玻璃鋼
由于所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之別。質(zhì)輕而硬,不導電,性能穩(wěn)定,機械強度高,回收利用少,耐腐蝕?梢源驿摬闹圃鞕C器零件和汽車、船舶外殼等。

玻璃鋼罐:玻璃鋼儲罐,鹽酸儲罐,硫酸儲罐,反應(yīng)罐,防腐儲罐,化工儲罐,運輸儲罐,食品罐,消防罐等;
玻璃鋼管:玻璃鋼管道,玻璃鋼夾砂管,玻璃鋼風管,玻璃鋼電纜管,玻璃鋼頂管,玻璃鋼工藝管等;
塔器:干燥塔,洗滌塔,脫硫塔,酸霧凈化塔,交換柱等;
衛(wèi)生間:衛(wèi)生間底盤,衛(wèi)生間頂板。
人們經(jīng)過研究試驗,終于制出了這樣一種復合材料。它,就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼。
我們先來看一個試驗,了解了解它的性能優(yōu)良與否。在一個群山環(huán)抱、綠樹成蔭的山谷里,一次試驗正在進行。遠在二百米以外的掩體后的人們,眼睛都盯著山谷中央放著的一個氧氣瓶。空氣壓縮機有節(jié)奏地轉(zhuǎn)動著,通過合金鋼管道向那氧氣瓶不斷地充氣。壓力表上的指針牽動著每個人的心。讀數(shù)從100-200-400-500漸漸上升,直到700公斤1平方厘米時,只聽得一聲震天巨響,氧氣瓶爆炸了!周圍的人們歡呼著跳起來:"成功了!"
氧氣瓶是一種耐高壓容器。它所承受的工作壓力是150公斤/平方厘米。為了使用安全,制造時要求它能忍受三倍的工作壓力,即450公斤/平方厘米。不爆裂,才算合格。上面試驗的氧氣瓶,遠遠超出了設(shè)計要求。這是用什么鋼材制成的呢?是玻璃鋼,更為確切的說,是玻璃與塑料復合在一起制成的。
玻璃是硬而脆的材料,一摔就碎,這帶有玻璃名的玻璃鋼經(jīng)得起摔嗎?于是又進行了新的試驗。
將另一只玻璃鋼氧氣瓶充氣到150公斤/平方厘米,然后從山頂上滾下山谷。它與嶙峋的巖石碰撞著,一直滾到谷底仍然沒有爆裂。玻璃鋼氧氣瓶經(jīng)過了質(zhì)量鑒定考試。
一般玻璃的耐拉強度只有普通鋼材的八分之一。把玻璃融化,拉成只有頭發(fā)直徑的十幾分之一那么細的玻璃纖維,原來又硬又易碎的玻璃就變成了又軟又耐拉的玻璃纖維,其耐拉強度可增加十幾倍。
大家都知道,水泥塊耐壓,鋼材耐拉。用鋼材作筋骨,水泥砂石作肌肉,讓它們凝為一體,互相取長補短,變得堅強無比——這就是鋼筋混凝土。
同樣,如我們用玻璃纖維作筋骨,用合成樹脂(酚醛塑料、環(huán)氧樹脂及聚酯樹脂)作肌肉,讓它們凝為一體,制成的材料,其抗拉強度可與鋼材相媲美-因此得名叫玻璃鋼。
優(yōu)點
據(jù)統(tǒng)計,玻璃鋼的特點主要有以下幾個方面:
輕質(zhì)高強
相對密度在1.5~2.0之間,只有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強度可以與高級合金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中,都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到400Mpa以上。
耐腐蝕
FRP是良好的耐腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個方面,正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
電性能好
是優(yōu)良的絕緣材料,用來制造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好,已廣泛用于雷達天線罩。
熱性能良好
FRP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金屬的1/100~1/1000,是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下,是理想的熱防護和耐燒蝕材料,能保護宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。
可設(shè)計性好
1、可以根據(jù)需要,靈活地設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,來滿足使用要求,可以使產(chǎn)品有很好的整體性。
2、可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能,如:可以設(shè)計出耐腐的,耐瞬時高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強度的、介電性好的,等等。
工藝性優(yōu)良
