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摘要
随着煤炭行业安全问题日益提上议程，煤矿井下用火药箱性能要求也越来越高，急需一种性能优越、使用年久的新型火药箱代替以前重量笨重、耐用短暂的木质火药箱。玻璃钢火药箱就是在此背景下诞生，其性能通过煤矿井下多次试验验证，玻璃钢火药箱以其出色的性能，完全能够满足煤矿井下安全使用的。
关键词：手糊工艺、模压工艺、玻璃钢火药箱、SMC
Abstract
With the safety of the coal industry is increasingly put on the agenda, coal mine with the Powder Keg performance requirements have become more sophisticated, need for a superior performance, the use of long years before the new Powder Keg instead of the weight of heavy, durable wood Powder Keg short . Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Keg is in this context was born, its performance is several times through the coal mine test verification, Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Keg with its excellent performance, fully able to meet the coal mine safe to use.
Keywords：Hand lay-up Process、 Compression Molding Process、 Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Box、Sheet Molding Compound (SMC)
中圖分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：
1、概述
1.1 玻璃钢火药箱简介
玻璃钢火药箱主要用于煤矿井下运输火药使用，它具有以下优点：
阻燃
抗静电
轻质高强
抗冲击
防水、防潮性好
由于该产品上述优点，是非常理想的运输火工品容器。
1.2产品结构
该产品由上箱盖和下箱体经合页连接而成，其结构示意图见下图：
火药箱结构图
2、手糊制作火药箱
2.1手糊工艺概述
所谓手糊工艺，是指用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，树脂固化形成复合材料的一种成型方法。
该工艺特别适合量少、品种多及大型制品，但这种成型需要操作人员多，操作者的技术水平对制品质量影响大。
手糊成型工艺制造复合材料的制品一般要经过如下工序：1，增强材料剪裁；2，模具准备；3，涂刷脱模剂；4，喷涂胶衣；5，糊制成型；6，固化；7，脱模；8，修边；9，装配；10，制品验收。
2.2手糊工艺特点
与其它工艺相比，手糊成型工艺具有如下优缺点：
优点：1.操作简便、操作者容易培训；
2.设备投资少、生产费用低；
3.能生产大型的和复杂的产品；
4.制品可设计性好，且容易改变设计；
5.模具材料来源广；
6.可以制成夹层结构。
缺点：1.是劳动密集型的成型方法，生产效率低；
2.制品质量与操作者的技术水平有关；
3.生产周期长；
4.制品力学性能较其他方法低。
2.3手糊火药箱产品性能
手工糊制的火药箱产品外观较木质火药箱大为改善，虽然产品外观比较光滑，但是内表面不光，产品尺寸不一致（和模具制造有关），产品质量受人为因素影响较大，产品内部结构不密实，强度不高。
3、模压火药箱
3.1模压工艺概述
模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业。模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料。
模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
目前模压的玻璃钢制品，成型前种类有SMC、BMC、DMC、ZMC、IMC、HMC、GMT等多种形态和形式。模压火药箱多采用SMC。
3.2模压工艺特点
模压成型工艺的主要优点：
①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产。
②产品尺寸精度高，重复性好。
③内外表面光洁，无需二次修饰。
④能一次成型结构复杂的制品。
⑤因为批量生产，价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展。
3.3 SMC简介
片状模压料（Sheet Molding Compound, SMC）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料，属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。
SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。
SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：①重现性好，不受操作者和外界条件的影响。
②操作处理方便。
③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件。
④流动性好，可成型异形制品。
⑤模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用。
⑥纤维长度40～50mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品。
⑦所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想。
⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。
SMC的原材料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。
（1）合成树脂:合成树脂为不饱和聚酯树脂，不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。
SMC对不饱和聚酯树脂有以下要求：①粘度低，对玻璃纤维浸润性能好。
