CN103302866B - 一种玻璃钢成型方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃钢成型方法及其系统，所述方法如下：酚醛树脂料液、固化剂和玻璃纤维分别加压后分别通过喷枪的三个喷嘴呈扇形面喷出并交汇，其中的固化剂与玻璃纤维的扇形喷射面分别位于酚醛树脂所形成的喷射面两侧喷出，交汇后的固化料液在酚醛树脂料液的喷射压力驱动下呈扇形喷射于目标喷射面上，并在目标喷射面上固化成型。本发明通过调制酚醛树脂料液，使其达到可以使用喷枪进行喷射，酚醛树脂、固化剂及玻璃纤维三者通过喷射达到均匀混合，提高了酚醛树脂的成型效率、改善了员工的制作环境，且流胶情况符合现场喷射制衬工艺。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢成型技术领域，特别涉及一种酚醛树脂喷射成型的玻璃钢成型方法及其系统。
背景技术
酚醛树脂具有优良的耐腐蚀性和耐温性，其性能要远远超过不饱和树脂，在某些方面也要超过乙烯基树脂，而且其价格低廉，但是由于其操作困难和固化缓慢等原因制约了在玻璃钢中的应用，尤其是在大罐市场中很少应用。由于酚醛树脂的特性，酚醛树脂固化速度相对不饱和树脂而言要慢很多，且需要加热才能固化，相对就延长了酚醛玻璃钢制品的生产周期。在国内还没有使用喷枪操作的成功例子，一般都是通过手工粉刷实现的。
目前无法通过喷枪实现酚醛树脂的喷射成型，其主要原因如下：
一是酚醛树脂粘度问题，酚醛树脂一般粘度在800MPa·s/25℃以上，由于酚醛树脂粘度高，难以通过喷枪实现喷射。
二是要实现酚醛树脂的快速固化，酚醛树脂中固化剂添加比例应控制在10%左右，酚醛树脂和固化剂的大比例混合后影响喷枪喷出。
发明内容
为了解决现有技术的问题，实现酚醛树脂的自动喷射成型，提高玻璃钢成型的效率，本发明提供了一种玻璃钢成型方法及其系统。
所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种玻璃钢成型方法，所述方法如下：
酚醛树脂料液、固化剂和玻璃纤维分别加压后分别通过喷枪的三个喷嘴呈扇形面喷出后交汇，其中的固化剂与玻璃纤维的扇形喷射面分别位于酚醛树脂所形成的喷射面两侧喷出，交汇后的固化料液在酚醛树脂料液的喷射压力驱动下呈扇形喷射于目标喷射面上，并在目标喷射面上固化成型。
所述酚醛树脂料液的粘度为200—500MPa·s。
优选地，所述玻璃纤维喷射面在所述酚醛树脂料液扇形喷射面的上侧交汇，所述固化剂喷射面在所述酚醛树脂料液扇形喷射面的下侧交汇。
所述的固化剂与酚醛树脂的喷射交汇点为第一交汇点，所述的玻璃纤维与酚醛树脂的喷射交汇点为第二交汇点，所述第一交汇点与目标喷射面的距离大于所述第二交汇点与目标喷射面的距离。
所述的第二交汇点与目标喷射面之间的距离为固化料液的混合距离，所述的混合距离为500-1500mm。
所述酚醛树脂料液的喷射扇形角为15°～35°，所述固化剂的喷射扇形角为15°～35°，所述的固化剂和玻璃纤维在交汇处的喷射面宽度分别与各自交汇处的酚醛树脂料液喷射面宽度相等。
所述的固化剂为对甲苯磺酸溶液，所述固化剂单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的6-12%。
所述的玻璃纤维单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的30-50%。
所述酚醛树脂料液的喷射压力0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5/s；所述固化剂的喷射压力为0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5m/s；所述玻璃纤维为1200～4800Tex，其切短后的玻璃纤维长度为20-50。
优选地，其中固化料液的混合距离为800mm，所述酚醛树脂料液的喷射速度为1.8m/s，所述固化剂的喷射速度为1.8m/s，所述玻璃纤维为2400Tex，其切短后的玻璃纤维长度为30mm。
另一方面，本发明还提供了一种玻璃钢成型系统，包括树脂泵、固化剂泵、酚醛树脂料筒、固化剂料筒及其喷枪，所述喷枪包括树脂喷嘴、固化剂喷嘴及玻璃纤维切割器，所述的固化剂泵的进、出料口通过管路分别与所述的固化剂料筒、喷枪的固化剂喷嘴连接，所述的树脂泵的进、出料口通过管路分别与所述的酚醛树脂料筒、喷枪的树脂喷嘴连接，所述的树脂喷嘴设置于所述玻璃纤维切割器与所述固化剂喷嘴之间，所述喷枪喷射时所喷出的固化剂、玻璃纤维分别与所喷射出的酚醛树脂料液交汇，交汇后的固化料液喷射至目标喷射面上固化成型。