1、可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。
2、工藝簡單,可以一次成型,經(jīng)濟效果突出,尤其對形狀復雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品,更突出它的工藝優(yōu)越性。
缺點
彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍,但比鋼(E=2.1×10)小10倍,因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中常感到剛性不足,容易變形。
可以做成薄殼結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu),也可通過高模量纖維或者做加強筋等形式來彌補。
長期耐溫性差
一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般只在100℃以下使用;通用型環(huán)氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂,使長期工作溫度在200~300℃是可能的。
老化現(xiàn)象
老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外線、風沙雨雪、化學介質(zhì)、機械應(yīng)力等作用下容易導致性能下降。
剪切強度低
層間剪切強度是靠樹脂來承擔的,所以很低?梢酝ㄟ^選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來提高層間粘結(jié)力,最主要的是在產(chǎn)品設(shè)計時,盡量避免使層間受剪。
目前世界上使用最多的成型方法有以下四種。
①手糊法:主要使用國家有挪威、日本、英國、丹麥等。
②噴射法:主要使用國家有瑞典、美國、挪威等。
③模壓法:主要使用國家有德國等。
④RTM法(樹脂傳遞模塑):主要使用國家有歐美各國、日本。
還有:纖維纏繞成型法、拉擠成型法和熱壓灌成型法等等。
我國有90%以上的FRP產(chǎn)品是手糊法生產(chǎn)的,其他有模壓法、纏繞法、層壓法等。日本的手糊法仍占50%。從世界各國來看,手糊法仍占相當比重,說明它仍有生命力。手糊法的特點是用濕態(tài)樹脂成型,設(shè)備簡單,費用少,一次能糊10m以上的整體產(chǎn)品。缺點是機械化程度低,生產(chǎn)周期長,質(zhì)量不穩(wěn)定。我國從國外引進了擠拉、噴涂、纏繞等工藝設(shè)備,隨著FRP工業(yè)的發(fā)展,新的工藝方法將會不斷出現(xiàn)。
通過先制作出玻璃鋼雕塑模具,來制作生產(chǎn)玻璃鋼制品,滿足人們現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的需要。
一、玻璃鋼雕塑石膏模
石膏模特點是耐熱、價廉、導熱系數(shù)小、復印性好。一般用于制作母模。制造方便,適于大型制品。但是不耐用,怕沖擊,干燥慢。多用于單一產(chǎn)品以及線型復雜的產(chǎn)品,如浮雕等。所用的石膏多為半水石膏即熟石膏。與水泥模一樣,可用磚頭、木材做骨架基礎(chǔ),再覆以石膏層造型。為了提高剛度,防止裂紋,可在石膏中加入足夠的填料,如加入石英,可減少收縮和裂紋,加入水泥(石膏:水泥=7:3)增加強度。也有人提出用石膏加入適量乳膠,用水稀釋來制模,強度好,不起粉等。 石膏?捎米鞯腿埸c合金模的母模,在熱態(tài)下澆鑄合金。用石膏母模翻制石膏鑄型(子模)時,母模表面要涂以分離劑,如鉀皂溶液、變壓器油、食用油、20%硬脂酸十80%煤油,或汽油十凡士林等。石膏模可用帶水筆蘸取石膏粉進行修補。石膏模烘干工藝是:(60~120)℃/(4~5)L,自然冷卻后用金相砂紙輕輕拋光,然后再烘(100~150)℃/(8~10)L,(200~230)℃/(20~24)L。
二、玻璃鋼雕塑橡膠模
橡膠模一般用硅橡膠、聚氨酯樹脂制作,用于制作造型復雜的浮雕、圓雕及各種造型,并不單獨使用,須與石膏套模等其他材料組成,通常用于模具中因線型倒入或重疊而不能直接脫模的某一部位,因它有一定軟性,當外模脫模后,它能隨意拉出,如獅子、龍等動物或菩薩、卡通人物。批量不大時,用此方法。
三、玻璃鋼雕塑石蠟?zāi)?/P>
石蠟?zāi)び糜跀?shù)量不多或者線型復雜、不易脫模的產(chǎn)品。比如,要制造一個整體式彎管,包括90°彎管,可用兩個彎頭哈夫作母模,在內(nèi)90°腔注滿石蠟后,脫去哈夫母模后,將石蠟?zāi)P旧约有拚?然后在外壁包覆玻璃鋼,固化后加熱,使石蠟熔化流出,即可得到一個整體的玻璃鋼產(chǎn)品。 為了減少收縮變形,提高剛度,可在石蠟中加入5%左右的硬脂酸。制造方便,脫模容易,石蠟可反復利用。但精度不高。另一種用法:濕法卷管時,可將鋼管浸到70~80℃熔化的石蠟中,提起來冷卻后再浸,反復進行,直到所需厚度時,表面稍加修整,即可包覆玻璃鋼,為防止石蠟開裂,可在蠟中加入少量黃油。也可在蠟的外面包覆一層薄的玻璃紙,以此作為模芯,玻璃鋼固化后,加熱鋼管石蠟熔化即可脫模。
