玻璃鋼雕塑

玻璃鋼製作工藝：成品製作前，先將所要製作的產品用特定泥塑材料造出相應要製作的產品，在泥塑稿製作完成後，翻制石膏外模，然後將玻璃鋼（即樹脂和玻璃絲布的結合物）塗刷在外模內部。等其干透后打開外模，經過合模的程序，獲得玻璃鋼雕塑成品。但玻璃鋼雕塑在室外經過太陽的暴晒和風蝕，一般五年以上就開始有變形，脆弱易裂的缺點。

玻璃鋼學名玻璃纖維增強塑料。它是以玻璃纖維及其製品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料。

以合成樹脂作基體材料的一種複合材料。複合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的材料複合在一起，組成另一種能滿足人們要求的材料，即複合材料。例如，單一種玻璃纖維，雖然強度很高，但纖維間是鬆散的，只能承受拉力，不能承受彎曲、剪切和壓應力，還不易做成固定的幾何形狀，是鬆軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起，可以做成各種具有固定形狀的堅硬製品，既能承受拉應力，又可承受彎曲、壓縮和剪切應力。這就組成了玻璃纖維增強的塑料基複合材料。由於其強度相當於鋼材，又含有玻璃組分，也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕、電絕緣、隔熱等性能，象玻璃那樣，歷史上形成了這個通俗易懂的名稱“玻璃鋼”，這個名詞是由原國家建築材料工業部部長賴際發同志於1958年提出的，由建材系統擴至全國，玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強材料、合成樹脂作粘結劑的增強塑料，國外稱玻璃纖維增強塑料。隨著玻璃鋼事業的發展，作為塑料基的增強材料，已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等，無疑地，這些新型纖維製成的增強塑料，是一些高性能的纖維增強複合材料，再用玻璃鋼這個俗稱就無法概括了。考慮到歷史的由來和發展，通常採用玻璃鋼複合材料，這樣一個名稱就較全面了。

玻璃具有硬而易碎，具有很好的透明性以及耐高溫、耐腐蝕等性能；同時鋼鐵很硬並且不易碎，也具有耐高溫的特點。於是人們開始想，如果能製造一種既具有玻璃的硬度、耐高溫、抗腐蝕的性質，又具有鋼鐵一樣堅硬不碎的特點，那這種材料一定會大有用途。經過研究試驗，終於制出了這樣一種複合材料。它，就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼。先來看一個試驗，了解了解它的性能優良與否。

在一個群山環抱、綠樹成蔭的山谷里，一次試驗正在進行。遠在二百米以外的掩體后的人們，眼睛都盯著山谷中央放著的一個氧氣瓶。空氣壓縮機有節奏地轉動著，通過合金鋼管道向那氧氣瓶不斷地充氣。壓力表上的指針牽動著每個人的心。讀數從100—200—400—500漸漸上升，直到700公斤1平方厘米時，只聽得一聲震天巨響，氧氣瓶爆炸了！周圍的人們歡呼著跳起來：“成功了！”

氧氣瓶是一種耐高壓容器。它所承受的工作壓力是150公斤/平方厘米。為了使用安全，製造時要求它能忍受三倍的工作壓力，即450公斤/平方厘米。不爆裂，才算合格。上面試驗的氧氣瓶，遠遠超出了設計要求。這是用什麼鋼材製成的呢？是玻璃鋼，更為確切的說，是玻璃與塑料複合在一起製成的。

玻璃是硬而脆的材料，一摔就碎，這帶有玻璃名的玻璃鋼經得起摔嗎？於是又進行了新的試驗。

將另一隻玻璃鋼氧氣瓶充氣到150公斤/平方厘米，然後從山頂上滾下山谷。它與嶙峋的岩石碰撞著，一直滾到谷底仍然沒有爆裂。玻璃鋼氧氣瓶經過了質量鑒定考試。

一般玻璃的耐拉強度只有普通鋼材的八分之一。把玻璃融化，拉成只有頭髮直徑的十幾分之一那麼細的玻璃纖維，原來又硬又易碎的玻璃就變成了又軟又耐拉的玻璃纖維，其耐拉強度可增加十幾倍。

