先在美國(guó)注冊(cè)，取得專利。60年代發(fā)展緩慢，70-80年代進(jìn)入快速發(fā)展階段。
    我國(guó)拉擠玻璃鋼成型工藝的研究起步不算晚。1968年北京二五一廠以拉擠法生產(chǎn)了玻璃鋼圓管，1974年拉制出了槽形玻璃鋼型材，1982年拉制出體操器材雙杠、高低杠的橫杠；并試制成功以酚醛樹脂為基體的電機(jī)槽楔。70年代以拉擠法生產(chǎn)了小直徑園截面拉桿與天線。以上產(chǎn)品都是采用國(guó)產(chǎn)樹脂和玻璃纖維原料，自己摸索的工藝技術(shù)與裝備研究開發(fā)的拉擠技術(shù)。
    自1985年以來，從國(guó)外引進(jìn)拉擠成型玻璃鋼生產(chǎn)線30多條，有關(guān)單位還結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，消化吸收國(guó)外技術(shù)自行設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)線70條，全國(guó)拉擠玻璃鋼成型總生產(chǎn)能力近3萬余噸。90年代初，石油天然氣公司湖北沙市鋼管廠與秦皇島耀華玻璃鋼廠分別以引進(jìn)技術(shù)與自行研制相結(jié)合，開發(fā)生產(chǎn)石油開采抽油桿，受到石油部門的認(rèn)可，已用于實(shí)際生產(chǎn)。90年代，我國(guó)拉擠玻璃鋼業(yè)迎來了第一個(gè)春天，大小拉擠廠紛紛建立，開始研制用拉擠法生產(chǎn)玻璃鋼門窗型材。經(jīng)過近十年的刻苦研究，我國(guó)玻璃鋼門窗技術(shù)已進(jìn)入成熟階段。經(jīng)《國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心》和《國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心》分別對(duì)玻璃鋼型材和窗戶的檢測(cè)結(jié)果均達(dá)到了國(guó)家門窗標(biāo)準(zhǔn)。
2．拉擠玻璃鋼成型工藝

2．1原材料
    拉擠是一種生產(chǎn)玻璃鋼線性型材的工藝，它所使用的原材料是不飽和樹脂和連續(xù)玻璃纖維無捻粗紗及氈片，它所生產(chǎn)的高性能復(fù)合材料適合各種行業(yè)的使用。
2．1．1樹脂
    拉擠成型玻璃鋼主要采用不飽和樹脂，約占拉擠成型工藝樹脂用量的90%以上，另外還有環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。
    隨著我國(guó)對(duì)不飽和樹脂拉擠成型工藝的深入研究，人們對(duì)不飽和聚酯樹脂拉擠成型固化系統(tǒng)提出了越來越高的要求，如：提高拉擠成型的速度以提高生產(chǎn)效率，提高樹脂體系的固化度以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，所以國(guó)內(nèi)各大樹脂企業(yè)研制適合拉擠專用樹脂和固化體系來滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。近年來，由于酚醛樹脂具有防火性能等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在國(guó)外開發(fā)出適合拉擠成型玻璃鋼用的酚醛樹脂，稱第二代酚醛樹脂，已推廣使用。除熱固樹脂外，根據(jù)需要也選用熱塑性樹脂。
2．1．2增強(qiáng)材料
    拉擠工藝用的增強(qiáng)材料，主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、連續(xù)纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求，可以選用芳綸纖維、碳纖維及金屬纖維等。不論是哪種纖維，用于拉擠工藝時(shí)，其表面都必須經(jīng)過處理，使之與樹脂基體能很好的粘接。
2．1．3輔助材料
    拉擠玻璃鋼的輔助材料主要有內(nèi)脫模劑和粉末填料等。
2．2拉擠玻璃鋼工藝模具設(shè)計(jì)的重要性
