夹层结构制造技术
  夹层结构一般是由三层材料制成的复合材料。夹层复合材料的上下面层是高强度、高模量材料,中间层是较厚的轻质材料,玻璃钢夹层结构实际上是复合材料与其它轻质材料的再复合。采用夹层结构方式是为了提高材料的有效利用率和减轻结构重量,以梁板构件为例,在使用过程中,一要满足强度要求,二要满足刚度的需要,玻璃钢材料的特点是强度高,模量低。因此,用单一的玻璃钢材料制造梁板,满足强度要求时,挠度往往很大,如果按允许挠度进行设计,则强度大大超过,造成浪费。只有采用夹层结构形式进行设计,才能合理的解决这一矛盾。这也是夹层结构得以发展的主要原因。
  由于玻璃钢夹层结构的强度高,重量轻,刚度大,耐腐蚀,电绝缘及透微波等,目前已广泛用于航空工业和宇航工业的飞机、导弹、飞船及样板、屋面板,能大幅度的减轻建筑物的重量和改善使用功能。透明玻璃钢夹层结构板,已广泛用于寒冷地区的工业厂房、大型公用建筑及温室的采光屋顶。在造船和交通领域,玻璃钢夹层结构广泛用于玻璃钢潜艇、扫雷艇、游艇中的许多构件。我国设计制造的玻璃钢过街人行桥、公路桥、汽车和火车保温泠藏车等,均采用了玻璃钢夹层结构,满足了重量轻、强度高、刚度大、隔热、保温等多性能要求。在要求透微波的雷过罩中,玻璃钢夹层结构已成为其它材料不能与之相比的专用材料。
  1、玻璃钢夹层结构的种类与特点
  根据夹层结构所用的芯材种类和形式不同,玻璃钢夹层结构分为:泡沫夹层结构,蜂窝夹层结构,梯形板夹层结构,矩形夹层结构和圆形夹层结构。
  (1)泡沫塑料夹层结构 泡沫塑料夹层结构是采用玻璃钢薄板作蒙皮(面板),泡沫塑料做夹芯层,泡沫塑料夹层结构的最大特点是蒙皮和泡沫塑料夹芯层粘接牢固、受力不大和保温隔热性能要求高的部件,如飞机尾翼、保温通风管道及样板等。
  (2)蜂窝夹层结构 蜂窝夹层结构是采用玻璃钢薄板作蒙皮,蜂窝材料(玻璃布蜂窝、纸蜂窝或其它棉布及铝蜂窝等)做夹芯层。蜂窝夹层结构的重量轻,强度高,刚度大,多用作结构尺寸大、强度要求高的结构件,如玻璃钢桥的承重板、球形屋顶结构、雷达罩、反射面、冷藏车地板及箱体结构等。
  (3)梯形和矩形带头作用层结构 这种带头作用层结构的面板(蒙皮)为玻璃钢薄板,夹芯层是玻璃钢梯形板或矩形板。这种夹层结构方向性强,仅适用于做高强平板,不宜用于弯曲形状的制品。
  (4)圆环形夹层结构 它是用玻璃钢薄板作蒙皮,用玻璃钢圆环做夹芯层。这种夹层结构的特点是芯材耗量少,强度比较高,平板受力无方向性,最适宜做采光用的透明玻璃钢夹层结构板材,具有遮挡少、透光率高的特点。

