關于玻璃鋼拉擠工藝、原材料及應用領域的解析
時間：2022-06-07 13:56:16 瀏覽量：
拉擠工藝是一種連續(xù)生產(chǎn)玻璃纖維復合材料型材的方法，它是將紗架上的無捻玻璃纖維粗紗和其他連續(xù)增強材料、聚脂表面氈等進行樹脂浸漬，然后通過保持一定截面形狀的成型模具，并使其在模內(nèi)固化成型后連續(xù)出模，由此形成拉擠制品的一種自動化生產(chǎn)工藝。
利用拉擠工藝生產(chǎn)的玻璃鋼產(chǎn)品其拉伸強度高于普通鋼材。表面的富樹脂層又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蝕性的環(huán)境的工程中是取代鋼材的理想產(chǎn)品，廣泛應用于交通運輸、電工、電氣、電氣絕緣、化工、礦山、海洋、船艇、腐蝕性環(huán)境及生活、民用各個領域。
拉擠成型工藝形式很多，分類方法也很多。如間歇式和連續(xù)式，立式和臥式，濕法和干法，履帶式牽引和夾持式牽引，模內(nèi)固化和模內(nèi)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。
拉擠成型典型工藝流程為：
玻璃纖維粗紗排布——浸膠——預成型——擠壓模塑及固化——牽引——切割——制品
1、增強材料傳送系統(tǒng)：如紗架、氈鋪展裝置、紗孔等。
2、樹脂浸漬：直槽浸漬法最常用，在整個浸漬過程中，纖維和氈排列應十分整齊。
3、預成型：浸漬過的增強材料穿過預成型裝置，以連續(xù)方式謹慎地傳遞，以便確保它們的相對位置，逐漸接近制品的最終形狀，并擠出多余的樹脂，然后再進入模具，進行成型固化。
4、模具：模具是在系統(tǒng)確定的條件下進行設計的。根據(jù)樹脂固化放熱曲線及物料與模具的摩擦性能，將模具分成三個不同的加熱區(qū)，其溫度由樹脂系統(tǒng)的性能確定。模具是拉擠成型工藝中最關鍵的部分，典型模具的長度范圍在0.6~1.2m之間。
5、牽引裝置：牽引裝置本身可以是一個履帶型拉出器或兩個往復運動的夾持裝置，以便確保連續(xù)運動。
6、切割裝置：型材由一個自動同步移動的切割鋸按需要的長度切割。
成型模具的作用是實現(xiàn)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(zhì)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，對高性能復合材料采用微波加熱。模具入口處需有冷卻裝置，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(chǎn)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(tài)，可把模具分成三個區(qū)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(nèi)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(nèi)表面距離的增加，逐漸恢復到與纖維相當?shù)乃健?br />
預浸料在前進過程中，樹脂受熱發(fā)生交聯(lián)反應，黏度降低，黏滯阻力增加，并開始凝膠，進入凝膠區(qū)。
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(qū)受熱繼續(xù)固化，并保證出模時達到規(guī)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(qū)溫度應較低，溫度分布的控制應使固化放熱峰出現(xiàn)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(qū)域分別用三對加熱系統(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)三個峰值。
入口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產(chǎn)生的。其大小取決于樹脂黏性流體的性質(zhì)、入口處溫度及填料含量。在模具內(nèi)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(nèi)壁摩擦而產(chǎn)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(tài)，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。
拉擠成型玻璃鋼用主要原材料
樹脂基體
拉擠成型玻璃鋼主要采用不飽和聚酯樹脂和乙烯基酯樹脂，其他樹脂也用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸等樹脂。近年來由于酚醛樹脂具有防火性等優(yōu)點，現(xiàn)在國外已開發(fā)出適合拉擠成型玻璃鋼用的酚醛樹脂，稱第二代酚醛樹脂，已推廣使用。除熱固性樹脂外，根據(jù)需要也選用熱塑性樹脂。
纖維增強材料
拉擠成型玻璃鋼所用的纖維增強材料，主要是E玻璃纖維無捻粗紗居多，根據(jù)制品需要也可選用C玻璃纖維、S玻璃纖維、T玻璃纖維、AR玻璃纖維等。此外，為了特殊用途制品的需要也可選用碳纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、維尼綸等合成纖維。為了提高中空制品的橫向強度，還可采用連續(xù)纖維氈、布、帶等作為增強材料。
輔助材料
（1）引發(fā)劑
引發(fā)劑的特性通常用活性氧含量、臨界溫度、半衰期來表示。
目前常用的引發(fā)劑有：
MEKP(過氧化甲乙酮）
TBPB（過氧化苯甲酸叔丁酯）
BPO（過氧化苯甲酰）
Lm-P（拉擠專用固化劑）
TBPO（過氧化異辛酸叔丁酯）
BPPD(過氧化二碳酸二苯氧乙基酯）
P-16[過氧化二碳酸雙（4—叔丁基環(huán)已酯]
實際應用中很少有用單組分的，通常都是雙組分或三組分按不同的臨界溫度搭配使用。
（2）環(huán)氧樹脂固化劑
常用的有酸酐類、叔胺、咪唑類固化劑。
（3）著色劑
拉擠中的著色劑一般以顏料糊的形式出現(xiàn)。
（4）填料
填料可以降低制品的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等；有效的調(diào)節(jié)樹脂粘度；可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導電性及導熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；可提高顏料的著色效果；某些填料具有極好的光穩(wěn)定性和耐化學腐蝕性；可降低成本。
選擇填料的粒度最好要有個梯度，以達到最佳的使用效果?，F(xiàn)在也有對填料進行表面處理來加大用量。
（5）脫模劑
脫模劑具有極低的表面自由能，能均勻浸濕模具表面，達到脫模效果。優(yōu)良的脫模效果是保證拉擠成型工藝順利進行的主要條件。
早期的拉擠成型工藝是用外脫模劑，常用的有硅油等。但用量很大且制品表面質(zhì)量不理想，現(xiàn)已采用內(nèi)脫模劑。
內(nèi)脫模劑是將其直接加入到樹脂中，在一定加工溫度條件下，從樹脂基體滲出擴散到固化制品表面，在模具和制品之間形成一層隔離膜，起到脫模作用。
內(nèi)脫模劑一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸鹽類、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸鋅的脫模效果較好。在拉擠生產(chǎn)中，人們通常更愿意使用在常溫下為液體狀的內(nèi)脫模劑。目前市售的內(nèi)脫模劑多為伯胺、仲胺和有機磷酸酯與酯肪
