2014年公路造價(jià)師案例:公路施工中模壓成型工藝

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　　模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)中最古老而又富有無(wú)限活力的一種成型方法。它是將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對(duì)模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。

　　模壓成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn);②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好;③表面光潔，無(wú)需二次修飾;④能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品;⑤因?yàn)榕可a(chǎn)，價(jià)格相對(duì)低廉。

　　模壓成型的不足之處在于模具制造復(fù)雜，投資較大，加上受壓機(jī)限制，最適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機(jī)制造水平及合成樹(shù)脂工藝性能的不斷改進(jìn)和發(fā)展，壓機(jī)噸位和臺(tái)面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對(duì)降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發(fā)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車(chē)部件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。

　　模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：①纖維料模壓法是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內(nèi)，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。該方法簡(jiǎn)便易行，用途廣泛。根據(jù)具體操作上的不同，有預(yù)混料模壓和預(yù)浸料模壓法。②碎布料模壓法將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，如麻布、有機(jī)纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊，然后在金屬模具中加溫加壓成型復(fù)合材料制品。③織物模壓法將預(yù)先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹(shù)脂膠液，然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復(fù)合材料制品。④層壓模壓法將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的玻璃纖維布或其它織物，裁剪成所需的形狀，然后在金屬模具中經(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。⑤纏繞模壓法將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布(帶)，通過(guò)專(zhuān)用纏繞機(jī)提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進(jìn)行加溫加壓成型復(fù)合材料制品。⑥片狀塑料(SMC)模壓法將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。⑦預(yù)成型坯料模壓法先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯料，將其放入金屬模具中，然后向模具中注入配制好的粘結(jié)劑(樹(shù)脂混合物)，在一定的溫度和壓力下成型。

　　模壓料的品種有很多，可以是預(yù)浸物料、預(yù)混物料，也可以是坯料。當(dāng)前所用的模壓料品種主要有：預(yù)浸膠布、纖維預(yù)混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。

　　1、原材料

　　(1)合成樹(shù)脂復(fù)合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹(shù)脂具有：①對(duì)增強(qiáng)材料有良好的浸潤(rùn)性能，以便在合成樹(shù)脂和增強(qiáng)材料界面上形成良好的粘結(jié);②有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫牧鲃?dòng)性，在壓制條件下能夠和增強(qiáng)材料一道均勻地充滿整個(gè)模腔;③在壓制條件下具有適宜的固化速度，并且固化過(guò)程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物或副產(chǎn)物少，體積收縮率小;④能夠滿足模壓制品特定的性能要求。按以上的選材要求，常用的合成樹(shù)脂有：不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚丁二烯樹(shù)脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。為使模壓制品達(dá)到特定的性能指標(biāo)，在選定樹(shù)脂品種和牌號(hào)后，還應(yīng)選擇相應(yīng)的輔助材料、填料和顏料。

　　(2)增強(qiáng)材料模壓料中常用的增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維開(kāi)刀絲、無(wú)捻粗紗、有捻粗紗、連續(xù)玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等，也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物(布)和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機(jī)纖維(如芳綸纖維、尼龍纖維等)和天然纖維(如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等)等品種。有時(shí)也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強(qiáng)材料。

　　(3)輔助材料一般包括固化劑(引發(fā)劑)、促進(jìn)劑、稀釋劑、表面處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑(顏料)和填料等輔助材料。

　　2、模壓料的制備

　　以玻璃纖維(或玻璃布)浸漬樹(shù)脂制成的模壓料為例，其生產(chǎn)工藝可分為預(yù)混法和預(yù)浸法兩種。

　　(1)預(yù)混法先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經(jīng)蓬松后在捏合機(jī)中與樹(shù)脂膠液充分捏合至樹(shù)脂完全浸潤(rùn)玻璃纖維，再經(jīng)烘干(晾干)至適當(dāng)粘度即可。其特點(diǎn)是纖維松散無(wú)定向，生產(chǎn)量大，用此法生產(chǎn)的模壓料比容大，流動(dòng)性好，但在制備過(guò)程中纖維強(qiáng)度損失較大。

　　(2)預(yù)浸法纖維預(yù)浸法是將整束連續(xù)玻璃纖維(或布)經(jīng)過(guò)浸膠、烘干、切短而成。其特點(diǎn)是纖維成束狀，比較緊密，制備模壓料的過(guò)程中纖維強(qiáng)度損失較小，但模壓料的流動(dòng)性及料束之間的相容性稍差。