蜂窝夹层结构制造技术
  1)蜂窝种类 蜂窝的强度与选用原材料和蜂窝几何形状有关,根据平面投影几何形状,蜂窝夹芯材料可分为六边形、菱形、矩形、正弦曲线形和有加强带六边形等。在这些蜂窝夹芯材料中,以加强带六边形强度最高,正方形蜂窝次之。由于正六边形蜂窝制造简单,用料省,强度也较高,故应用最广。
  2)原材料 夹层结构的蒙皮和夹芯材料种类很多,如果用铝、钛合金做蒙皮和芯材,则称为金属夹层结构;用玻璃钢薄板,木质胶合板和无机复合材料板做蒙皮,用玻璃钢蜂窝、纸蜂窝及泡沫塑料做夹芯材料,则称为非金属材料夹层结构。目前,以玻璃钢薄板做蒙皮、玻璃钢蜂窝和泡沫塑料做芯材的夹层结构应用最广。玻璃纤维布(增强材料) 生产玻璃钢夹层结构的玻璃布分为面层布和蜂窝布两种:面层布是经过增强处理的中碱和无碱平纹布,其厚度一般为0.10.2mm。为加强蒙皮和蜂窝之间的粘度强度,常在两者之间加一层短切玻璃纤维毡。选用含蜡玻璃布做蜂窝材料,可以防止树脂浸透到玻璃布背面,减少蜂窝块层间的粘接,有利于蜂窝成孔拉伸。纸 生产蜂窝夹层结构的纸,要求有良好的树脂浸润性和足够的拉伸强度。粘接剂(树脂) 制造蜂窝夹层结构用的树脂分蒙皮用树脂、蜂窝用树脂和蜂窝与蒙皮粘接用树脂。根据夹层结构的使用条件,可分别选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂及邻苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窝胶条时,通常采用环氧树脂、改性酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯胶和聚乙烯醇缩丁醛胶等。在这些胶粘剂中,环氧树脂粘接强度高,改性酚醛树脂价格低,故应用较多。聚醋酸乙烯酯胶无毒,价格便宜,可以室温固化,但用此胶制造的蜂条,不能浸聚酯胶胶液,因为聚酯树脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯,使蜂条开胶、破坏。
  3)蜂窝夹芯制造 生产玻璃布夹芯材料时,主要彩胶接拉伸法。其工艺过程是先在制造蜂窝芯材的玻璃布上涂胶条,然后重叠粘接成蜂窝叠块,固化后按需要蜂窝高度切成蜂窝条,经拉伸预成型,最后浸胶,固化定型成蜂窝芯材。制造蜂窝夹芯叠块的胶条上胶法,可以采用手械涂胶,也可以使用机械化涂胶。
  4)蜂窝夹层结构制造 玻璃布蜂窝夹层结构制造技术分湿法和干法两种。干法成型 此法是先将蜂窝夹芯和面板作好,然后再将它们粘接成夹层结构。为了保证芯材和面板牢固粘接,常在面板上铺一层薄毡(浸过胶),铺上蜂窝,加热加压,使之固化成一体。这种方法制造的夹层结构,蜂芯和面板的粘接强度可提高到3MPa以上。干法成型的优点主要是产品表面光滑,平整,生产过程中每道工序都能及时检查,产品质量容易保证,缺点是生产周期长。湿法成型 此法是面板和蜂窝夹芯均处于未固化状态,在模具上一次胶接成型。生产时,先在模具上制好上、下面板,然后将蜂窝条浸胶拉开,放到上、下面板之间,加压(0.010.08MPa)、固化,脱模后修整成产品。湿法成型的优点是蜂窝和面板间粘接强度高,生产周期短,最适合于球面、壳体等异形结构产品生产。其缺点是产品表面质量差,生产过程较难控制。

泡沫塑料夹层结构制造技术
  1)原材料 泡沫塑料夹层结构用的原材料分为面板(蒙皮)材料、夹芯材料和粘接剂。面板材料 主要是用玻璃布和树脂制成的薄板,与蜂窝夹层结构面板用的材料相同。粘接剂 面板和夹芯材料的粘接剂,主要取决于泡沫塑料种类,如聚苯乙烯泡沫塑料,不能用不饱和聚酯树脂粘接。泡沫夹芯材料 泡沫塑料的种类很多,其分类方法有两种:一种是按树脂基体分,可分为:聚氯乙烯泡沫塑料,聚苯乙烯泡沫塑料,聚乙烯泡沫塑料,聚氨酯泡沫塑料,酚醛,环氧及不饱和聚酯等热固性泡沫塑料等。另一种是近硬度分,可分为硬质、半硬质和软质三种。用泡沫塑料芯材生产夹层结构的最大优点是防寒、绝热,隔音性能好,质量轻,与蒙面粘接面大,能均匀传递荷载,抗冲击性能好等。
  2)泡沫塑料制造技术 生产泡沫塑料的发泡方法较多,有机械发泡法、惰性气体混溶减压发泡法、低沸点液体蒸发发泡法、发泡剂分解放气发泡法和原料组分相互反应放气发泡法等。机械发泡法 利用强烈机械搅拌,将气体混入到聚合物溶液、乳液或悬浮液中,形成泡沫体,然后经固化而获得泡沫塑料。惰性气体混溶减压发泡法 利用惰性气体(如氮气、二氧化碳等)无色、无臭、难与其它化学元素化合的原理,在高压下压入聚合物中,经升温、减压、使气体膨胀发泡。低沸点液体蒸发发泡法 将低沸点液体压入聚合物中,然后加热聚合物,当聚合物软化、液体达到沸点时,借助液体气化产生的蒸气压力,使聚合物发泡成泡沫体。化学发泡剂发泡法 借助发泡剂在热作用下分解产生的气体,使聚合物体积膨胀,形成泡沫塑料。原料化学反应发泡法 此法是利用能发泡的原料组分,相互反应放出二氧化碳或氮气等使聚合物膨胀发泡成泡沫体。
  3)泡沫塑料夹层结构制造 泡沫塑料夹层结构的制造方法有:预制粘接法、现场浇注成型法和连续机械成型法三种。预制粘接法 将蒙皮和泡沫塑料芯材分别制造,然后再将它们粘接成整体。预制成型法的优点是能适用各种泡沫塑料,工艺简单,不需要复杂机械设备等。其缺点是生产效率低,质量不易保证。整体浇注成型法 先预制好夹层结构的外壳,然后将混合均匀的泡沫料浆浇入壳体内,经过发泡成型和固化处理,使泡沫涨满腔体,并和壳体粘接成一个整体结构。连续成型法 适用于生产泡沫塑料夹层结构板材。


2017年06月01日

碳纤维辊袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型
碳纤维制品模压成型工艺

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