拉擠成型環氧復合材料型材 zund G3 L-3200-Styrofoam台中雷射雕刻－駱睿禮焦點新聞熱搜

一、概述
　　拉擠成型工藝是將浸漬過樹脂膠液的連續玻纖束和其他連續增強材料如玻璃布帶、聚酯表面氈等在牽引力的拉拔下，通過成型模具的擠壓，并在模具中和固化爐中受熱固化成型玻璃鋼型材的方法。也稱為連續拉擠成型工藝。主要生產管、棒、異型材、板等玻璃鋼型材。
　　拉擠成型工藝的優點是：設備簡單，造價低，生產率高，便于形成自動化生產線，產品質量穩定；能充分發揮增強材料作用，力學性能高，特別是縱向的強度和模量；原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料；型材的縱向和橫向強度可以調整，以適應不同使用要求；其長度可按需要切割。拉擠成型玻璃鋼制品主要用于：
　　1)電工領域是目前應用多的領域，是發展的重點之一。如變壓器空氣導管定位棒、高壓絕緣子芯棒、高壓電纜保護管、電纜架、絕緣梯、絕緣桿、電桿、軌道護板、電纜分線架、電機零部件等。
　　2)化工防腐領域是近幾年發展快的領域。典型產品如：管網支撐結構，抽油桿，井下壓力管道，廢水處理設備，化工擋板，化工、石油、造紙、冶金等工廠內的欄桿、樓梯、平臺扶手、格柵地板等。
　　3)建筑結構領域主要用于輕型結構、高層結構物的上層結構或特種用途結構。如活動房結構、門窗結構用型材、桁架、輕型橋梁、欄桿、帳篷支架、吊頂結構、大硼結構等。
　　4)運動娛樂領域如釣魚桿、曲棍球棒、滑雪板、撐桿跳桿，弓箭等。
　　5)運輸領域如汽車貨架、卡車構架、冷藏車廂、汽車簧板、行李架、、保險桿、甲板、電氣火車軌道護板等。
　　6)能源領域主要用于太陽能收集器支架、風力發電機葉片、油井用導管等。
　　7)航空航天領域如飛機和宇宙飛船天線絕緣管，飛船用電機零部件，飛機復合材料工字梁、槽形梁和方形梁，飛機的拉桿、連桿等。
　　二、原材料(二)
　　2、增強材料
　　拉擠成型工藝中應用多的增強材料是連續玻璃纖維無捻粗紗及其連續狀態的織物(氈、布、布帶等)，還有聚酯纖維表面氈，碳纖維，芳綸纖維及它們的混合纖維。
　　(1)玻璃纖維及其織物環氧拉擠制品常用的是通用型玻纖無捻粗紗、氈、布和布帶。玻纖無捻粗紗又分為合股原絲，直接無捻粗紗和膨體無捻粗紗三種，其中直接無捻粗紗具有集束性好，易浸透，制品力學性能好等優點，應用較多。環氧樹脂行業協會介紹說，主要產品如我國九江玻纖廠的E玻纖無捻粗紗4800Tex，美國OCF公司的S2玻纖無捻粗紗449和463等。已研制出兩種拉擠工藝專用無捻粗紗Mock spun roving“吹紡型”無捻粗紗和Spun roving“旋紡型”無捻粗紗，但未得到廣泛應用。實際上廣泛采用的是連續纖維原紗氈與通用型無捻粗紗的組合。前者提供適當的橫向強度。后者提供縱向強度及模量，有時還可添加一些玻璃布帶。
　　在玻纖氈中應用多的是連續原絲氈，它是由若干層呈圈狀隨機鋪放的連續纖維組成的，纖維之間用粘接劑粘結。玻纖氈由于質量分布不很均勻(隨機鋪放)，因此制品的表觀質量及力學性能均受影響。針對此缺點，近開發出一類定向增強織物，即單向(經向或緯向)增強織物和雙向增強織物。其經向和緯向纖維不是相互交織，而是用另一種編織材料將它相互纏繞而成。所以經向和緯向纖維都處于準直狀態不形成彎曲，從而使拉擠制品的縱向及橫向強度和模量都比無捻粗紗和連續氈構成復合材料高得多。
　　玻璃纖維表面氈是將定長短切原絲隨機均勻鋪放，并用粘接劑粘結成很薄的氈，厚度為0.3～0.4mm。它可以使制品表面光滑、美觀、并能提高制品的耐老化性能。
　　(2)聚酯纖維表面氈聚酯纖維表面氈在國外已廣泛用于拉擠制品、玻璃鋼管和罐、SMC制品及手糊玻鋼制品的表面層，取代c玻纖表面氈，效果很好，成本也不高。拉擠制品常用的聚酯纖維表面氈如美國的Nexus 111-10和Nexus 131-10兩種，都是有孔眼結構，大寬度為3657mm。采用Nexus表面氈不僅能改善制品的表觀質量，而且能大大提高耐疲勞、抗沖擊、防腐蝕和耐老化性能Nexus表面氈的貼敷性和拉伸性能都比c玻纖表面氈好得多。拉擠過程中很少產生斷頭，所以能減少停車，提高拉擠速度。還能減少模具磨損，提高模具的使用壽命。
　　(3)碳纖維、芳綸纖維及其織物主要用于高性能拉擠制品。常用的碳纖維是通用型碳纖維。如日本的T-300。芳綸纖維主要是芳綸1414。如美國的Kevlar49。也可采用碳纖維，芳綸及玻纖的混雜纖維。
　　3、其他助劑
　　粉狀填料常用的有SiO2、CaCO3、滑石粉、硅灰粉、TiO2等，細度150-300目，用量10%～15%。
　　阻燃劑：為了提高阻燃性，除用阻燃樹脂和阻燃固化劑外。還可采用活性及非活性阻燃劑如四溴雙酚A，含水氧化鋁等。
