拉挤成型主要工序-工艺原理及常见缺陷原因分析55_第1页
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文档简介

1、拉挤成型 . 拉挤成型工艺特点 拉挤是指玻璃纤维粗纱或其织物在外力牵 引下,经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长 切割,延续消费玻璃钢线型制品的一种方法。它不同于其它消费玻璃钢成型工艺的地方是外力拉拔浸胶玻璃钢纤维或织物,挤压经过加热模具成型、固化构成玻璃钢线型材, 用于消费断面外形固定不变的玻璃钢制品。.6.6.1 拉挤成型工艺流程玻璃纤维粗纱排布浸胶预成型拉挤模塑及固化牵引切割制品包装.主要成型工序1排纱排纱是将安装在纱架上的加强资料从纱筒上引出并均匀整齐排布的过程。排纱系统包括如纱架、毡铺展安装、缠绕机或编织机等。加强资料保送排纱时,为了排纱平整,普通采用旋转芯轴,纤维从纱筒外壁引出的,这

2、样可防止改动景象。如采用纤维从纱筒内壁引出的,纱筒固定会使纱发生扭曲不利于玻璃纤维的整齐排布。 .2)树脂浸渍:是将排布整齐的加强纤维均匀浸渍上已配制好的不饱和树脂的过程,普通是采用将纤维经过装有树脂胶槽时进展的。普通分为:直槽浸渍法,滚筒浸渍法,其中以直槽浸渍法最为常用。在整个浸渍过程中,必需保证纤维和毡陈列非常整齐。 .(3) 预成型 预浸好的加强资料穿过预成型安装,以延续方式运转,以便确保它们的相应位置,经预成型安装将预浸好的加强资料逐渐过度成为型材的外形同时挤出多余的树脂,然后进入模具,进展成型固化。 .(4)模塑及固化: 成为型材外形的浸胶加强资料进入模具在模具中固化成型。模具的温度

3、根据固化工艺过程进展设计。主要根据树脂在固化中的放热曲线及物料与模具的摩擦性能。普通将模具分成三个不同的加热区:预热区、凝胶区和固化区,以控制固化速度。模塑及固化是拉挤成型工艺中最关键的部分,典型模具的长度范围在5001500mm之间。模具出口与牵引机械之间要有一定的间隔。普通采用风冷的方式冷却型材。 .(5)牵引切割:牵引安装可以是一个履带型牵引机,它将固化型材从模具中拉出来,它普通应具有10t以上的拉力。也可以用液压拉拔机。 .6.6.2 拉挤成型设备 加强资料架;预成型导向安装;树脂浸渍安装;带加热控制的金属模具;固化炉牵引设备;切割设备。 .(1送纱安装 作用 将无捻粗纱从安装在纱架上

4、的纱筒中引出,经过导纱安装进入浸胶槽浸胶。最简单的送纱安装是纱架。纱架构造及大小取决于产品规格及所用纱团的数量。纱架构造根据需求可制成整体式或组合式。纱筒在纱架上可以纵向或横向安装.需求准确导向时,通常运用孔板导纱器或塑料管导纱器. .(2 浸胶安装 浸胶安装普通包括导向辊、树脂槽、压辊、分纱栅板、挤胶辊等。由纱架引出的玻璃纤维粗纱,在浸胶槽中浸渍树脂,并经过挤胶辊的加紧来控制树脂含量。胶槽长度根据浸胶时间长短和玻璃纤维运转速度而定。胶槽中的胶液应延续不断地循环更新,以防止因胶液中溶剂挥发呵斥树脂粘度加大,胶槽普通采用夹层构造,经过调控夹套中的水温来坚持胶液的温度。挤胶辊的作用是使树脂进一步浸

