玻璃鋼管的高速旋轉模塑成型工藝研究

       玻璃鋼具有很多優于鋼管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管及塑料管的性能；密度低、質量輕、強度高、耐化學腐蝕、導熱系數小、電絕緣性好、使用壽命長等。由于其具有優異的性能，玻璃鋼管的應用范圍非常廣，市場很大，效益很高。目前最常用的生產方法有手糊成型、纖維纏繞成型等。這些成型工藝都有一定的缺陷，如手糊成型周期長、纖維纏繞成型需要專門的設備成本高等。旋轉模塑成型是成型樹脂基復合材料制品的一種新的發展方向，它由于可以成型大型制品和成本低等特點在國外得到了很好的發展，在國內也逐漸得到了重視。液態反應性樹脂旋轉模塑成型長纖維增強復合材料制品的關鍵問題在于制品內部氣泡的排除。制品內部產生氣泡的主要原因在于旋轉速度較低，樹脂浸潤纖維的驅動力較小，很難完全驅除長纖維或纖維織物內的空氣，從而在制品內部形成氣泡。

      1 本文設計的高速旋轉成型工藝將旋轉模塑成型和離心成型相結合，通過提高旋轉速度，增強了樹脂浸潤纖維的驅動力，提高了制品質量。
      
       液態樹脂高速旋轉模塑成型原理如圖1所示。圖中鋪放有纖維織物的模具繞中心軸高速旋轉，液態反應樹脂膠液從儲料箱經輸料管道流入模具型腔。由于離心力的作用，型腔內的液態樹脂沿模具內壁向另一端流動并占據纖維織物中的空間，這樣就能驅趕出纖維織物內的空氣，完成樹脂對纖維織物的浸潤，液態樹脂在固化劑和引發劑作用下，反應固化得到制品。其工藝過程見圖2。
              
   
2  成型玻璃鋼管的工藝
       2.1  設備和原料

       多功能機床：沈陽第一機床廠；樹脂：通用型191樹脂，常州市武進湖塘利源化工有限公司；引發劑；過氧化甲乙酮，常州市武進湖塘利源化工有限公司；促進劑：環烷酸鈷，常市武進湖塘利源化工有限公司；脫模劑：石蠟，市售。

       2.2  模具設計及處理

       旋轉模塑模具是殼狀的，制品的外形尺寸即為模具的內腔。為了得到厚度均勻的光滑的制品，模具設計中主要考慮分型面、鎖緊機構、脫模、增強物的固定和排氣。鑒于旋轉模塑工藝對制品的厚度和內表面的控制比較差，本實驗將模具設計為雙層(見圖1)。在模具設計過程中要考慮脫模、密封、分型面的位置等問題。為了便于脫模，模具的外壁分型面沿軸向平分圓管，兩部分采用螺紋連接。為了保證脫模順利，本實驗使用石蠟作脫模劑，涂脫模劑的方法是將石蠟熔化，然后用噴涂的方法，在模具的內表面均勻噴涂，厚度為0.1~0.2mm。在制品成型后，加熱使石蠟熔化，模具和制品之間產生空隙，并且熔化的石蠟可起到潤滑作用，可順利脫模。

       2.3  實驗方法與步驟

       實驗采用圖1所示的實驗裝置進行。本實驗中所用模具為夾層圓柱形，底面直徑為100mm，高為200mm。首先，將模具清理干凈，并在模具表面涂覆脫模劑，合模；然后根據制品需要的強度、剛度和厚度確定玻璃氈的層數，以及由制品尺寸確定玻璃氈的寬度和長度。然后將其轉成圓管并將接口膠結。按模具形狀裁剪玻璃纖維氈，并鋪放在模具內，鋪層層數為3層；用芯模將纖維氈壓貼在模具內壁上；將模具固定在多功能機床上，并將配制好的樹脂體系倒入模具中，開機使模具繞轉軸旋轉，本實驗旋轉速度為400r/min。實驗中樹脂的加入量由模具形狀和鋪層層數確定，根據計算樹脂加入量為200g。隨著模具的旋轉樹脂由于自身重力、離心力及纖維氈的毛細作用浸潤玻璃纖維氈。其浸潤是如圖3所示型腔內的液態樹脂沿模具內壁向另一端流動，這樣就能驅趕出纖維織物內的空氣，完成樹脂對纖維織物的浸潤；然后固化冷卻，進而對整體加熱來進行脫模。