所述系统还包括一制衬机和一支架，所述支架上设置一沿目标喷射面长度方向设置的轨道，所述制衬机设置于所述轨道上且沿所述轨道往复移动，所述喷枪与所述制衬机固定连接。
所述喷枪所形成的各喷射扇形面与目标喷射面的母线平行设置，所述的酚醛树脂料液、固化剂及切短后玻璃纤维混合后所形成的交汇点距离目标喷射面的距离为混合距离，所述混合距离为500-1500mm。
所述支架为水平支架，所述轨道水平设置于所述水平支架上，所述的玻璃纤维切割器位于所述树脂喷嘴的上方，所述固化剂喷嘴位于所述树脂喷嘴的下方。
所述支架为立式支架，所述轨道沿所述支架竖直设置，所述的玻璃纤维切割器和固化剂喷嘴所形成的扇形喷射面分别位于酚醛树脂扇形喷射面的左右两侧。
所述固化剂泵单位时间的输出体积量占所述树脂泵输出体积量的6-12%；
所述的玻璃纤维切割器单位时间的输出体积量占所述树脂泵输出体积量的30-50%。
本发明所提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）本发明将酚醛树脂料液、固化剂及玻璃纤维分别通过喷枪的三个喷嘴呈扇形进行喷射，本发明将切短后的玻璃纤维及固化剂设置在酚醛树脂扇形喷射面的两侧，使混合后的固化料液在原有酚醛树脂的喷射压力驱动下继续向着目标喷射面进行扇形喷射，由于酚醛树脂喷射面位于玻璃纤维和固化剂喷射面之间，因此，混合后的固化料液继续沿着酚醛树脂的喷射扇形面方向喷射，即酚醛树脂的喷射扇形面作为混合后固化料液的载体，这样地设置可以平衡酚醛树脂两侧的压力，使混合后的固化料液保持与酚醛树脂的喷射方向一致。
（2）酚醛树脂、固化剂及玻璃纤维三者通过喷枪呈扇形面进行喷射，喷射后三者交汇混合，混合后的固化料液进行沿着扇形面进行喷射，在其喷散面逐渐变大的过程中实现三者的均匀混合，喷射物到达目标喷射面上时所产生的气泡含量低，经观察其混合程度明显优于人工搅拌。
（3）本发明通过自动喷射方式对目标喷射面进行酚醛树脂的喷洒，能有效提高产品质量和生产效率，并在很大程度上改善了员工的制作环境。
（4）本发明所提供的成型方法可使玻璃纤维与喷射的酚醛树脂正常固化，且流胶情况符合现场喷射制衬工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的酚醛树脂成型结构示意图（水平喷射）；
图2是本发明实施例二提供的酚醛树脂成型结构示意图（立式喷射）；
图3是本发明所提供的玻璃钢喷射成型局部示意图；
图4是本发明所提供的玻璃钢喷射成型原理示意图；
图5是本发明所提供的酚醛树脂喷嘴喷射图；
图6是本发明所提供的固化剂喷嘴喷射图。
图中：
1-控制器；2-酚醛树脂料筒；3-树脂泵；4-固化剂料筒；5-固化剂泵；6-目标喷射面；
7-喷枪，71-玻璃纤维切割器，72-树脂喷嘴73-固化剂喷嘴；8-制衬机；9-轨道；
10-玻璃纤维喷射面；20-酚醛树脂料液喷射面；30-固化剂喷射面；50-支架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种玻璃钢成型方法，所述方法如下：如图3所示，酚醛树脂料液、固化剂和玻璃纤维分别加压后分别通过喷枪的三个喷嘴呈扇形面喷出并交汇，其中的固化剂与玻璃纤维的扇形喷射面分别位于酚醛树脂所形成的喷射面两侧喷出，交汇后的固化料液在酚醛树脂料液的喷射压力驱动下呈扇形喷射于目标喷射面上，并在目标喷射面6上固化成型。
其中酚醛树脂料液的粘度为200～500MPa·s。
玻璃纤维喷射面10在酚醛树脂料液喷射面20的上侧交汇，固化剂喷射面30在酚醛树脂料液喷射面20的下侧交汇。同时，固化剂与酚醛树脂料液的喷射交汇点B为第一交汇点，玻璃纤维与酚醛树脂料液的喷射交汇点B为第二交汇点，第一交汇点与目标喷射面的距离大于第二交汇点与目标喷射面的距离，如图4所示，即：C-A>C-B。其中，第二交汇点与目标喷射面之间的距离为固化料液的混合距离L，其中混合距离L为500-1500mm。
如图5和图6所示，本发明中的酚醛树脂料液的喷射扇形角α为15°～35°，固化剂的喷射扇形角β为15°～35°，固化剂和玻璃纤维在交汇处（即A处和B处）的喷射面宽度分别与各自交汇处的酚醛树脂料液喷射面20宽度相等。
本发明所采用的固化剂为对甲苯磺酸溶液，固化剂单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的6-12%；玻璃纤维单位时间的喷射体积量占酚醛树脂料液喷射体积量的30-50%。