5、渍加强资料,同时起到控制含胶量和排气的作用。分栅板的作用是将浸渍树脂后的玻璃纤维无捻粗纱分开。确保按设计的要求合理分布,.(3预成型模和成型模 1)预成型模 作用是将浸透了树脂的加强资料进一步均匀并除去多余的树脂和排除气泡,使其外形逐渐构成成型模的进口外形。如拉挤成型管材时,普通运用圆环状预成型模;制造空心型材时,通常运用带有芯模的预成型模;消费异型材时,大都运用外形与型材截面外形接近的金属预成型模具。在预成型模中,资料被逐渐地成型到所要求的外形,使加强资料在制品断面的分布符合设计要求。 .2)成型模具成型模具普通为钢模,成型的内外表应加工的非常光滑并镀铬以降低外表摩擦力,降低牵引力,延伸模具

6、运用寿命,使制品易脱模。 模具长度由固化时间和牵引速度来决议.芯模尾部大约200300mm处应加工成 1/2001/300mm的锥度,以减少脱模时的阻力 成型模具按构造方式可分为:整体成型模组合式成型模两类.整体成型模其成型模孔是由整体钢材加工而成,普通适于棒材和管材,模外有加热安装。热成型模前端装有循环水冷却系统,其目的是构成低温的预成型区,防止树脂过早固化,影响下步成型。整体成型模.(4固化炉 在拉挤成型中,处于一定固化度的玻璃钢型材拉出模具后,再进入固化环境以保证制品充分固化所需的安装。固化炉温度要严厉控制并与牵引速度相顺应。固化炉的构造取决于制品外形及几何尺寸。设计时除思索固化炉构造、

7、加热方式外,还要便于拉挤操作。根据工艺要求,炉中温度分段控制,炉体适当保温,并设有察看孔、控温安装和排风安装的安装固定部位等。固化炉的加热方法通常有电阻加热或远红外加热。 .5牵引安装 牵引设备是将固化的型材从成型模具拉出的安装,它要根据拉挤制品种类来选择牵引力的大小和夹紧方式。牵引机分为液压机械式和履带式两种。牵引力普通为5O10OkN。 牵引速度通常采用无级调速,可以根据制品加工工艺要求而定,通常为0.l3m/min,假设采用快速固化配方,牵引速度可大幅度提高。.6切割安装 切割是在延续消费过程中进展的。当制品长度到达要求时,制品端部到达控制长度的位置普通采用红外线控制器,控制器接通切割电

8、机电路,切割安装便开场任务。首先是装有橡皮垫的夹具,将制品抱紧,然后用合金刀具进展切割。切割过程由两种运动完成,即纵向运动和横向运动。纵向运动是切割安装跟随制品同步向前挪动。横向运动是切割刀具的进给运动。切割过程中,刀具的磨耗非常严重。 .6.6.3 拉挤工艺用原料 1树脂拉挤成型工艺运用的树脂主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂等。其中不饱和聚酯树脂运用最多,技术上也最成熟,大约占总量的90%。普通来讲,用于模塑料的不饱和聚酯树脂都可用于拉挤成型制品。国外已消费出拉挤制品公用的不饱和聚酯树脂.为获不同性能,改性酚醛树脂、多种热塑性树脂也已运用。.典型拉挤用不饱和聚酯树脂配方 (消费配方

9、)树脂196 100份填料 轻质碳酸钙 5-15份脱模剂硬脂酸锌 35份固化剂 过氧化物 1- 3份低收缩剂 PVC树脂 5-15份颜料 0.1-1份.拉挤成型的环氧树脂配方 根本配方:环氧树脂 E-55 100份 脱模剂硬脂酸锌 35份固化剂 590# 1520份增韧剂 1015份稀释剂 适量 .2加强资料 拉挤成型所用的加强资料绝大部分是玻璃纤维,其次是聚酯纤维。碳纤维等高强度纤维 主要用于宇航、体育器材等。玻璃纤维中,用得最多的是无捻粗纱。所用玻纤都采用加强型浸润剂。.6.6.4 拉挤工艺控制 拉挤成型工艺条件的控制对稳定消费和制品的质量都有很大的影响,控制工艺条件主要包括浸胶时间、树脂