　　色料：通常采用無機顏料，用量0.5%～5%。應先配成溶液或糊狀物再使用。
　　三、拉擠成型
　　拉擠成型工藝形式很多，分類方法也很多。如間歇式和連續式，立式和臥式，濕法和干法，履帶式牽引和夾持式牽引，模內固化和模內凝膠模外固化，加熱方式有電加熱、紅外加熱、高頻加熱、微波加熱或組合式加熱等。環氧拉擠成型的典型工藝是采用連續濕法臥式拉擠工藝(圖9-24)，是由導紗、浸膠、預成型、固化成型，牽引和切割等工序組成。
　　預成型模的作用是使浸漬纖維能準確地按設計要求的位置進人成型模具，擠掉多余膠液，提高浸漬效果。預成型模截面尺寸應比成型模具大5%～10%，以保證含膠量比制品高一些。
　　成型模具的作用是實現坯料的壓實、成型和固化。模具截面尺寸應考慮樹脂的成型收縮率。模具長度與固化速度、模具溫度、制品尺寸、拉擠速度、增強材料性質等有關，一般為600～1200mm。模腔光潔度要高以減少摩擦力，延長使用壽命，易于脫模。通常用電加熱。環氧樹脂行業協會專家表示，對高性能復合材料采用微波加熱。模具人口處需有冷卻裝置，以防膠液過早固化。浸膠工序主要掌握膠液相對密度(黏度)和浸漬時間。其要求和影響因素與預浸料相同。
　　固化成型工序主要掌握成型溫度、模具溫度分布、物料通過模具的時間(拉擠速度)，這是拉擠成型工藝的關鍵工序。在拉擠成型過程中，預浸料穿過模具時產生一系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化，迄今仍不很清楚。大體上講按照預浸料通過模具時的狀態，可把模具分成三個區域。增強材料以等速穿過模具，而樹脂則不同。在模具入口處樹脂的行為近似牛頓流體，樹脂與模具內壁表面處的黏滯阻力減緩了樹脂的前進速度，并隨離模具內表面距離的增加，逐漸恢復到與纖維相當的水平。
　　預浸料在前進過程中，樹脂受熱發生交聯反應，黏度降低，黏滯阻力增加，并開始凝膠，進入凝膠區。逐漸變硬，收縮并與模具脫離。樹脂與纖維一起以相同的速度均勻向前移動。在固化區受熱繼續固化，并保證出模時達到規定的固化度。固化溫度通常大于膠液放熱峰的峰值，并使溫度、凝膠時間和牽引速度相匹配。預熱區溫度應較低，溫度分布的控制應使固化放熱峰出現在模具中部靠后些，脫離點控制在模具中部。三段的溫差控制在20～30℃，溫度梯度不宜過大。還應考慮固化反應放熱的影響。通常三個區域分別用三對加熱系統來控溫。
　　牽引力是保證制品順利出模的關鍵。牽引力的大小取決于產品與模具間的界面剪應力。剪應力隨牽引速度的增加而降低，并在模具的入口處、中部和出口處出現三個峰值。人口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產生的。其大小取決于樹脂黏性流體的性質、入口處溫度及填料含量。在模具內樹脂黏度隨溫度升高而降低，剪應力下降。隨著固化反應的進行，黏度及剪應力增加。第二個峰值與脫離點相對應，并隨牽引速度的增加，大幅度降低。第三個峰值在出口處，是制品固化后與模具內壁摩擦而產生的，其值較小。牽引力在工藝控制中很重要。要使制品表面光潔，則要求脫離點處的剪應力(第二個峰值)小，并且盡早脫離模具。牽引力的變化反應了制品在模具中的反應狀態，并與纖維含量、制品形狀和尺寸、脫模劑、溫度、牽引速度等有關。
　　四、拉擠成型中常出現的缺陷及原因分析
　　(1)粘模，甚至把制品拉斷。原因是纖維及填料量少；內脫模劑效果不好或太少；固化度太低。
　　(2)起鱗，表面光潔度差。原因是脫離點剪應力太大，產生爬行蠕動；脫離點太超前于固化點。
　　(3)固化不均勻，不穩定或不完全。原因是牽引速度太快；溫度波動或太低；制品太厚；固化時間太短。
　　(4)制品表面不平整，有溝痕。纖維含量低，局部含紗量太少；粘模、模具劃傷。
　　(5)白斑。表面是氈的制品常出現局部發白或露有白紗現象。原因是浸潰不好，氈層過厚或氈本身性能不好；有雜質混入，在氈層間形成氣泡；表面樹脂層太薄。
　　(6)裂紋。表面樹脂層過厚易產生表層裂紋；固化不均易產生較深的裂紋。
　　(7)表面起毛。原因是：纖維過多；樹脂與纖維粘結不良，偶聯劑效果差。
　　(8)表面起皺，破碎。表面樹脂層過厚；成型壓力小；纖維含量太少。
　　(9)制品彎曲、扭曲變形。原因是固化不均勻，產生內應力所致；制品中材料分布不均，導致固化收縮不勻；出模時制品未完全固化，在牽引力作用下變形。
　　(10)缺邊角。原因是纖維含量不足；下模配合精度差或已劃傷，造成合模面上固化物粘結、積聚，導致制品缺角、缺邊。
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