玻璃钢复合材料中空腹异型材及其成型工艺

摘要

一种玻璃钢复合材料中空腹异型材及其成型工艺，克服了现有技术只能生产形状简单的规格的玻璃钢型材，并且由于采用连续玻璃毡，使异型材价格也较高的问题。其特征在于，采用土锅中碱玻璃纤维作纵向拉力、刚性和抗剪的增强材料，采用无续毡作横向及其它方向的拉力、刚性和抗剪的增强材料，采用热固性或热塑性树脂作热固成型剂，经牵引、切割、拉挤成成品。优点在于防腐好、强度高、不变形、隔热性能好，而且造价低，其造价仅为铝合金窗的1/4，塑料窗的1/3。

说明书

本发明涉及一种玻璃钢复合材料中空腹异型材及其成型工艺。

现有技术的异型材有金属异型材，如铝合金异型材;塑料异型材，如聚氯乙烯异型材;但铝合金异型材比重大，单位面积价格太高;而塑料异型材强度底，断面积大，单位面积价格也很高，并且易老化。秦皇岛跃华玻璃钢厂、西安绝缘材料厂采用英国流水线生产的玻璃钢型材，提高了产品的强度，可用于地下电缆及机电绝缘材料，但由于受工艺条件的限制，现有的玻璃钢型材，只能生产形状简单的棒材、管材、工字梁、电缆槽、楼梯扶手等规格型材。

此外，据《玻璃钢产品设计》（下册）第468页介绍，现有技术的挤压工艺中所采用的增强材料，最常用的有玻璃纤维无捻粗纱、玻璃布带和玻璃毡。对于空心截面制品，要求较高的横向强度，一般掺用不同织纹的玻璃布带。对于中度横向强度的制品，一般采用连续玻璃毡。另据1986年12月出版的《中国玻璃钢工业协会通讯》（第十七期）“洛阳中日玻璃钢技术交流协会讲稿选编”第21页《美国拉挤工业概况》介绍，“1985年10月美国举办了一次规模相当大的国际展览会，展览了钢窗、铝窗、木窗和塑料窗，唯独不见玻璃钢窗，可见仍处于研制阶段”。该文还介绍，“七十年代初，连续纤维毡的问世，促进了拉挤工艺的迅速发展，拉挤制品从此进入结构材料市场”。

但如上所说，由于现有技术工艺的限制，只能生产形状简单的规格型材并且由于采用连续玻璃毡，使异型材价格也较高。

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，在提高异型材的强度的同时，降低异型材的成本，并提供一种可利用无续毡制作的可广泛应用于建筑门窗，家具、工程结构材料的玻璃钢复合材料中空腹异型材。

本发明的另一个目的在于克服有技术中工艺的不足之处，提供一种可利用无续毡制作上述玻璃钢复合材料中空腹异型材的成型工艺，从而在保证强度的同时，降低成本。

本发明的异型材采用土锅中碱玻璃纤维作纵向拉力、刚性和抗剪的增强材料，采用无续毡作横向及其它方向的拉力、刚性和抗剪的增强材料及其它方向的增强材料，采用热固性或热塑性树脂作热固成形剂，经牵引、切割，制成成品，其成品为各种异型材，特别是各种带翼膀、带勾槽或带翼膀、勾槽的玻璃钢复合材料中空腹异型材。

制作上述异型材的工艺是，先将土锅中碱玻璃纤维在有树脂配方的浸渍槽中浸渍后布入所需型材形状的各设计部位预成型模中;同时将无续毡经切割和增强处理后布入所需型材形状的各设计部位的预成型模中，再将部分干玻璃纤维经干玻璃纤维架进入信毡热合输送装置，作信毡的输送轨道布入信毡预成型模中，然后将上述浸渍后的浸渍纱，增强后的无续毡和带有干玻璃纤维的信毡同时经各自的预成型模中送入热固化成型模中进行热固化成型，再经牵引、切割、制成成品。

本发明产品的优点在于防腐好、强度高、不变形、隔热性能好，而且造价低，其造价仅为铝合金窗的1/4，塑料窗的1/3。

本发明工艺的优点在于，可以使土锅中碱玻璃纤维在浸渍槽中自动疏通，排除积物，不至于使土锅中碱玻璃纤维断头造成停车事故，此外，无续玻璃毡经过增强处理后可提高其拉伸强度，确保了无续玻璃毡的整型、归位，并能准确地与土锅中碱玻璃纤维形成一体。特别是该工艺可使土锅中碱玻璃纤维和无续毡成型，因而使该工艺制成的产品的成本大大降低。

下面结合附图提供本发明的实施例。

图1是本发明一种异型材的断面图;

图2是本发明异型材几种典型形状示意图;

图3是本发明的工艺流程简图。

实施例1：

如图1所示，本发明的异型材在受力较大的异型材外围采用无续毡（或玻璃编织带）作中空腹异型材的横向拉力、刚性和抗剪的增强材料，在异型材的上面为上毡Z₁，在异型材的底面为底毡Z₂，在异型材的左右两侧为侧毡Z₃，在异型材的中空腹部位为信毡Z₄，在上毡Z₁、下毡Z₂、侧毡Z₃和信毡Z₄各面无续毡所形成的空间中均布有土锅中碱（或高碱或无碱）玻璃纤维，（如果需要更高强度，可采用碳纤维、或者硼纤维代替）作综向拉力、刚性和抗剪的增强材料S，此外，在其它部位，如沟槽或翼或翅等部位也均布有上述玻璃纤维和无续毡。

