大型玻璃钢制品模具表面层结构研究

何 涛，刘 成，王 刚

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300480)

大型玻璃钢制品模具表面层结构研究

何 涛，刘 成，王 刚

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300480)

从玻璃钢制品模具表面层的作用、表面层材料的选用原则、表面层结构、制作成本及特点等方面，对玻璃钢制品模具表面层结构进行了分析和研究。

表面层结构 胶衣 碳毡 玻璃钢制品模具

为了改善和美化玻璃钢制品的表面状态，提高产品的表面质量和价值，并保证内层玻璃钢不受侵蚀，延长制品使用寿命，我们一般在模具的工作表面做一层表面结构层。该结构层质量的好坏，直接影响模具的外在质量以及耐候性、耐水性和耐化学介质侵蚀性等，所以玻璃钢制品模具表面层有着很重要的作用。

1 玻璃钢制品模具表面层的作用

玻璃钢制品模具表面层是玻璃钢模具结构中比较重要的结构层，其作用主要有：①硬度较高、表面光滑，可以遮盖纤维布痕迹；②提高模具表面的耐候性；③制作模具表面后，由于没有纤维裸露在表面，避免了纤维与水及其他液体介质相接触，提高模具的耐水性和耐化学性能；④在受到轻微划伤时不会损伤玻璃纤维增强层，可以很好地保护玻璃钢模具的结构层。

2 玻璃钢制品模具表面层材料选用原则

为了充分体现玻璃钢制品模具表面层结构的上述作用，满足工艺性能和模具性能要求，模具表面层材料应满足下述要求：①表面层成型后硬度高，避免划伤模具；②收缩率小，防止表面破裂；③工艺性能好，方便操作实施；④具有一定韧性，满足一定冲击要求；⑤色泽均匀，无杂质。

3 玻璃钢制品模具表面层结构

3.1 玻璃钢制品模具表面层结构材料

模具表面结构层一般有两种选择：胶衣层或者碳毡层。其中加有颜料糊(色浆)的、树脂含量很高的胶层可以是纯树脂，亦可用表面毡增强，这层胶层称为胶衣层(也称表面层或装饰层)；而碳毡层是由一层碳毡(厚度 1～2,mm)与玻璃钢制品模具结构层一起灌注而成的。

3.2 胶衣、碳毡制作工艺及相应制作要求

3.2.1 胶衣制作工艺及相应制作要求

胶衣制作一般使用毛刷或者专用喷枪来喷涂，在凝胶后，需要手糊表面毡及短切毡等背衬层。在胶衣层制作过程中，应该注意下述问题：

① 胶衣层的总厚度尽量控制在 0.8～1.2,mm之间，厚度要适宜。如果太薄，可能会固化不完全，使胶衣背面的玻璃纤维容易显露出来，影响外观质量，起不到美化和保护玻璃钢制品的作用；若胶衣过厚，则容易产生龟裂，不耐冲击力，特别是经受不住从制品反方向来的冲击。

② 配置胶衣树脂时，要充分混合。特别是使用颜料糊时，若混合不均匀，会使模具表面出现斑点和条纹，不仅影响外观，还会降低其物理性能。为此应尽可能采用机械搅拌进行混合，且最好用不产生漩涡的混合机，以避免混进空气。

③ 胶衣可以用毛刷或者专用喷枪喷涂，在喷涂时应适时补加适量的苯乙烯以调节树脂的黏度及补充喷涂过程中挥发损失的苯乙烯。

④ 胶衣要涂刷均匀，尽量避免胶衣局部积聚。若胶衣涂刷不均匀，在脱模过程中容易引起裂纹，这是因为表面固化速度不一，而使胶衣内部产生应力的缘故。

⑤ 胶衣层的固化程度一定要掌握好，检查胶衣层是否固化的最好办法是采用触摸法，即用干净的手指触及胶衣层表面，感到稍微发粘但不粘手，说明胶衣层已经基本固化，这时可以进行下一步的糊制操作，以确保胶衣层与背衬层的整体性。

3.2.2 碳毡制作工艺及相应制作要求

碳毡一般与玻璃钢模具结构层一起灌注完成，为了满足真空灌注及达到模具表面层结构的要求，碳毡应满足下述要求：

① 碳毡面密度为 100～300,g/m2。面密度太小，达不到模具表面层的强度与厚度要求；面密度太大，浸润性较差，难以灌透。

② 碳毡厚度为1～2,mm。

③ 含水率≤12%。含水率较高时，碳毡与树脂的浸润性较差，难以灌透。

④ 碳毡灌注后，其厚度要求 0.8～1.2,mm。太薄则表面强度达不到要求，太厚容易与模具结构层分离。

3.3 胶衣、碳毡制作成本

胶衣每平方米用量约 0.8,kg，需要手糊或者喷涂。以手糊为例，费用约为108.24元/m2，碳毡制作工艺较为简便，真空灌注，费用约为143.5元/m2。

3.4 胶衣、碳毡特点对比

①胶衣制作工艺复杂、工序较多，碳毡制作工艺简单；②胶衣制作成本较低，碳毡制作成本相应较高；③胶衣制作一般需要涂刷或者喷涂，对环境污染较大、对操作人员身体有害，而碳毡一般采用灌注完成，与环境、人员接触较少；④胶衣容易分层、龟裂、空洞、隆起等，与玻璃钢模具结构层整体性较差，而碳毡由于与模具结构层一起灌注，与玻璃钢模具结构层整体性较好；⑤胶衣所形成的模具表面层结构硬度较低，容易破损，碳毡所形成的模具表面层结构硬度较高，不易破损；⑥碳毡所形成的模具表面层结构色泽均匀，外观统一，而胶衣在配置时，要充分混合，若混合不均匀，会使模具表面出现斑点和条纹，这不仅影响外观，而且还会降低它的物理性能。

4 结 语

工艺的改进，使玻璃钢制品模具表面层结构由胶衣层转变成碳毡层。随着行业竞争越来越激烈，玻璃钢制品模具成本压力越来越大，这就需要性能更好、成本更低的材料来满足市场的需求。

Study on Surface Layer Structure of the Large FRP Product Mould

HE Tao，LIU Cheng，WANG Gang
(Tianjin DongQi Wind Turbine Blade Engineering CO.，LTD.，Tianjin 300480，China)

From the perspectives of the role of FRP product mould’s surface layer，the selection principle of surface layer materials，surface structure，production cost and features，the surface layer structure was analyzed and discussed.

surface layer structure；gel coat；carbon felt；FRP product mould

TQ320.1

A

1006-8945(2014)06-0046-02

2014-05-09