10、温度、模腔温度、模腔压力、固化速度、固化程度、牵引张力及速度、纱团数量等。 .卧式拉挤成型过程表示图.(1)浸胶时间: 浸胶时间是指无捻粗纱及其织物经过浸胶槽所用时间。时间长短应以玻璃纤维被浸透为宜,它与胶液的粘度和组分有关,普通对不饱和聚酯树脂的浸胶时间控制在1520s为宜。.2成型温度在拉挤成型过程中,浸渍了胶液的玻璃纤维和织物在穿越模具时受热发生交联反响,树脂由线型液状的物体逐渐变化成为体型的固态型材。这种变化必需是在进入模具开场到进入牵引机之前根本完成的。温度以及引发剂等助剂的用量那么是最关键的。当配方确定后,温度是拉挤工艺控制的重点。 .模腔温度用于拉挤的树脂体系对温度都很敏感,模腔

11、温度的控制应非常严厉。温度低,树脂不能固化 ;温度过高,坯料一入模就固化,使成型、牵引困难,严重时会产生废品甚至损坏设备。模腔分布温度应两端高,中间低。.模温控制普通把模具人为地分为三段,即加热区、胶凝和固化区。在模具上运用三组加热板来加热,并严厉控制温度。树脂在加热过程中,温度逐渐升高,粘度降低。经过加热区后,树脂体系开场胶凝、固化,这时产品与模具界面处的粘滞阻力添加,壁面上零速度的边境条件被突破,根本固化的型材以均匀的速度在模具外表摩擦运动,在分开模具后根本固化,型材在烘道中受热继续固化,以保证进入牵引机时有足够的固化度。.浸胶后的玻璃纤维经过模具发生变化表示图.模具加热条件确定模具的加热

12、条件是根据树脂-引发剂体系来确定的。通用的不饱和聚酯树脂,普通采用有机过氧化物为引发剂,设定的固化温度普通要略高于有机过氧化物分解的临界温度。如采用协同引发剂体系,在促进剂的作用下引发剂的引发固化温度那么较低。引发剂的用量通常是经过不饱和聚酯树脂固化放热曲线来确定的,而环氧树脂的固化剂用量可以计算出来。.模具温度控制 加热区温度可以较低,胶凝区与固化区温度类似。温度分布应使固化放热峰出如今模具中部靠后,胶凝固化分界点应控制在模具中部。普通三段温差控制在10-20左右,温度梯度不宜过大。温度的设定与配方、牵引速度、模具的尺寸、方式有亲密的关系。 .模腔压力 模腔压力是由于树脂粘性,制品与模腔壁间

13、的摩擦力,资料受热产生的体积膨胀,以及部分资料受热气化产生的。因此,模腔压力使制品在模腔内行为的一个综合反映参数。普通模腔压力在1.78.6MPa之间。.3张力及牵引力 张力是指拉挤过程中玻璃纤维粗纱张紧的力。可使浸胶后的玻璃纤维粗纱不松散。其大小与胶槽中的调胶辊到模具的入口之间间隔有关,也与拉挤制品的外形、树脂含量要求有关。普通情况下,要根据详细制品的几何外形、尺寸,经过实验确定。牵引力的变化反映了产品在模具中的反响形状,它与许多要素,如:纤维含量、制品的几何外形与尺寸、脱模剂、模具的温度、拉挤速度等有关系。.4牵引速度 牵引速度是平衡固化程度和消费速度的参数。在保证固化度的前提下应尽能够提

14、高牵引速度。. 工艺控制实践是控制制品的固化条件,是非常重要的。.纱团数量根据加工制品的构造以及要求的性能,确定所用纱团的数量和加强资料的种类以及排布方式。普通的玻璃钢制品的玻璃纤维和织物的含量在40%-60%,采用合理的加强资料的含量和分布对于成型工艺和制品性能是非常重要的,要根据拉挤成型的制品要求和工艺条件来确定。 .6.6.5 拉挤工艺变量的关系 温度、牵引速度、牵引力三个重要工艺参数中,温度是由树脂系统的特性来确定的,是拉挤工艺中该当处理的首要要素。经过树脂固化体系的DSC曲线的峰值和有关条件,确定模具加热的各段温度值。拉挤速度确定的原那么是确定模内温度下的胶凝时间,保证制品在模具中部