水泥塊耐壓，鋼材耐拉。用鋼材作筋骨，水泥砂石作肌肉，讓它們凝為一體，互相取長補短，變得堅強無比——這就是鋼筋混凝土。

同樣，用玻璃纖維作筋骨，用合成樹脂（酚醛塑料、環氧樹脂及聚酯樹脂）作肌肉，讓它們凝為一體，製成的材料，其抗拉強度可與鋼材相媲美—因此得名叫玻璃鋼。

石膏模特點是耐熱、價廉、導熱係數小、複印性好。一般用於製作母模。製造方便，適於大型製品。但是不耐用，怕衝擊，乾燥慢。多用於單一產品以及線型複雜的產品，如浮雕、中小型尺寸圓雕等。所用的石膏多為半水石膏即熟石膏。與水泥模一樣，可用磚頭、木材做骨架基礎，再覆以石膏層造型。為了提高剛度，防止裂紋，可在石膏中加入足夠的填料，如加入石英，可減少收縮和裂紋，加入水泥(石膏：水泥=7:3)增加強度。也有人提出用石膏加入適量乳膠，用水稀釋來制模，強度好，不起粉等。

石膏模可用作低熔點合金模的母模，在熱態下澆鑄合金。用石膏母模翻制石膏鑄型(子模)時，母模表面要塗以分離劑，如鉀皂溶液、變壓器油、食用油、20%硬脂酸十80%煤油，或汽油十凡士林等。石膏模可用帶水筆蘸取石膏粉進行修補。石膏模烘乾工藝是:(60～120)℃/(4～5)L，自然冷卻後用金相砂紙輕輕拋光，然後再以(100～150)℃/(8～10)L，(200～230)℃/(20～24)L烘乾。

橡膠模一般用硅橡膠、聚氨酯樹脂製作，用於製作造型複雜的浮雕、圓雕及各種造型，並不單獨使用，須與石膏套模等其他材料組成，通常用於模具中因線型倒入或重疊而不能直接脫模的某一部位，因它有一定軟性，當外模脫模后，它能隨意拉出，如獅子、龍等動物或菩薩、卡通人物。批量不大時，用此方法。

石蠟膜用於數量不多或者線型複雜、不易脫模的產品。比如，要製造一個整體式彎管，包括90°彎管，可用兩個彎頭哈夫作母模，在內90°腔注滿石蠟后，脫去哈夫母模后，將石蠟模芯稍加修整，然後在外壁包覆玻璃鋼，固化后加熱，使石蠟熔化流出，即可得到一個整體的玻璃鋼產品。

為了減少收縮變形，提高剛度，可在石蠟中加入5%左右的硬脂酸。製造方便，脫模容易，石蠟可反覆利用。但精度不高。另一種用法：濕法卷管時，可將鋼管浸到70～80℃熔化的石蠟中，提起來冷卻后再浸，反覆進行，直到所需厚度時，表面稍加修整，即可包覆玻璃鋼，為防止石蠟開裂，可在蠟中加入少量黃油。也可在蠟的外麵包覆一層薄的玻璃紙，以此作為模芯，玻璃鋼固化后，加熱鋼管石蠟熔化即可脫模。

混凝土模多用於線型規則和重複使用次數少的產品，如螺旋形、波形、圓形、拱形或立體槽狀產品。成本低，剛性好，可用磚頭砌成基礎，再覆以水泥砂漿，進行打磨、上膩子，再經過打磨、拋光、噴漆等措施。這種水泥模可直接用於生產玻璃鋼製品，也可用於翻制玻璃鋼模具的母模。水泥模乾燥慢，即使在正常條件下，也要一周以上才能進行塗漆等表面施工。

木模主要用於線形較平直的大型產品。木模可以直接用來作為玻璃鋼產品的成型模具，也可作為翻制玻璃鋼模具的過渡母模。用於製作模具的木材有紅松、銀杏、杉木等，要求含水量達15%，並且不易收縮變形，無節。木模製作后，可塗上0.2～0.3垃垃厚度的樹脂(表面膩子)，再用水砂紙由粗到細打磨四次，最後一次用800#或1000#砂紙打光，再塗上拋光膏用拋光器拋光，再打上石蠟，木模即成。也可直接在木模上刷油漆、罩光來製造木模。