本发明中酚醛树脂料液的喷射压力0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5m/s；固化剂的喷射压力为0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5m/s；玻璃纤维为1200～4800Tex，其切短后的玻璃纤维长度为20-50mm。其中酚醛树脂料液的喷射压力优选为0.4MPa，酚醛树脂料液的喷射速度为1.8m/s；固化剂的喷射压力优选采用0.3MPa，固化剂的喷射速度为1.8m/s，固化料液的混合距离为800mm，玻璃纤维优选为2400Tex，其切短后的玻璃纤维长度优选为30mm。
另外，本发明还提供了一种玻璃钢成型系统，如图1所示，图中可以看出，酚醛树脂料液放置于酚醛树脂料筒2中，固化剂放置于固化剂料筒4中，分别通过树脂泵3和固化剂泵5分别将酚醛树脂料液和固化剂输送至酚醛树脂喷嘴72和固化剂喷嘴73，玻璃纤维经玻璃纤维切割器71切短后输送出来，三者达到均匀混合后向着目标喷射面进行喷洒，图1中将喷枪7安装在一个制衬机8上，制衬机8沿着设置在水平支架50上的轨道9实现水平往复移动，玻璃纤维切割器71位于树脂喷嘴72的上方，固化剂喷嘴73位于树脂喷嘴72的下方。通过对目标喷射面6进行旋转运动达到均匀喷洒的目的。控制器1对制衬机8、喷枪7及目标喷射面6进行实时控制。
本发明通过增大固化剂泵5的输出能力，使固化剂泵5单位时间的输出体积量占树脂泵3输出体积量的6-12%。
图2是本发明所提供的另一种玻璃钢成型系统结构示意图，其中的目标喷射面6为立式状态，其中的支架50为立式支架，轨道9沿支架50竖直设置，玻璃纤维切割器71和固化剂喷嘴73所形成的扇形喷射面分别位于酚醛树脂扇形喷射面的左右两侧。制衬机8沿着轨道9带动喷枪7上下做往复运动。
本发明实施例中所采用的酚醛树脂为山东圣泉化工股份有限公司生产的PF-7215型酚醛树脂；固化剂采用的是山东圣泉化工股份有限公司生产的EXP0440A型号的固化剂；玻璃纤维采用的是：泰山玻纤厂家生产的2400tex的玻璃纤维。
通过对PF-7215型酚醛树脂进行喷射和手工粉刷试验，其中的玻璃钢的成型条件如下：
试验环境温度为2℃；
酚醛树脂的温度：30℃；
酚醛树脂的粘度：350MPa·s
固化剂温度：32℃；
树脂泵工作压力：0.4Mpa，喷射速度：1.8m/s；
固化剂泵工作压力：0.2Mpa，喷射速度：1.8m/s，固化剂单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的10%；
玻璃纤维切断后的长度为：30mm，玻璃纤维单位时间的喷射体积量占酚醛树脂料液喷射体积量的40%。
通过手工粉刷方式和自动喷枪喷射方式两种成型方式对玻璃钢进行成型试验，如下表所示。
通过采用两种成型方法进行对照分析，得出如下结论：
无论从生产效率、混合程度、对固化剂量的控制以及控制气泡含量上，本发明所提供的自动喷射技术方面都存在着显著的优势。
通过上述方法制备的玻璃钢性能参数如下：
轴向抗拉强度（MPa）：150
比重（g/cm3）：1.52
环向弹性模量（MPa）：175
环向抗拉强度（MPa）：6.2×103
轴向弹性模量（MPa）：6.0×103
吸水率（%）：＜0.5%
表面固化度（巴柯尔）：＞38
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种玻璃钢成型方法，其特征在于，所述方法如下：
酚醛树脂料液、固化剂和玻璃纤维分别加压后分别通过喷枪的三个喷嘴呈扇形面喷出后交汇，其中的固化剂与玻璃纤维的扇形喷射面分别位于酚醛树脂所形成的喷射面两侧喷出，交汇后的固化料液在酚醛树脂料液的喷射压力驱动下呈扇形喷射于目标喷射面上，并在目标喷射面上固化成型。
2.根据权利要求1所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述酚醛树脂料液的粘度为200-500MPa·s。
3.根据权利要求2所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述玻璃纤维喷射面在所述酚醛树脂料液扇形喷射面的上侧交汇，所述固化剂喷射面在所述酚醛树脂料液扇形喷射面的下侧交汇。
