長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板成型及特點
來源：58jb.cn 發(fā)布時間：2020/10/27 17:43:15
直接法生產(chǎn)長纖維增強(qiáng)熱塑性（LFT-D）制品是當(dāng)代生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料制品技術(shù)含量及生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低的一種成型方法。與采用傳統(tǒng)注塑工藝成型的塑料模板相比，長纖維增強(qiáng)的熱塑性模板具有外型好、強(qiáng)度更高、重復(fù)使用次數(shù)多、施工表面效果好等特點。該成型技術(shù)的應(yīng)用為我國實現(xiàn)“以塑代鋼、以塑代木”建筑模板更新?lián)Q代提供了有利的技術(shù)基礎(chǔ)，提升了建筑模板加工整體水平，填補(bǔ)了我國長纖維模板生產(chǎn)技術(shù)的空白。
1.成型技術(shù)
1.1工藝路線
長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板成型工藝主要采用雙螺桿擠出機(jī)將定量切斷、預(yù)熱和均勻分散的玻纖和熱塑性塑料熔融的聚合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)模頭擠出條狀塑料，經(jīng)保溫輸送，自動裝料機(jī)器人送到高速壓機(jī)模壓成型，然后經(jīng)成品卸料機(jī)器人把成品從壓機(jī)中夾出。其工藝流程圖如1-1所示。
1.2成型材料
用于LFT-D成型的原材料主要有基體樹脂（聚丙烯/尼龍/滌綸/耐熱苯乙烯等）、增強(qiáng)纖維（玻璃纖維/碳纖維），且需要添加改性助劑，如增溶劑、色母料、抗氧化/紫外類助劑等。
LFT-D成型工藝，能確保增強(qiáng)纖維在成品中得到均勻分布的長纖維，長度達(dá)20mm，可至50mm更長；而基體材料采用熱塑塑料，有利于降低 制品成本；同時利用塑化混料的余溫立即模壓成型，省卻二次加熱，省卻半成品材料制造過程。
1.3技術(shù)創(chuàng)新點
采用直接法的生產(chǎn)技術(shù)有利于突破傳統(tǒng)注塑成型工藝的瓶頸，該項技術(shù)在模板上的，創(chuàng)新點如下。
①通過對傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維進(jìn)給技術(shù)和連續(xù)計量技術(shù)的創(chuàng)新，使增強(qiáng)纖維進(jìn)給不僅容易而且得到連續(xù)準(zhǔn)確計量。
②通過對傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維連續(xù)進(jìn)給、預(yù)熱和纖維分散技術(shù)的創(chuàng)新，使增強(qiáng)纖維容易入高粘度的熔體，使增強(qiáng)纖維在熔體中得到很好的浸潤。
③通過對螺桿的特殊設(shè)計，使玻纖在熔體中得到很好的分散、分布和少折損。
④直接在線改變材料配方，改變制品性能。
⑤采用高新技術(shù)，使液壓機(jī)的壓制速度和全壓建立時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)滿足熱塑性復(fù)合材料的成型需要。
⑥采用PLC+液晶觸摸屏技術(shù)，將LFT-D裝備、機(jī)器人和高性能液壓機(jī)等設(shè)備進(jìn)行全過程工藝編程，實行自動控制，使成套裝備形成完備、快速、全自動的生產(chǎn)線。
2.長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板
2.1產(chǎn)品設(shè)計
采用模板整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式，通過加強(qiáng)筋的合理排布，確保模板機(jī)械性能的同時，很大限度的減輕模板的單板重量，實現(xiàn)產(chǎn)品輕便、高強(qiáng)目標(biāo)。另在模板設(shè)計時充分考慮建筑加固需求，設(shè)計預(yù)留對拉螺栓孔位，對拉孔位間距及大小設(shè)計充分結(jié)合塑料模板排摸規(guī)則并進(jìn)行充分的實驗、力學(xué)計算驗證，利用建筑施工中常用的加固材料即可滿足絕大部分建筑結(jié)構(gòu)施工要求，模板無需現(xiàn)場鉆孔，增加模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，提升模板使用壽命。特殊結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)對拉處可采用廠內(nèi)配備專用鉆頭現(xiàn)場鉆孔，翻轉(zhuǎn)后不使用孔位以廠內(nèi)配備的小堵頭進(jìn)行封堵，打孔位置不影響二次使用。以墻體模板為例，結(jié)構(gòu)示意圖如2-1所示。