图2为几种典型的异型材截面图，其中：

图2-1为门框或推拉窗框示意图;

图2-2为推拉窗扇轨道示意图;

图2-3为门扇示意图

图2-4为窗扇示意图

图2-5为对开窗窗框示意图

图2-6为角框示意图

上述各图布毡位置如图所示，其余部位布玻璃纤维。

实施例2

该实施例提供制作上述各种异型材制作工艺。

1，材料的选择：

1，1，土锅中碱玻璃纤维选择，（高碱、无碱玻璃纤维亦可），一般为0.06～0.08mm，股数以10股为最佳，以使在预成型过程中减少分支;

1，2，无续毡的选择，最好选择300g/m²的无续毡，无续毡的厚度应在0.8～0.4mm之间以利于树脂的浸透;

1，3，树脂的选择，可选择不饱和树脂和环氧树脂，其中不饱和树脂的放热峰值应在120℃～170℃之间，以有利于成形;此外，根据耐酸、耐碱程度及阻燃程度的不同需要选择相应树脂，树脂的粘度以2000厘泊为宜。

2，树脂配方，以树脂100份，在树脂中按下列比例加入如下材料：

2，1，引发剂，0.5～3%。引发剂需根据成型工艺而选定，可采用过氧化苯甲酰或过氧化环乙酮或过氧化丙乙苯。

2，2，添充剂，15～27%。加入添充剂的目的有三个，其一为使型材断面能达到一致，使型材表面丰满、光滑、不变形;其二为使模具表面不积留，使型材的含胶量有一定的比例，其三在于降低成本。添充剂可选用轻质碳酸钙或再加入些滑石粉或高岭土;

2，3，阻燃添加剂，10～37%，加入阻燃添加剂的目的在于使异型材防止燃烧，阻燃添加剂可选用三氧化二锑膏或二氧化锑膏或氧化石蜡。

2，4，触变剂，2～4%，加入触变剂的目的在于使其与碳酸钙形成最佳的溢流状态，另一个目的在于使添充剂与树脂能很好地均匀结合。触变剂可选用二氧化硅或聚氯乙烯。

2，5，偶联剂，0.2～3%;加入偶联剂的目的在于使无续毡毡、玻璃纤维和添充剂之间粘的更牢，以提高异型材的强度。偶联剂可选用G570或者硅烷偶联剂。

2，6，润滑剂，0.5～3%;加入润滑剂的目的在于避免树脂与模具的粘连，减少拉挤阻力，同时可使型材表面光滑平整。润滑剂可选用硬质酸锌或硬质酸铝。

3，走丝与布丝，

3，1，走丝，即将选定好的玻璃纤维从玻璃纤维团布置架中进入走丝架，经走丝架分支进入装有树脂配方的浸渍槽中走一遍，在装有树脂配方的浸渍槽中装有走丝网，在走丝网网眼中针对布丝的每个方位都设有一个排纱管槽，树脂从管槽的底部开口进入管槽，管槽呈上凹形，两端高于树脂的表面，所说的玻璃纤维从管槽的一端进入，从另一端引出，通过管槽引出的玻璃纤维上均匀地粘有树脂配方;在这个过程中，浸渍槽中的树脂温度控制在35℃～45℃范围。

3，2，布丝，即在粘有树脂配方的玻璃纤维出浸渍槽后进入布丝工艺，即将粘有树脂配方的玻璃纤维分支并进入模具架，然后进入根据型材断面而事先确定的各方位预成型模具中。

在走丝与布丝工艺中，一定要注意玻璃纤维不能编花，不能重叠，此外，还必须在玻璃纤维进入模具前提前整型，并注意使玻玻璃纤维在走行方向上不能变位。

4，切毡与布毡

4，1，切毡，即将无续毡经过自动切割装置按照型材的有效横截面切出一定宽度的无续毡带（宽度根据型材断面而异，10～800mm不等）。

4，2，布毡，将切成的无续毡带经过自动缝包机顺开卷方向增加若干条加强线，加强无续毡的拉力，并拉直拉平，以保证型材垂直方向的强度及整型的入位，使无续毡带进入各部位预成型模中。

在布毡的工艺过程中，要根据型材断面毡的形状而确定毡的入位。

5，布信毡，即将不经过浸渍树脂的干玻璃纤维通过干玻璃纤维架进入信毡热合输送装置，使玻璃纤维和无续毡形成一体，然后通过1-7号七个位置位爬行进入整型模中。

在布毡和布信毡的过程中，预成型模的温度控制在60℃～90℃，使无续毡所含有的粘合剂受热成型，无续毡带经过预成型模的平均时间为3～5分钟。

6，热固化成型。将经过树脂浸渍的玻璃纤维按型材断面需要而布入各方位（上部、底部、左侧、右侧、左翼、右翼、左翅、右翅、左沟槽、右沟槽等）的预成型模中引出的玻璃纤维和经过切毡并增强处理的无续毡带按型材断面所需而布入各方位（上毡、底毡和侧毡）的预成形模中引出的无续毡以及经过信毡预成型模中引出的信毡同时从各个方向和各个位置进入热固化成型模，然后再经过涂装、牵引、切割等常规工艺，即可拉挤成成品。