②同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求。
③固化迅速，生产周期短，效率高。
④固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模。
⑤固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂。
⑥较低的收缩率。
（2）增强材料: 增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑料中，用于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡，而用于预混料的增强材料比较多，有短切玻璃纤维，石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中，玻璃纤维含量可在5%～50%之间调节。
（3）辅助材料:辅助材料包括固化剂（引发剂）、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂。
3.4SMC模压火药箱成型工艺：
1）压制前准备：
a、SMC的质量检查SMC片材的质量对成型工艺过程及制品质量有很大的影响。因此，压制前必须了解料的质量，如树脂糊配方、树脂糊的增稠曲线、玻纤含量、玻纤浸润剂类型、单重、薄膜剥离性，硬度及质量均匀性等。
b、剪裁按制品的结构形状，加料位置，流程决定片材剪裁的形状与尺寸，制作样板、再按样板裁料。剪裁的形状多为方形或圆形，尺寸多按制品表面投影面积的40%-80%。为防止外界杂质的污染，上下薄膜在装料前才揭去。
c、设备的准备
①熟悉压机的各项操作参数，尤其要调整好工作压力和压机运行速度及平台平行度等。
②模具安装一定要水平，并确保安装位置在压机台面的中心，压制前要先彻底清理模具，并涂脱模剂。
2）加料：
①加料量的确定：每个制品的加料量在首次压制时可按下式计算，加料量=制品体积×1.8。
②加料面积的确定:加料面积的大小，直接影响到制品的密实程度、料的流动距离和制品表面质量。它与SMC的流动与固化特性、制品性能要求、模具结构等有关。一般加料面积为40%-80%。
3）成型：
当料块进入模腔后，压机快速下行。当上、下模吻合时，缓慢施加所需成型压力，经过一定的固化制度后，制品成型结束。
成型温度：135-145℃
成型压力：60-100MPa
固化时间：一般按40s/mm计算
4、模压火药箱与手糊火药箱制品性能对比
4.1、生产效率高，每天最少可以生产120套；而手工糊制，每天只能生产30套。
4.2、产品内外表面光滑，较手糊火药箱大为改善。
4.3、产品精度较高，尺寸重复性好，而手工糊制火药箱尺寸随模具尺寸不同而不同。
4.4、产品强度高 模压火药箱采用500吨液压机压制，产品结构压制密实，强度高；而手工糊制火药箱，采用手工压制，产品结构欠密实，强度较低。
4. 5、产品后处理工序少，大大减少环境污染。
4.6、勞动强度低，大大减少了人工的投入。
4.7、产品质量受人为因素影响小。
5、结论
无论从产品性能、工艺特点，还是从劳动强度上，模压火药箱及模压工艺都代表今后生产的趋势。而且模压工艺生产环境干净，基本不存在污染物，符合现代洁净生产和环境保护的要求，模压工艺在煤矿用产品制造中大有市场。
6参考文献
【1】、沃丁柱. 等 复合材料大全 .化学工业出版社
【2】、黄家康 聚酯模塑料生产与成型技术 .化学工业出版社
随着煤炭行业安全问题日益提上议程，煤矿井下用火药箱性能要求也越来越高，急需一种性能优越、使用年久的新型火药箱代替以前重量笨重、耐用短暂的木质火药箱。玻璃钢火药箱就是在此背景下诞生，其性能通过煤矿井下多次试验验证，玻璃钢火药箱以其出色的性能，完全能够满足煤矿井下安全使用的。
关键词：手糊工艺、模压工艺、玻璃钢火药箱、SMC
Abstract
With the safety of the coal industry is increasingly put on the agenda, coal mine with the Powder Keg performance requirements have become more sophisticated, need for a superior performance, the use of long years before the new Powder Keg instead of the weight of heavy, durable wood Powder Keg short . Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Keg is in this context was born, its performance is several times through the coal mine test verification, Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Keg with its excellent performance, fully able to meet the coal mine safe to use.
Keywords：Hand lay-up Process、 Compression Molding Process、 Glass Fiber Reinforced Plastic Powder Box、Sheet Molding Compound (SMC)
中圖分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：
1、概述
1.1 玻璃钢火药箱简介
玻璃钢火药箱主要用于煤矿井下运输火药使用，它具有以下优点：
阻燃
抗静电
轻质高强
抗冲击
防水、防潮性好
由于该产品上述优点，是非常理想的运输火工品容器。
1.2产品结构
该产品由上箱盖和下箱体经合页连接而成，其结构示意图见下图：
火药箱结构图
2、手糊制作火药箱
2.1手糊工艺概述
所谓手糊工艺，是指用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，树脂固化形成复合材料的一种成型方法。
该工艺特别适合量少、品种多及大型制品，但这种成型需要操作人员多，操作者的技术水平对制品质量影响大。
手糊成型工艺制造复合材料的制品一般要经过如下工序：1，增强材料剪裁；2，模具准备；3，涂刷脱模剂；4，喷涂胶衣；5，糊制成型；6，固化；7，脱模；8，修边；9，装配；10，制品验收。
2.2手糊工艺特点
与其它工艺相比，手糊成型工艺具有如下优缺点：
优点：1.操作简便、操作者容易培训；
2.设备投资少、生产费用低；
3.能生产大型的和复杂的产品；