    在玻璃鋼型材的拉擠成型過程中，模具是各種工藝參數(shù)作用的交匯點(diǎn)，是拉擠工藝的核心之一。與已經(jīng)相當(dāng)成熟的塑料擠拉成型相比，拉擠成型與其有相似之處，但塑料擠拉成型僅是?物理變化過程，而拉擠成型還伴隨著動(dòng)態(tài)的化學(xué)反應(yīng)。模具的工況較塑料擠拉成型要復(fù)雜得多，所以拉擠模具的設(shè)計(jì)和制造具有十分重要的意義，它不僅關(guān)系著拉擠工藝的成敗，決定著拉擠制品的質(zhì)量，同時(shí)也影響拉擠模具的使用壽命。拉擠成型玻璃鋼工藝，一般由預(yù)成型模和成型模兩部分組成。
（1）預(yù)成型模具在拉擠成型過程中，增強(qiáng)材料浸漬樹脂后（或被浸漬的同時(shí)），在進(jìn)入成型模具前必須經(jīng)過由一組導(dǎo)紗元件組成的預(yù)成型模具，預(yù)成型模的作用是將浸膠后的增強(qiáng)材料按照型材斷面配置形式，逐步形成近似成型模控形狀和尺寸的預(yù)成型體，然后進(jìn)入成模，這樣可以保證制品斷面含紗量均勻。
（2）成型模具成型模具截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10，以保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。拉擠模具長(zhǎng)度是根據(jù)成型過程中牽引速度和樹脂凝固速度決定，以保證制品拉出時(shí)達(dá)到脫模固化程度。一般采用鋼鍍鉻，模腔表面要求光潔，耐磨，借以減少拉擠成型的摩擦阻力和提高模具的使用壽命。
2．2．1模具的選擇
    對(duì)于拉擠模具，模具材料的選擇直接影響著模具的性能，特別是拉擠窗框型材，由于窗框型材市場(chǎng)前景廣闊，需求量大，這就要求模具本身的使用壽命要特別長(zhǎng)，因此對(duì)模具材料的選擇要求具備以下性能：
（1）較高的強(qiáng)度，耐疲勞性和耐磨性；
（2）較高的耐熱性和較小的熱變形性；
（3）良好的耐腐蝕性；
（4）良好的切削性和表面拋光性能；
（5）受熱變形小，尺寸穩(wěn)定性好。
2．3．拉擠玻璃鋼工藝流程簡(jiǎn)述
把無捻粗紗紗團(tuán)裝在紗架上，開卷的紗束通過一系列導(dǎo)向輥和集束柵板、集紗輥后，進(jìn)入樹脂浸漬膠槽浸透樹脂。然后紗束通過預(yù)成型模，該模是根據(jù)制品所要求的斷面形狀而配置的導(dǎo)向裝置。在該模中排出多余的樹脂和氣泡之后進(jìn)入冷模。冷模中用冷卻水冷卻，使樹脂粘度增大，減少流失，最后進(jìn)入成型模，使纖維增強(qiáng)材料和樹脂在模中成型固化，再由牽引裝置拉出，通過切割裝置切成所需長(zhǎng)度的制品。
2．4．拉擠成型玻璃鋼制品的特點(diǎn)
（1）強(qiáng)度高拉擠型材的拉伸強(qiáng)度為150～300MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)200～300MPa，經(jīng)1000h人工加速老化后的彎曲強(qiáng)度保留率可達(dá)78%。
（2）變形率低玻璃鋼拉擠型材經(jīng)1000h人工加速老化后長(zhǎng)度變化為+0.03%，寬度變化率為-0.07%。因此用該拉擠型材制做制品的幾何形狀及尺寸可保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。
（3）熱變形溫度高拉擠型材的熱變形溫度為186℃，高溫下不軟化，-60℃不變脆，保證了各種環(huán)境溫度下的正常使用。
（4）吸水率低普通玻璃鋼制品的吸水率小于0.5%，而拉擠型材的吸水率僅為0.257%，適合潮濕環(huán)境下使用。
（5）保溫隔熱系數(shù)低拉擠型材的傳熱系數(shù)與硬質(zhì)PVC接近，用其制成的單框雙玻保溫窗的保溫隔熱系數(shù)僅為2.69W/（m2?K），而用鋼、鋁材制做的同型窗的保溫隔熱系數(shù)高達(dá)4.0W/（m2?K），表明玻璃鋼門窗的節(jié)能性是很明顯的。
（6）耐腐蝕性強(qiáng) 拉擠型材經(jīng)3%HCI水溶液浸泡24h，其硬度保留率為95%；經(jīng)3%NaCl水溶液浸泡24h，其硬度保留率為89%。因此用玻璃鋼拉擠型材制做的門窗不僅適用于一般民宅、賓館、飯店，而且更適用于沿海地區(qū)和腐蝕性作業(yè)環(huán)境的工業(yè)廠房使用。
（7）適應(yīng)環(huán)境要求加工拉擠型材采用的生產(chǎn)工藝具有低噪聲、高效率、耗電低、污染性小等特點(diǎn)，符合國(guó)家有關(guān)環(huán)境要求。
3．拉擠玻璃鋼制品的應(yīng)用