4.根据权利要求1～3任一所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述的固化剂与酚醛树脂的喷射交汇点为第一交汇点，所述的玻璃纤维与酚醛树脂的喷射交汇点为第二交汇点，所述第一交汇点与目标喷射面的距离大于所述第二交汇点与目标喷射面的距离。
5.根据权利要求4所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述的第二交汇点与目标喷射面之间的距离为固化料液的混合距离，所述的混合距离为500-1500mm。
6.根据权利要求5所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述酚醛树脂料液的喷射扇形角为10°～35°，所述固化剂的喷射扇形角为10°～35°，所述的固化剂和玻璃纤维在交汇处的喷射面宽度分别与各自交汇处的酚醛树脂料液喷射面宽度相等。
7.根据权利要求6所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述的固化剂为对甲苯磺酸溶液，所述固化剂单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的6-12％。
8.根据权利要求7所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述的玻璃纤维单位时间的喷射体积量占所述酚醛树脂料液喷射体积量的30～50％。
9.根据权利要求8所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
所述酚醛树脂料液的喷射压力0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5m/s；所述固化剂的喷射压力为0.2～0.8MPa，喷射速度为1.5～2.5m/s；所述玻璃纤维为1200～4800Tex，其切短后的玻璃纤维长度为20～50mm。
10.根据权利要求9所述的玻璃钢成型方法，其特征在于：
其中固化料液的混合距离为800mm，所述酚醛树脂料液的喷射速度为1.8m/s，所述固化剂的喷射速度为1.8m/s，所述玻璃纤维为2400Tex，其切短后的玻璃纤维长度为30mm。
11.一种玻璃钢成型系统，包括树脂泵(3)、固化剂泵(5)、酚醛树脂料筒(2)、固化剂料筒(4)及其喷枪(7)，所述喷枪(7)包括树脂喷嘴(72)、固化剂喷嘴(73)及玻璃纤维切割器(71)，所述的固化剂泵(5)的进、出料口通过管路分别与所述的固化剂料筒(4)、喷枪(7)的固化剂喷嘴(73)连接，所述的树脂泵(3)的进、出料口通过管路分别与所述的酚醛树脂料筒(2)、喷枪(7)的树脂喷嘴连接，其特征在于：所述的树脂喷嘴(72)设置于所述玻璃纤维切割器(71)与所述固化剂喷嘴(73)之间，所述喷枪(7)喷射时所喷出的固化剂、玻璃纤维分别与所喷射出的酚醛树脂料液交汇，交汇后的固化料液喷射至目标喷射面(6)上固化成型。
12.根据权利要求11所述的玻璃钢成型系统，其特征在于：
所述系统还包括一制衬机(8)和一支架(50)，所述支架(50)上设置一沿目标喷射面(6)长度方向设置的轨道(9)，所述制衬机(8)设置于所述轨道上且沿所述轨道(9)往复移动，所述喷枪(7)与所述制衬机(8)固定连接。
13.根据权利要求12所述的玻璃钢成型系统，其特征在于：
所述喷枪(7)所形成的各喷射扇形面与目标喷射面(6)的母线平行设置，所述的酚醛树脂料液、固化剂及切短后玻璃纤维混合后所形成的交汇点距离目标喷射面(6)的距离为混合距离，所述混合距离为500-1500mm。
14.根据权利要求12或13所述的玻璃钢成型系统，其特征在于：
所述支架(50)为水平支架，所述轨道(9)水平设置于所述水平支架上，所述的玻璃纤维切割器(71)位于所述树脂喷嘴(72)的上方，所述固化剂喷嘴(73)位于所述树脂喷嘴(72)的下方。
15.根据权利要求12或13所述的玻璃钢成型系统，其特征在于：
所述支架(50)为立式支架，所述轨道(9)沿所述支架(50)竖直设置，所述的玻璃纤维切割器(71)和固化剂喷嘴(73)所形成的扇形喷射面分别位于酚醛树脂扇形喷射面的左右两侧。
16.根据权利要求15所述的玻璃钢成型系统，其特征在于：
所述固化剂泵(5)单位时间的输出体积量占所述树脂泵(3)输出体积量的6-12％；
所述的玻璃纤维切割器(71)单位时间的输出体积量占所述树脂泵(3)输出体积量的30-50％。
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