四、混凝土模
混凝土模多用于線型規(guī)則和重復使用次數(shù)少的產(chǎn)品,如螺旋形、波形、圓形、拱形或立體槽狀產(chǎn)品。成本低,剛性好,可用磚頭砌成基礎(chǔ),再覆以水泥砂漿,進行打磨、上膩子,再經(jīng)過打磨、拋光、噴漆等措施。這種水泥?芍苯佑糜谏a(chǎn)玻璃鋼制品,也可用于翻制玻璃鋼模具的母模。水泥模干燥慢,即使在正常條件下,也要一周以上才能進行涂漆等表面施工。
五、玻璃鋼雕塑木模
木模主要用于線形較平直的大型產(chǎn)品。木?梢灾苯佑脕碜鳛椴Aт摦a(chǎn)品的成型模具,也可作為翻制玻璃鋼模具的過渡母模。用于制作模具的木材有紅松、銀杏、杉木等,要求含水量達15%,并且不易收縮變形,無節(jié)。木模制作后,可涂上0.2~0.3垃垃厚度的樹脂(表面膩子),再用水砂紙由粗到細打磨四次,最后一次用800#或1000#砂紙打光,再涂上拋光膏用拋光器拋光,再打上石蠟,木模即成。也可直接在木模上刷油漆、罩光來制造木模。
六、玻璃鋼雕塑金屬模
金屬模特別是鋼模,一般用于尺寸小、批量大的模壓產(chǎn)品。如制作玻璃鋼平板時表面光潔的不銹鋼板;制作型材時用角鋼、槽鋼。因為模壓產(chǎn)品不僅要加壓,還要加熱。也有用于外形不復雜的大型產(chǎn)品。黃銅雖是常見金屬,但因易受樹脂輔助劑侵蝕,并會對樹脂固化產(chǎn)生不利影響,除非在工作面已鍍鉻或其他金屬的場合,否則不宜采用。金屬模具的制造加工很困難、成本高。另有低熔點合金模其成分是:Zn93%、Al4%、Cu3%、Mn0.5%,當溫度為50~80℃時,合金硬度(HB)為100左右。其流動性好,耐磨性差,適于制造形狀復雜、花紋精細的塑料成型模腔,使用溫度一般>80℃。另一種低熔點金屬是58%鉍,42%錫,熔點135℃。低熔點合金模的優(yōu)點是制模周期短、工藝簡單,可重復使用。
1、建筑行業(yè):冷卻塔、玻璃鋼門窗New、建筑結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)、室內(nèi)設(shè)備及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、玻璃鋼蓋板、衛(wèi)生潔具及整體衛(wèi)生間、桑拿浴室、沖浪浴室、建筑施工模板、儲倉建筑、混凝土模板、筋材以及太陽能利用裝置等。
2、化學化工行業(yè):耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送泵及其附件、耐腐閥門、格柵、通風設(shè)施,以及污水和廢水的處理設(shè)備及其附件等等。
3、汽車及鐵路交通運輸行業(yè):汽車殼體及其他部件,全塑微型汽車,大型客車的車體外殼、車門、內(nèi)板、主柱、地板、底梁、保險杠、儀表屏,小型客貨車,以及消防罐車、冷藏車、拖拉機的駕駛室及機器罩等。
4、鐵路運輸方面,有火車窗框、車內(nèi)頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風器、冷藏車門、儲水箱,以及某些鐵路通訊設(shè)施等。
5、公路建設(shè)方面,有交通路標、隔離墩、標志樁、標志牌、公路護欄等等,船艇及水上運輸行業(yè)。
6、內(nèi)河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類游艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇,以及玻璃鋼航標浮鼓及系船浮筒等等。
7、電氣工業(yè)及通訊工程:有滅弧設(shè)備、電纜保護管,發(fā)電機定子線圈和支撐環(huán)及錐殼,絕緣管、絕緣桿,電動機護環(huán),高壓絕緣子,標準電容器外殼,電機冷卻用套管,發(fā)電機擋風板等強電設(shè)備;配電箱及配電盤,絕緣軸,玻璃鋼罩等電器設(shè)備;印刷線路板、天線、雷達罩等電子工程應(yīng)用。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,以及人民生活水平的提高,許多民用玻璃鋼產(chǎn)品大量地被開發(fā),例如許多城市雕塑、工藝美術(shù)造型,快餐桌椅、摩托車部件、玻璃鋼花盆、安全帽、高級游樂設(shè)備、家用電器外殼等,都成功地被大量應(yīng)用。