    拉擠成型玻璃鋼制品除了傳統(tǒng)的玻璃鋼材料具有的耐腐蝕性、耐老化性，絕緣性等特性以外，還具有產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，外觀質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。正因?yàn)槠渌哂械倪@些優(yōu)良性能和特點(diǎn)，而在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外具有極為廣闊的市場(chǎng)。
拉擠成型玻璃鋼應(yīng)用實(shí)例如下：
電氣：電纜托架、梯架、支架、絕緣梯、變壓器用隔熱棒等，電機(jī)槽楔、照明用附件、路燈柱、天線桿、帶電維修架空線路用吊桿、電力?電波塔、光纖電纜芯材等
建筑土木建材：大棚、圍桿、窗框、溫室框架、屋頂裝飾材料、橋梁用構(gòu)件、加油站遮陽(yáng)防雨用頂棚、樓梯扶手、遂道通風(fēng)窗、房屋隔間墻板、人行道橋、混凝土模板、腳手架、遮音壁、防止雪崩棚等
陸地交通車輛：冷藏車構(gòu)件、卡車結(jié)構(gòu)件、公共汽車側(cè)墻板、拖車地板、公共汽車排氣管、行李架、方向牌、座椅等
耐腐蝕設(shè)備：化工設(shè)備、水處理設(shè)備、釀造設(shè)備、下水處理廠蓋板，耐腐蝕貯罐保護(hù)架、洗滌器組合構(gòu)件、水族館檢查走廊、冷卻塔支架、抽油桿、海上采油設(shè)備胎等
體育娛樂：弓箭、釣魚稈、帳篷桿、帆船用操作桿、沖浪板構(gòu)件、帆船張力構(gòu)件、滑雪板、組合式游泳池側(cè)壁板、雪船、平衡棒、高爾夫球桿等
海洋相關(guān)產(chǎn)品：船舶用槽、管類（包括掃雷艇油箱、海岸路燈柱、船用龍骨、船用欄桿、扶手、樓梯）、浮動(dòng)碼頭、船舶用格柵等飛機(jī)內(nèi)裝飾材料：結(jié)構(gòu)材料、貨架等
     農(nóng)業(yè)用品：畜圈、禽舍用圍墻柵、種植用溫室框架、支撐構(gòu)件、防霜網(wǎng)支柱、藤柵、灌溉用輸水槽等
     其它：旗桿、床構(gòu)件、工具把柄等
     從以上可以看出，拉擠成型玻璃鋼制品應(yīng)用范圍很廣，在電氣、陸地交通運(yùn)輸、耐腐蝕、建筑土木建材等領(lǐng)域應(yīng)用比例較大。
下面對(duì)有關(guān)部分進(jìn)一步闡述。
3．1 與電氣相關(guān)領(lǐng)域
    不論現(xiàn)在還是過去，與電氣相關(guān)的制品一直是拉擠成型玻璃鋼的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，數(shù)年前，歐洲拉擠成型玻璃鋼市場(chǎng)開發(fā)成績(jī)顯著，開發(fā)出各種斷面結(jié)構(gòu)形狀的型材，用作英國(guó)和法國(guó)之間的海峽隧道鋼索支架等材料，支架材料使用氫氧化鋁填料進(jìn)行改性丙烯酸樹脂，達(dá)到高難燃性和低發(fā)煙性很引人注目。采用拉擠材料制作移動(dòng)電話線支架，由于比鋼支架輕80%，安裝在樓頂和塔頂上不需要做特別的補(bǔ)強(qiáng)，工程即可安全使用。
    3．2 建筑、土木、建材領(lǐng)域
    由于拉擠成型玻璃鋼機(jī)械性能和耐久性以及組合連接技術(shù)方面進(jìn)一步提高，可信性增強(qiáng)，現(xiàn)在已從過去所適用的內(nèi)外裝飾材料、土木材料，進(jìn)入到結(jié)構(gòu)材料中來。例如，采用大型拉擠成型工字玻璃鋼制品，做梁用于修建19 m高的樓梯塔，可耐大風(fēng)襲擊，按650kg/cm2以上風(fēng)負(fù)荷設(shè)計(jì)。拉擠成型玻璃鋼用作橋梁結(jié)構(gòu)材料試用正在擴(kuò)大，人行道橋已實(shí)用化了。建筑公路橋的例子也有。如橋跨度6m，橋?qū)?m，11噸載重汽車可以通行。日本采用拉擠成型玻璃鋼制作混凝土模板，代替部分膠合板，節(jié)約天然木材有重要意義。這種玻璃鋼模板比鋼制模板輕1/3，搬運(yùn)、安裝、分解既省力又方便；與混凝土剝離性好、加工面美觀還不生銹、耐腐蝕適合沿海等地施工使用，并能與其它材料鑲嵌成型。高速公路用隔音護(hù)墻板是拉擠成型玻璃鋼制品的一個(gè)新領(lǐng)域。由于這種隔音板強(qiáng)度好、耐候性好、電波透過性好可與聚氯乙烯隔音板競(jìng)爭(zhēng)。日本開發(fā)防止雪崩柵板代替以前鋼板，解決鋼板易生銹，不易搬動(dòng)、施工難，維修費(fèi)高等缺點(diǎn)，重量可減輕1/2。