2.2產(chǎn)品性能優(yōu)勢
采用直接法（LFT-D）工藝成型，模板成型過程中充模流動性好，玻纖分布均勻，表面質(zhì)量好。成型后模板纖維平均保留長度可達(dá) 25mm，因此具有優(yōu)異的抗沖擊性能。模板纖維含量高達(dá)30%、具有低收縮率和高尺寸穩(wěn)定性；在惡劣溫度條件下模板產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能保持性（高模量、高強(qiáng)度、低翹曲、與金屬相近的熱膨脹系數(shù)）。如表2-1所示，與木模板、鋼模板及鋁合金模板主要指標(biāo)對比情況。
2.3 產(chǎn)品特點
長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板的檢測通過了塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的質(zhì)量測試，符合IG/T 418-2013《塑料模板》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品體系通過不同形式的拼裝，可完成建筑施工過程中各類構(gòu)件的排摸需求。以常規(guī)民用高層建筑為例：
①墻體
墻體模板排摸以1800、1200、600為長度的系列模板（寬度范圍200mm-600mm，50mm為間隔模數(shù)）進(jìn)行主要幅面排摸，墻、柱、梁、板連接處以小規(guī)格嵌補(bǔ)模板補(bǔ)齊不規(guī)則尺寸，實現(xiàn)構(gòu)件完全排摸。梁、板亦可采取相同排摸方法。
②柱
④板
從為客戶節(jié)省施工周期及減少模板用量的需求的角度出發(fā)，專門開發(fā)了適用于我司模板體系的頂板早拆系統(tǒng)，早拆系統(tǒng)很大程度上節(jié)約了客戶投資的成本，利于客戶的資金循環(huán)與周轉(zhuǎn)。
3.總結(jié)
與傳統(tǒng)模板產(chǎn)品相比，長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板產(chǎn)品輕便快捷、經(jīng)濟(jì)效益高、施工質(zhì)量好、安全環(huán)保。在全球木質(zhì)資源緊缺、我國應(yīng)對氣候變化、大力推行節(jié)能減排、建筑行業(yè)對施工質(zhì)量要求不斷提升的新形勢下，建筑模板行業(yè)使用纖維增強(qiáng)的塑料建筑模板替代鋼質(zhì)模板、木膠合板模板、竹膠合板模板，將產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益、社會效益，纖維的增強(qiáng)塑料建筑模板具有著廣闊的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g。
1.成型技術(shù)
1.1工藝路線
長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板成型工藝主要采用雙螺桿擠出機(jī)將定量切斷、預(yù)熱和均勻分散的玻纖和熱塑性塑料熔融的聚合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)模頭擠出條狀塑料，經(jīng)保溫輸送，自動裝料機(jī)器人送到高速壓機(jī)模壓成型，然后經(jīng)成品卸料機(jī)器人把成品從壓機(jī)中夾出。其工藝流程圖如1-1所示。
用于LFT-D成型的原材料主要有基體樹脂（聚丙烯/尼龍/滌綸/耐熱苯乙烯等）、增強(qiáng)纖維（玻璃纖維/碳纖維），且需要添加改性助劑，如增溶劑、色母料、抗氧化/紫外類助劑等。
LFT-D成型工藝，能確保增強(qiáng)纖維在成品中得到均勻分布的長纖維，長度達(dá)20mm，可至50mm更長；而基體材料采用熱塑塑料，有利于降低 制品成本；同時利用塑化混料的余溫立即模壓成型，省卻二次加熱，省卻半成品材料制造過程。
1.3技術(shù)創(chuàng)新點
采用直接法的生產(chǎn)技術(shù)有利于突破傳統(tǒng)注塑成型工藝的瓶頸，該項技術(shù)在模板上的，創(chuàng)新點如下。
①通過對傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維進(jìn)給技術(shù)和連續(xù)計量技術(shù)的創(chuàng)新，使增強(qiáng)纖維進(jìn)給不僅容易而且得到連續(xù)準(zhǔn)確計量。
②通過對傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維連續(xù)進(jìn)給、預(yù)熱和纖維分散技術(shù)的創(chuàng)新，使增強(qiáng)纖維容易入高粘度的熔體，使增強(qiáng)纖維在熔體中得到很好的浸潤。
③通過對螺桿的特殊設(shè)計，使玻纖在熔體中得到很好的分散、分布和少折損。
④直接在線改變材料配方，改變制品性能。