可制作玻璃鋼瓦,又稱透明瓦.是和鋼結(jié)構(gòu)配套使用的采光材料,其主要由高性能上膜、強化聚脂和玻璃纖維組成,其中上膜要起到很好的抗紫外線抗靜電的作用,抗紫外線是為了保護FRP采光板的聚酯不發(fā)黃老化,過早失透光特性?轨o電是為了保證表面的灰塵輕易被雨水沖走或被風吹走,維持清潔美觀的表面。由于其穩(wěn)定的質(zhì)量、經(jīng)久耐用的特點,深受顧客的歡迎,產(chǎn)品可廣泛使用在工業(yè)/商業(yè)/民用建筑額屋面和墻面。
電影界用來做道具,既方便快捷,又省成本.可以仿制很多種材料效果.受到人們的歡迎.化工廠也采用酚醛樹脂的玻璃鋼代替不銹鋼做各種耐腐蝕設(shè)備,大大延長了設(shè)備壽命。玻璃鋼無磁性,不阻擋電磁波通過。用它來做導彈的雷達罩,就好比給導彈戴上了一副防護眼鏡,既不阻擋雷達的"視線",又起到防護作用 。許多導彈和地面雷達站的雷達罩都是玻璃鋼制造的。
進入21世紀,根據(jù)玻璃鋼的良好的透波性,這個方面的性能,隨著手機通訊的廣泛流行,玻璃鋼廣泛被應(yīng)用于制造2G和3G天線外罩,玻璃鋼以其良好的可成形性能,外觀的可美化性,起到了很好的小區(qū)美化作用,這方面的產(chǎn)品有方柱線罩,仿真石,野外應(yīng)用的美化樹等玻璃鋼還為提高體育運動的水平立下了汗馬功勞。自從有撐竿跳高這項運動以來,運動員使用木制撐竿創(chuàng)造的最高紀錄是3.05米。后來使 用了竹竿。到一九四二年,把紀錄提高到了4.77米。竹竿的優(yōu)點是輕而富有彈性,欠缺之處是下端粗而上端細,再要提高記錄有很大困難 ,于是人們又用鋁合金竿代替竹竿,它雖然輕而牢固,但彈性不足。這樣,從一九四二年到一九五七年,十五年時間,撐竿跳高的最高紀錄僅僅提高了1厘米。但自從新的玻璃鋼撐竿出現(xiàn)以后,由于它輕而富于彈性,紀錄飛速上升,如今的撐桿跳高紀錄已經(jīng)超過了6米大關(guān)。
在今天,玻璃鋼也被大量應(yīng)用在人們的生活方面,由于它的某些特殊品種仍能保留許多玻璃的優(yōu)點,如透明性 ,于是人們用它作為窗戶玻璃,既能遮擋陽光中的紫外線,又能使居室明亮。人們還把它用來制作各種堅固耐用的生活日常用品。如浴具、廚房用具、梳洗用具等。
具體有如下這些行業(yè):黑色冶金業(yè)、有色冶金業(yè)、電力行業(yè)、煤炭業(yè)、石油化工、化學工業(yè)、機電工業(yè)、紡織工業(yè)、汽車及摩托車制造業(yè)、鐵路業(yè)、船舶工業(yè)、建筑業(yè)、輕工業(yè)、食品工業(yè)、電子工業(yè)、郵電業(yè)、文化、體育及娛樂業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生業(yè),及軍工及民用應(yīng)用等各個方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
涉及這些產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用的主要玻璃鋼產(chǎn)品類別,有:礦山通風設(shè)備、煉焦及相關(guān)設(shè)備、稀土冶煉及鐵合金冶煉相關(guān)設(shè)備、冷軋及電鍍設(shè)備,輸變電設(shè)備、風力發(fā)電設(shè)備、火力發(fā)電用水管、冷卻水設(shè)備、電力管理及維修工器具,煤礦鳳筒、隔爆水袋、防爆裝置,石油開采相關(guān)部件及設(shè)備、石油化工設(shè)備,化工設(shè)備、化工建筑用材、礦山通風設(shè)備,電動機部件、零配件、電鍍設(shè)備、風力發(fā)電機及部件,紡織印染設(shè)備、設(shè)施及部件,汽車制造用材及部件、汽車維修用材、摩托車制造用材及部件,鐵路機車車輛用材及相關(guān)設(shè)施、鐵路信號系統(tǒng)用材及相關(guān)部件,各種各類江河湖海船艇、大型鋼船艇配套零部件及附屬設(shè)施,建筑設(shè)施及用材、衛(wèi)生間、廚房、門窗、波形瓦、冷卻塔、建筑通風空調(diào)設(shè)施、建筑模板等,輕工日用化學及造紙業(yè)用的相關(guān)設(shè)施、家用電器、酒類、制革、家俱用材,食品貯罐用途,電子工業(yè)用設(shè)備、生活消費品用材及電子設(shè)備配件,郵電電信器材配套設(shè)施,體育器械、游樂器材及相關(guān)設(shè)施,農(nóng)業(yè)噴灌設(shè)備、暖房溫室、農(nóng)機具配件、冷庫、水產(chǎn)養(yǎng)殖,商業(yè)柜臺、商業(yè)包裝箱、商用冷藏庫,醫(yī)藥工業(yè)設(shè)施及醫(yī)療衛(wèi)生用途等等。
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