金屬模特別是鋼模，一般用於尺寸小、批量大的模壓產品。如製作玻璃鋼平板時表面光潔的不鏽鋼板；製作型材時用角鋼、槽鋼。因為模壓產品不僅要加壓，還要加熱。也有用於外形不複雜的大型產品。黃銅雖是常見金屬，但因易受樹脂輔助劑侵蝕，並會對樹脂固化產生不利影響，除非在工作面已鍍鉻或其他金屬的場合，否則不宜採用。金屬模具的製造加工很困難、成本高。另有低熔點合金模其成分是:Z九93%、A14%、Cu3%、M合0.5%，當溫度為50～80℃時，合金硬度(HB)為100左右。其流動性好，耐磨性差，適於製造形狀複雜、花紋精細的塑料成型模腔，使用溫度一般>80℃。另一種低熔點金屬是58%鉍，42%錫，熔點135℃。低熔點合金模的優點是制模周期短、工藝簡單，可重複使用。

輕質高強

相對密度在1.5~2.0之間，只有碳鋼的1/4~1/5，可是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的製品應用中，都具有卓越成效。某些環氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到400Mpa以上。部分材料的密度、強度和比強度見表1-1。

耐腐蝕性能好

FRP是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、鹼、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各個方面，正在取代碳鋼、不鏽鋼、木材、有色金屬等。

電性能好

是優良的絕緣材料，用來製造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好，已廣泛用於雷達天線罩。

熱性能良好

FRP熱導率低，室溫下為1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金屬的1/100~1/1000，是優良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下，是理想的熱防護和耐燒蝕材料，能保護宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。

可設計性好

①可以根據需要，靈活地設計出各種結構產品，來滿足使用要求，可以使產品有很好的整體性。

②可以充分選擇材料來滿足產品的性能，如：可以設計出耐腐的，耐瞬時高溫的、產品某方向上有特別高強度的、介電性好的，等等。

工藝性優良

①可以根據產品的形狀、技術要求、用途及數量來靈活地選擇成型工藝。

②工藝簡單，可以一次成型，經濟效果突出，尤其對形狀複雜、不易成型的數量少的產品，更突出它的工藝優越性。

彈性模量低

FRP的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼（E=2.1×106）小10倍，因此在產品結構中常感到剛性不足，容易變形。

可以做成薄殼結構、夾層結構，也可通過高模量纖維或者做加強筋等形式來彌補。

長期耐溫性差

一般FRP不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降，一般只在100℃以下使用；通用型環氧FRP在60℃以上，強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200~300℃是可能的。

老化現象

老化現象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致性能下降。

層間剪切強度低

層間剪切強度是靠樹脂來承擔的，所以很低。可以通過選擇工藝、使用偶聯劑等方法來提高層間粘結力，最主要的是在產品設計時，盡量避免使層間受剪。

基本上分兩大類，即濕法接觸型和干法加壓成型。如按工藝特點來分，有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。

目前世界上使用最多的成型方法有以下四種。①手糊法：主要使用國家有挪威、日本、英國、丹麥等。

②噴射法：主要使用國家有瑞典、美國、挪威等。

③模壓法：主要使用國家有德國等。

④RTM法（樹脂傳遞模塑）：主要使用國家有歐美各國、日本。

還有：纖維纏繞成型法拉擠成型法和熱壓灌成型法等等

90%以上的FRP產品是手糊法生產的，其他有模壓法、纏繞法、層壓法等。日本的手糊法仍佔50%。從世界各國來看，手糊法仍占相當比重，說明它仍有生命力。手糊法的特點是用濕態樹脂成型，設備簡單，費用少，一次能糊10m以上的整體產品。缺點是機械化程度低，生產周期長，質量不穩定，從國外引進了擠拉、噴塗、纏繞等工藝設備，隨著FRP工業的發展，新的工藝方法將會不斷出現。

1、是裁料。一般所用工具是電剪刀，它可裁2mm以下的薄板，但裁出后平整程度不好。還有裁板機，厚板、薄板均可裁出，但只能裁直線，遇到弧線就無能為力了。要讓不鏽鋼板料裁下既平整又多種形狀的話，就要用等離子切割機了。等離子切割機能利用高等離子去切割用普通氧氣切割法難以切割的金屬。由於將電流和氣體通入用水冷卻的特種噴嘴內，造成強烈的壓縮電弧而形成溫度極高(一萬度以上)等離子流，所以切割出來的不鏽鋼板料即整齊又不變形。注意，下料時手一定要穩，否則就會把料割壞。材料切割完畢后，就要根據作品所要求的形體進行刨制。不要讓板面留有硬傷，以免在作品拋光后留下缺憾。