⑤采用高新技術(shù)，使液壓機(jī)的壓制速度和全壓建立時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)滿足熱塑性復(fù)合材料的成型需要。
⑥采用PLC+液晶觸摸屏技術(shù)，將LFT-D裝備、機(jī)器人和高性能液壓機(jī)等設(shè)備進(jìn)行全過程工藝編程，實行自動控制，使成套裝備形成完備、快速、全自動的生產(chǎn)線。
2.長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板
2.1產(chǎn)品設(shè)計
采用模板整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式，通過加強(qiáng)筋的合理排布，確保模板機(jī)械性能的同時，很大限度的減輕模板的單板重量，實現(xiàn)產(chǎn)品輕便、高強(qiáng)目標(biāo)。另在模板設(shè)計時充分考慮建筑加固需求，設(shè)計預(yù)留對拉螺栓孔位，對拉孔位間距及大小設(shè)計充分結(jié)合塑料模板排摸規(guī)則并進(jìn)行充分的實驗、力學(xué)計算驗證，利用建筑施工中常用的加固材料即可滿足絕大部分建筑結(jié)構(gòu)施工要求，模板無需現(xiàn)場鉆孔，增加模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，提升模板使用壽命。特殊結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)對拉處可采用廠內(nèi)配備專用鉆頭現(xiàn)場鉆孔，翻轉(zhuǎn)后不使用孔位以廠內(nèi)配備的小堵頭進(jìn)行封堵，打孔位置不影響二次使用。以墻體模板為例，結(jié)構(gòu)示意圖如2-1所示。
采用直接法（LFT-D）工藝成型，模板成型過程中充模流動性好，玻纖分布均勻，表面質(zhì)量好。成型后模板纖維平均保留長度可達(dá) 25mm，因此具有優(yōu)異的抗沖擊性能。模板纖維含量高達(dá)30%、具有低收縮率和高尺寸穩(wěn)定性；在惡劣溫度條件下模板產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能保持性（高模量、高強(qiáng)度、低翹曲、與金屬相近的熱膨脹系數(shù)）。如表2-1所示，與木模板、鋼模板及鋁合金模板主要指標(biāo)對比情況。
長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板的檢測通過了塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的質(zhì)量測試，符合IG/T 418-2013《塑料模板》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品體系通過不同形式的拼裝，可完成建筑施工過程中各類構(gòu)件的排摸需求。以常規(guī)民用高層建筑為例：
①墻體
墻體模板排摸以1800、1200、600為長度的系列模板（寬度范圍200mm-600mm，50mm為間隔模數(shù)）進(jìn)行主要幅面排摸，墻、柱、梁、板連接處以小規(guī)格嵌補(bǔ)模板補(bǔ)齊不規(guī)則尺寸，實現(xiàn)構(gòu)件完全排摸。梁、板亦可采取相同排摸方法。
②柱
三種規(guī)格柱模板能實現(xiàn)200-1000mm以內(nèi)按50模數(shù)內(nèi)的所有規(guī)格矩形尺寸柱體的拼裝。
③梁
梁底模板能實現(xiàn)在100-400mm按100模數(shù)內(nèi)的所有規(guī)格尺寸的梁底模板安裝。另外，墻體模板也可根據(jù)需求實現(xiàn)不同規(guī)格的梁體拼裝，滿足建筑需求。④板
從為客戶節(jié)省施工周期及減少模板用量的需求的角度出發(fā)，專門開發(fā)了適用于我司模板體系的頂板早拆系統(tǒng)，早拆系統(tǒng)很大程度上節(jié)約了客戶投資的成本，利于客戶的資金循環(huán)與周轉(zhuǎn)。
3.總結(jié)
與傳統(tǒng)模板產(chǎn)品相比，長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料建筑模板產(chǎn)品輕便快捷、經(jīng)濟(jì)效益高、施工質(zhì)量好、安全環(huán)保。在全球木質(zhì)資源緊缺、我國應(yīng)對氣候變化、大力推行節(jié)能減排、建筑行業(yè)對施工質(zhì)量要求不斷提升的新形勢下，建筑模板行業(yè)使用纖維增強(qiáng)的塑料建筑模板替代鋼質(zhì)模板、木膠合板模板、竹膠合板模板，將產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益、社會效益，纖維的增強(qiáng)塑料建筑模板具有著廣闊的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g。
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