拉擠玻璃鋼制品之所以能應(yīng)用在建筑行業(yè)，是因?yàn)檫@種材料本身具有很好的高強(qiáng)、體輕、耐腐蝕、吸水低、阻燃、保溫、隔聲、長(zhǎng)期光照不變形等綜合性能，優(yōu)于木材、鋼材、塑料、鋁合金等材料，所以玻璃鋼門窗將成為我國(guó)理想的新型建筑門窗，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)潛力巨大。
    3．3 耐腐蝕領(lǐng)域
    耐腐蝕領(lǐng)域一直是整個(gè)玻璃鋼型材重要的應(yīng)用領(lǐng)域。拉擠成型玻璃鋼自身的特點(diǎn)，可做結(jié)構(gòu)材料使用，如用作冷卻塔中心梁和底盤，采用斷面為120×25cm大型中空拉擠成型玻璃鋼型材，前景看好。另外拉擠成型玻璃鋼可制下水處理場(chǎng)蓋板，用途越來越多，比手糊玻璃鋼和RTM法玻璃鋼材料更適合。拉擠成型玻璃鋼型材可用作海上采油設(shè)備胎，取代鋼材，達(dá)到質(zhì)輕、耐腐蝕、不需焊接、維修費(fèi)減少等特點(diǎn)。
    3．4 其它領(lǐng)域
    農(nóng)業(yè)、漁業(yè)用拉擠成型玻璃鋼支柱、稈、棒等材料前景看好，日本采用玻璃纖維與碳纖維為增強(qiáng)材料的拉擠成型玻璃鋼水閘門，取代鋼制閘門，重量由300kg減為70kg，開啟方便，不生銹。日本還開發(fā)出玻璃纖維與碳纖維為增強(qiáng)材料的拉擠成型玻璃鋼灌溉用輸水槽，取代鋼筋混凝土或鋼制的輸水槽，輸水槽寬1.7m槽深800mm ,每節(jié)長(zhǎng)12m，采用60mm方型材制成，不僅耐酸性土質(zhì)腐蝕，而且能減少工程造價(jià)，一舉兩得。
     4．拉擠玻璃鋼技術(shù)的市場(chǎng)開發(fā)前景
    拉擠玻璃鋼生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能優(yōu)良且質(zhì)量穩(wěn)定，這已成為共識(shí)。只要在拉擠技術(shù)上有所突破而能生產(chǎn)出高質(zhì)量的玻璃鋼拉擠產(chǎn)品，市場(chǎng)就能迅速的加以接受。
國(guó)內(nèi)玻璃鋼原材料工業(yè)的發(fā)展已為玻璃鋼拉擠技術(shù)及市場(chǎng)開發(fā)創(chuàng)造了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，除少數(shù)增強(qiáng)材料外，拉擠生產(chǎn)所需主要原材料國(guó)內(nèi)均能提供。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的150余條拉擠生產(chǎn)線為玻璃鋼拉擠技術(shù)及市場(chǎng)開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)，生產(chǎn)能力約達(dá)3萬余噸。
目前，我國(guó)有規(guī)模的拉擠企業(yè)借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)拉擠成型工藝的深入研究，研制出具有自己特色的性能穩(wěn)定的液壓式和覆帶式拉擠生產(chǎn)線，并基本實(shí)現(xiàn)了拉擠工藝原材料的國(guó)產(chǎn)化，開發(fā)出格柵、護(hù)欄、地溝蓋、電工梯、抽油桿、門窗等通用產(chǎn)品；同時(shí)，還利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)開發(fā)了移動(dòng)通訊基站天線罩、汽車空調(diào)導(dǎo)風(fēng)罩等一系列高技術(shù)含量高難度的拉擠玻璃鋼異型材，成為國(guó)際知名企業(yè)的供應(yīng)商。他們已成長(zhǎng)為專業(yè)從事玻璃鋼拉擠成型技術(shù)的研究、開發(fā)以及玻璃鋼拉擠成型設(shè)備和模具設(shè)計(jì)、制造、銷售的高新技術(shù)企業(yè)。技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品更新給企業(yè)帶來勃勃生機(jī)，不斷地形成新的利潤(rùn)之源，這是我國(guó)玻璃鋼拉擠技術(shù)及市場(chǎng)開發(fā)的主流。
     總之，我國(guó)玻璃鋼拉擠技術(shù)及市場(chǎng)開發(fā)的總體狀況良好。展望未來，前途是光明的，讓我們共同努力，在今后共鑄中國(guó)拉擠玻璃鋼產(chǎn)業(yè)之輝煌。