2、是製作碳鋼板雕塑、不鏽鋼板雕塑的一種方法。碳鋼板、不鏽鋼板不拿到模具上實打實地去敲，而是根據石膏模型每個部分不同的形狀把料下出，依照其起伏變化，進行有意識地敲打，該彎的地方敲彎，該棱的地方敲棱，可在任何有形的結實的物體上進行敲打，然後把敲好的不鏽鋼板拿到模具上去比較，認為形體正確並完全可以與模型合上，再把這些零散的碳鋼板、不鏽鋼板從上至下一塊塊焊接起來，每接上一塊都要對著模具進行調整，每塊不鏽鋼板表面的肌理效果都要保持相同，這須在做形的同時鍛制上去。也可以先把點鍛好再下料。鍛點時要用鐵鎚的圓頭均勻地有規律地一排排鍛上，寬窄距離、用力大小都要一致，不要知亂敲，否則會破壞雕塑的整體感。

3、形體鍛造正確后，就要依照作品要求把它們焊接到一起(有電焊和氬弧焊)。電焊要準備電焊機、焊把、焊條。由於焊接時產生高度的光，對眼睛有強刺激，所以要戴好防護罩，避免被強光打傷。用電焊焊接，不鏽鋼板遇熱變形程度較大，因此要採取一些措施，如可先進行點焊或一邊焊一邊進行冷卻等。氬弧焊接相對電焊就要優越一些，它是一種氣保護電弧焊接法，用氬氣保護連接處受電弧熔化的金屬，避免空氣中的氧和氮的有害作用。氬弧焊按所用電極材料不同，又可分為有熔化極氬弧焊和非熔化極弧焊或鎢極氬弧焊，在不鏽鋼雕塑焊接中，常用鎢極氬弧焊，可得到優良焊接質量。由於它不易導熱，所以不鏽鋼變形較上。

4、碳鋼板、不鏽鋼拋光首先用砂輪片把製作作品的焊縫和多餘的地方磨平，然後用軟輪(布輪)進行拋制，拋光時作品塗上拋光膏增加潤滑，使作品拋出來更光亮，從而給人一種良好的視覺美感。

5、較大型的造型簡易的不鏽鋼雕塑，也可不用焊接。可根據作品的形體比例直接做好鋼筋骨架，用電鑽在設計好的位置上打眼，把不鏽鋼板用鉚釘固定在骨架上就可以了。這種方法要求骨架比例尺寸計算得非常準確，接縫要對的很准，否則就會產生差異，達不到預期的效果。

玻璃鋼是近五十多年來發展迅速的一種複合材料。玻璃纖維的產量的70%都是用來製造玻璃鋼。玻璃鋼硬度高，比鋼材輕得多。噴氣式飛機上用它作油箱和管道，可減輕飛機的重量。登上月球的宇航員們，他們身上背著的微型氧氣瓶，也是用玻璃鋼製成的。玻璃鋼加工容易，不銹不爛，不需油漆。現在已經廣泛採用玻璃鋼製造各種小型汽艇、救生艇、遊艇，以及汽車製造業等，節約了不少鋼材。

可製作玻璃鋼瓦，又稱透明瓦。是和鋼結構配套使用的採光材料，其主要由高性能上膜、強化聚脂和玻璃纖維組成，其中上膜要起到很好的抗紫外線抗靜電的作用，抗紫外線是為了保護FRP採光板的聚酯不發黃老化，過早失透光特性。抗靜電是為了保證表面的灰塵輕易被雨水沖走或被風吹走，維持清潔美觀的表面。由於其穩定的質量、經久耐用的特點，深受顧客的歡迎，產品可廣泛使用在工業/商業/民用建築額屋面和牆面。

