長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板成型及特點
來源：zshtdz.cn 發(fā)布時間：2020/10/27 17:43:15
直接法生產(chǎn)長纖維增強熱塑性（LFT-D）制品是當代生產(chǎn)熱塑性復合材料制品技術含量及生產(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，長纖維增強的熱塑性模板具有外型好、強度更高、重復使用次數(shù)多、施工表面效果好等特點。該成型技術的應用為我國實現(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基礎，提升了建筑模板加工整體水平，填補了我國長纖維模板生產(chǎn)技術的空白。
1.成型技術
1.1工藝路線
長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板成型工藝主要采用雙螺桿擠出機將定量切斷、預熱和均勻分散的玻纖和熱塑性塑料熔融的聚合物經(jīng)雙螺桿擠出機模頭擠出條狀塑料，經(jīng)保溫輸送，自動裝料機器人送到高速壓機模壓成型，然后經(jīng)成品卸料機器人把成品從壓機中夾出。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，能確保增強纖維在成品中得到均勻分布的長纖維，長度達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技術創(chuàng)新點
采用直接法的生產(chǎn)技術有利于突破傳統(tǒng)注塑成型工藝的瓶頸，該項技術在模板上的，創(chuàng)新點如下。
①通過對傳統(tǒng)增強纖維進給技術和連續(xù)計量技術的創(chuàng)新，使增強纖維進給不僅容易而且得到連續(xù)準確計量。
②通過對傳統(tǒng)增強纖維連續(xù)進給、預熱和纖維分散技術的創(chuàng)新，使增強纖維容易入高粘度的熔體，使增強纖維在熔體中得到很好的浸潤。
③通過對螺桿的特殊設計，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，使液壓機的壓制速度和全壓建立時間等關鍵工藝參數(shù)滿足熱塑性復合材料的成型需要。
⑥采用PLC+液晶觸摸屏技術，將LFT-D裝備、機器人和高性能液壓機等設備進行全過程工藝編程，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.長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板
2.1產(chǎn)品設計
采用模板整體結構的設計方式，通過加強筋的合理排布，確保模板機械性能的同時，很大限度的減輕模板的單板重量，實現(xiàn)產(chǎn)品輕便、高強目標。另在模板設計時充分考慮建筑加固需求，設計預留對拉螺栓孔位，對拉孔位間距及大小設計充分結合塑料模板排摸規(guī)則并進行充分的實驗、力學計算驗證，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構施工要求，模板無需現(xiàn)場鉆孔，增加模板周轉次數(shù)，提升模板使用壽命。特殊結構無法實現(xiàn)對拉處可采用廠內配備專用鉆頭現(xiàn)場鉆孔，翻轉后不使用孔位以廠內配備的小堵頭進行封堵，打孔位置不影響二次使用。以墻體模板為例，結構示意圖如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，表面質量好。成型后模板纖維平均保留長度可達 25mm，因此具有優(yōu)異的抗沖擊性能。模板纖維含量高達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)品具有較好的力學性能保持性（高模量、高強度、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對比情況。
2.3 產(chǎn)品特點
長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板的檢測通過了塑料制品質量監(jiān)督檢驗中心的質量測試，符合IG/T 418-2013《塑料模板》行業(yè)標準。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)）進行主要幅面排摸，墻、柱、梁、板連接處以小規(guī)格嵌補模板補齊不規(guī)則尺寸，實現(xiàn)構件完全排摸。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。
3.總結
與傳統(tǒng)模板產(chǎn)品相比，長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板產(chǎn)品輕便快捷、經(jīng)濟效益高、施工質量好、安全環(huán)保。在全球木質資源緊缺、我國應對氣候變化、大力推行節(jié)能減排、建筑行業(yè)對施工質量要求不斷提升的新形勢下，建筑模板行業(yè)使用纖維增強的塑料建筑模板替代鋼質模板、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
1.1工藝路線
長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板成型工藝主要采用雙螺桿擠出機將定量切斷、預熱和均勻分散的玻纖和熱塑性塑料熔融的聚合物經(jīng)雙螺桿擠出機模頭擠出條狀塑料，經(jīng)保溫輸送，自動裝料機器人送到高速壓機模壓成型，然后經(jīng)成品卸料機器人把成品從壓機中夾出。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，能確保增強纖維在成品中得到均勻分布的長纖維，長度達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技術創(chuàng)新點
采用直接法的生產(chǎn)技術有利于突破傳統(tǒng)注塑成型工藝的瓶頸，該項技術在模板上的，創(chuàng)新點如下。
①通過對傳統(tǒng)增強纖維進給技術和連續(xù)計量技術的創(chuàng)新，使增強纖維進給不僅容易而且得到連續(xù)準確計量。
②通過對傳統(tǒng)增強纖維連續(xù)進給、預熱和纖維分散技術的創(chuàng)新，使增強纖維容易入高粘度的熔體，使增強纖維在熔體中得到很好的浸潤。
③通過對螺桿的特殊設計，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，使液壓機的壓制速度和全壓建立時間等關鍵工藝參數(shù)滿足熱塑性復合材料的成型需要。
⑥采用PLC+液晶觸摸屏技術，將LFT-D裝備、機器人和高性能液壓機等設備進行全過程工藝編程，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.長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板
2.1產(chǎn)品設計
采用模板整體結構的設計方式，通過加強筋的合理排布，確保模板機械性能的同時，很大限度的減輕模板的單板重量，實現(xiàn)產(chǎn)品輕便、高強目標。另在模板設計時充分考慮建筑加固需求，設計預留對拉螺栓孔位，對拉孔位間距及大小設計充分結合塑料模板排摸規(guī)則并進行充分的實驗、力學計算驗證，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構施工要求，模板無需現(xiàn)場鉆孔，增加模板周轉次數(shù)，提升模板使用壽命。特殊結構無法實現(xiàn)對拉處可采用廠內配備專用鉆頭現(xiàn)場鉆孔，翻轉后不使用孔位以廠內配備的小堵頭進行封堵，打孔位置不影響二次使用。以墻體模板為例，結構示意圖如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，表面質量好。成型后模板纖維平均保留長度可達 25mm，因此具有優(yōu)異的抗沖擊性能。模板纖維含量高達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)品具有較好的力學性能保持性（高模量、高強度、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對比情況。
長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板的檢測通過了塑料制品質量監(jiān)督檢驗中心的質量測試，符合IG/T 418-2013《塑料模板》行業(yè)標準。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)）進行主要幅面排摸，墻、柱、梁、板連接處以小規(guī)格嵌補模板補齊不規(guī)則尺寸，實現(xiàn)構件完全排摸。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以內按50模數(shù)內的所有規(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。
3.總結
與傳統(tǒng)模板產(chǎn)品相比，長纖維增強的熱塑性復合材料建筑模板產(chǎn)品輕便快捷、經(jīng)濟效益高、施工質量好、安全環(huán)保。在全球木質資源緊缺、我國應對氣候變化、大力推行節(jié)能減排、建筑行業(yè)對施工質量要求不斷提升的新形勢下，建筑模板行業(yè)使用纖維增強的塑料建筑模板替代鋼質模板、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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