15、胶凝、固化,出模具时具有一定的固化程度。牵引力的制约要素较多,如:它与模具温度关系很大,并遭到纤维含量、制品的几何外形与尺寸、胶液配方和拉挤速度的控制。 .6.6.6 树脂预热与制品后固化 树脂进入模具前进展预热对工艺是非常有利。一方面预热使树脂温度提高,粘度下降,添加了纤维的浸润效果,另一方面可以降低树脂固化反响温度,使产品外表优良。并且为提高牵引速度发明了条件。在许多树脂体系中,如环氧树脂等都需求预热。 .预热的效果 预热的效果还表如今使浸胶的纤维束内外温度梯度减小。由于在进入模具后,由于树脂和纤维的导热系数都很小,由模具传送给产品的热量从产品外表到产品中心部分温度呈梯状分布,产品中心线的

16、温度低于产品外表的温度。假设提高拉挤速度,那么制品中心线和外表之间的温度和固化度的滞后量都会添加。滞后量又会相反地随着中心固化放热的添加而减小,最后制品的中心温度高于外表温度,呵斥热应力对制品性能产生影响。要想实现产品内外均匀固化,减少热应力,树脂应该预热。 .后固化不饱和聚酯树脂的固化可以分为三个阶段:凝胶阶段、定型阶段硬化阶段、熟化阶段完全固化阶段。普通从拉挤消费线下来的玻璃钢型材是处于硬化阶段,还需求将切割好的型材放到恒温室中继续固化一段时间,使型材的强度进一步提高。可以在50100恒温室放置1530小时。 .拉挤制品能够出现的外观缺陷 鸟巢:普通是由于加强纤维分布不均匀,在模具入口处相

17、互缠绕,导致产品在模具内破坏。它产生的缘由有:a.纤维断了;b.纤维悬垂的影响;c.牵引速度过高;d.纤维粘附着的树脂太多;e.树脂粘度高;f.模具入口的设计不合理。.拉挤制品能够出现的外观缺陷质量不稳定性: 由于未固化的型材在模具内粘附力忽然添加,导致型材在模具内外表拉裂以致型材破坏。缘由分析:a.牵引速度过高;b.纤维被拉断;c.配方问题;d.温度控制问题。 .外观缺陷 粘模: 未固化的型材与模具粘附,使产品拉挤破坏。缘由分析:a.纤维量小、填料参与量过多;b.内脱模剂效果不好或用量太少;e.固化温度不适宜。外表鱼鳞状:型材外表有鱼鳞状,光洁度差。缘由分析:a. 型材外表粘度太高,产生爬行

18、蠕动;b.脱离点超前于固化点;c.温度与牵引速度调整。.外观缺陷 型材挤压变形:由于未完全固化,经牵引机挤压变形。分析其缘由: a.速度太快;b.温度太低;c.模具太短;d.引发体系不适宜。 固化不均匀: 由于型材的内部固化远滞后于型材外表固化,而引起产品出现内部裂纹。缘由分析:a.预热温度低;b.产品太厚;c.制品构造设计不合理。.外观缺陷制品有沟痕,不平: 产品的平面部分不平整,部分有沟状痕迹。缘由a.纤维含量低,部分的纤维纱过少;b.模具划伤制品。c.制品部分收缩过大。制品外流露纱: 含有外表毡,延续毡的产品的表层,经常出现部分发白或露有白纱景象。缘由:a.纱和毡浸渍树脂不完全,毡层过厚或的本身性能不好;b.有杂质混入,在毡层间构成气泡;c.产品外表留树脂层过薄d.树脂量过少,浸胶不均匀;e.树

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