電影界用來做道具，既方便快捷，又省成本，可以仿製很多種材料效果．受到人們的歡迎，化工廠也採用酚醛樹脂的玻璃鋼代替不鏽鋼做各種耐腐蝕設備，大大延長了設備壽命。玻璃鋼無磁性，不阻擋電磁波通過。用它來做導彈的雷達罩，就好比給導彈戴上了一副防護眼鏡，既不阻擋雷達的“視線”，又起到防護作用。許多導彈和地面雷達站的雷達罩都是玻璃鋼製造的。進入21世紀，根據玻璃鋼的良好的透波性，這個方面的性能，隨著手機通訊的廣泛流行，玻璃鋼廣泛被應用於製造2G和3G天線外罩，玻璃鋼以其良好的可成形性能，外觀的可美化性，起到了很好的小區美化作用，這方面的產品有方柱線罩，模擬石，野外應用的美化樹等玻璃鋼還為提高體育運動的水乎立下了汗馬功勞。自從有撐竿跳高這項運動以來，運動員使用木製撐竿創造的最高紀錄是3．05米。後來使用了竹竿。到一九四二年，把紀錄提高到了4．77米。竹竿的優點是輕而富有彈性，欠缺之處是下端粗而上端細，再要提高記錄有很大困難，於是人們又用鋁合金竿代替竹竿，它雖然輕而牢固，但彈性不足。這樣，從一九四二年到一九五七年，十五年時間，撐竿跳高的最高紀錄僅僅提高了1厘米。但自從新的玻璃鋼撐竿出現以後，由於它輕而富於彈性，紀錄飛速上升，如今的撐桿跳高紀錄已經超過了6米大關。在今天，玻璃鋼也被大量應用在人們的生活方面，人們親切地把它叫“玻璃鋼”，由於它的某些特殊品種仍能保留許多玻璃的優點，如透明性，於是人們用它作為窗戶玻璃，既能遮擋陽光中的紫外線，又能使居室明亮。人們還把它用來製作各種堅固耐用的生活日常用品。如浴具、廚房用具、梳洗用具等。

玻璃鋼是複合材料的一種，玻璃鋼材料因其獨特的性能優勢，已在航空航天、鐵道鐵路、裝飾建築、家居傢具、廣告展示、工藝禮品、建材衛浴、遊艇泊船、體育用材、環衛工程等等相關十多個行業中廣泛應用，並深受讚譽，成為材料行業中新時代商家的需求寵兒。玻璃鋼製品也不同於傳統材料製品，在性能、用途、壽命屬性上大大優於傳統製品。其易造型、可定製、色彩隨意調配的特點，深受商家和銷售者的青睞，佔有越來越大的市場比分，前景廣闊！

具體有如下這些行業：黑色冶金業、有色冶金業、電力行業、煤炭業、石油化工、化學工業、機電工業、紡織工業、汽車及摩托車製造業、鐵路業、船舶工業、建築業、輕工業、食品工業、電子工業、郵電業、文化、體育及娛樂業、農業、商業、醫藥衛生業，及軍工及民用應用等各個方面的應用領域。

涉及這些產業部門應用的主要玻璃鋼產品類別，有：礦山通風設備、煉焦及相關設備、稀土冶鍊及鐵合金冶鍊相關設備、冷軋及電鍍設備，輸變電設備、風力發電設備、火力發電用水管、冷卻水設備、電力管理及維修工器具，煤礦鳳筒、隔爆水袋、防爆裝置，石油開採相關部件及設備、石油化工設備，化工設備、化工建築用材、礦山通風設備，電動機部件、零配件、電鍍設備、風力發電機及部件，紡織印染設備、設施及部件，汽車製造用材及部件、汽車維修用材、摩托車製造用材及部件，鐵路機車車輛用材及相關設施、鐵路信號系統用材及相關部件，各種各類江河湖海船艇、大型鋼船艇配套零部件及附屬設施，建築設施及用材、衛生間、廚房、門窗、波形瓦、冷卻塔、建築通風空調設施、建築模板等，輕工日用化學及造紙業用的相關設施、家用電器、酒類、製革、傢俱用材，食品貯罐用途，電子工業用設備、生活消費品用材及電子設備配件，郵電電信器材配套設施，體育器械、遊樂器材及相關設施，農業噴灌設備、暖房溫室、農機具配件、冷庫、水產養殖，商業櫃檯、商業包裝箱、商用冷藏庫，醫藥工業設施及醫療衛生用途等等。