4.制品可设计性好，且容易改变设计；
5.模具材料来源广；
6.可以制成夹层结构。
缺点：1.是劳动密集型的成型方法，生产效率低；
2.制品质量与操作者的技术水平有关；
3.生产周期长；
4.制品力学性能较其他方法低。
2.3手糊火药箱产品性能
手工糊制的火药箱产品外观较木质火药箱大为改善，虽然产品外观比较光滑，但是内表面不光，产品尺寸不一致（和模具制造有关），产品质量受人为因素影响较大，产品内部结构不密实，强度不高。
3、模压火药箱
3.1模压工艺概述
模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业。模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料。
模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
目前模压的玻璃钢制品，成型前种类有SMC、BMC、DMC、ZMC、IMC、HMC、GMT等多种形态和形式。模压火药箱多采用SMC。
3.2模压工艺特点
模压成型工艺的主要优点：
①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产。
②产品尺寸精度高，重复性好。
③内外表面光洁，无需二次修饰。
④能一次成型结构复杂的制品。
⑤因为批量生产，价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展。
3.3 SMC简介
片状模压料（Sheet Molding Compound, SMC）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料，属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。
SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。
SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：①重现性好，不受操作者和外界条件的影响。
②操作处理方便。
③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件。
④流动性好，可成型异形制品。
⑤模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用。
⑥纤维长度40～50mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品。
⑦所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想。
⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。
SMC的原材料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。
（1）合成树脂:合成树脂为不饱和聚酯树脂，不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。
SMC对不饱和聚酯树脂有以下要求：①粘度低，对玻璃纤维浸润性能好。
②同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求。
③固化迅速，生产周期短，效率高。
④固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模。
⑤固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂。
⑥较低的收缩率。
（2）增强材料: 增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑料中，用于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡，而用于预混料的增强材料比较多，有短切玻璃纤维，石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中，玻璃纤维含量可在5%～50%之间调节。
（3）辅助材料:辅助材料包括固化剂（引发剂）、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂。
3.4SMC模压火药箱成型工艺：
1）压制前准备：
a、SMC的质量检查SMC片材的质量对成型工艺过程及制品质量有很大的影响。因此，压制前必须了解料的质量，如树脂糊配方、树脂糊的增稠曲线、玻纤含量、玻纤浸润剂类型、单重、薄膜剥离性，硬度及质量均匀性等。
b、剪裁按制品的结构形状，加料位置，流程决定片材剪裁的形状与尺寸，制作样板、再按样板裁料。剪裁的形状多为方形或圆形，尺寸多按制品表面投影面积的40%-80%。为防止外界杂质的污染，上下薄膜在装料前才揭去。
c、设备的准备
①熟悉压机的各项操作参数，尤其要调整好工作压力和压机运行速度及平台平行度等。
②模具安装一定要水平，并确保安装位置在压机台面的中心，压制前要先彻底清理模具，并涂脱模剂。
2）加料：
①加料量的确定：每个制品的加料量在首次压制时可按下式计算，加料量=制品体积×1.8。
②加料面积的确定:加料面积的大小，直接影响到制品的密实程度、料的流动距离和制品表面质量。它与SMC的流动与固化特性、制品性能要求、模具结构等有关。一般加料面积为40%-80%。
3）成型：
当料块进入模腔后，压机快速下行。当上、下模吻合时，缓慢施加所需成型压力，经过一定的固化制度后，制品成型结束。
成型温度：135-145℃
成型压力：60-100MPa
固化时间：一般按40s/mm计算
4、模压火药箱与手糊火药箱制品性能对比
4.1、生产效率高，每天最少可以生产120套；而手工糊制，每天只能生产30套。
4.2、产品内外表面光滑，较手糊火药箱大为改善。
4.3、产品精度较高，尺寸重复性好，而手工糊制火药箱尺寸随模具尺寸不同而不同。
4.4、产品强度高 模压火药箱采用500吨液压机压制，产品结构压制密实，强度高；而手工糊制火药箱，采用手工压制，产品结构欠密实，强度较低。
4. 5、产品后处理工序少，大大减少环境污染。
4.6、勞动强度低，大大减少了人工的投入。
4.7、产品质量受人为因素影响小。
5、结论
无论从产品性能、工艺特点，还是从劳动强度上，模压火药箱及模压工艺都代表今后生产的趋势。而且模压工艺生产环境干净，基本不存在污染物，符合现代洁净生产和环境保护的要求，模压工艺在煤矿用产品制造中大有市场。
6参考文献
【1】、沃丁柱. 等 复合材料大全 .化学工业出版社
【2】、黄家康 聚酯模塑料生产与成型技术 .化学工业出版社