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  • 拉擠成型玻璃鋼原材料及工藝介紹(

    發布時間:2015-10-14 11:15:00 點擊:

    拉擠成型於1951年首次在美國注冊專利,60年代發展很慢,70-80年代進入快速發展階段。我國起步則較晚,直到90年代隨著拉擠專用樹脂技術的引進生產才進入快速發展時期。目前,引進及國產拉擠生產線已超過200條。我國發展拉擠與歐美形式相似:先開發形狀簡單的棒材,然後隨著化工防腐、電力、采礦等行業的發展與需求,開發了型材製品,目前這些技術已經比較成熟。

    拉擠工藝是一種連續生產複合材料型材的方法,它是將紗架上的無撚玻璃纖維粗紗和其他連續增強材料、聚脂表麵氈等進行樹脂浸漬,然後通過保持一定截麵形狀的成型模具,並使其在模內固化成型後連續出模,由此形成拉擠製品的一種自動化生產工藝。

    利用拉擠工藝生產的產品其拉伸強度高於普通鋼材。表麵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境的工程中是取代鋼材的最佳產品,廣泛應用於交通運輸、電工、電氣、電氣絕緣、化工、礦山、海洋、船艇、腐蝕性環境及生活、民用各個領域。

    拉擠成型工藝流程

    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,濕法和幹法,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。

    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——製品

    拉擠成型工藝流程圖

    拉擠成型設備組成

    1、增強材料傳送係統: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,以連續方式謹慎地傳遞,以便確保它們的相對位置,逐漸接近製品的最終形狀,並擠出多餘的樹脂,然後再進入模具,進行成型固化。

    4、模具:模具是在係統確定的條件下進行設計的。根據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,其溫度由樹脂係統的性能確定。模具是拉擠成型工藝中最關鍵的部分,典型模具的長度範圍在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複運動的夾持裝置,以便確保連續運動。

    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坯料的壓實、成型和固化。模具截麵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、製品尺寸、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,易於脫模。通常用電加熱,對高性能複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係列物理的、化學的和物理化學的複雜變化,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,樹脂與模具內壁表麵處的黏滯阻力減緩了樹脂的前進速度,並隨離模具內表麵距離的增加,逐漸恢複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,並開始凝膠,進入凝膠區。逐漸變硬,收縮並與模具脫離。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,並保證出模時達到規定的固化度。固化溫度通常大於膠液放熱峰的峰值,並使溫度、凝膠時間和牽引速度相匹配。預熱區溫度應較低,溫度分布的控製應使固化放熱峰出現在模具中部靠後些,脫離點控製在模具中部。三段的溫差控製在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係統來控溫。

    牽引力是保證製品順利出模的關鍵。牽引力的大小取決於產品與模具間的界麵剪應力。剪應力隨牽引速度的增加而降低,並在模具的入口處、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。其大小取決於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,並隨牽引速度的增加,大幅度降低。第三個峰值在出口處,是製品固化後與模具內壁摩擦而產生的,其值較小。牽引力在工藝控製中很重要。要使製品表麵光潔,則要求脫離點處的剪應力(第二個峰值)小,並且盡早脫離模具。牽引力的變化反應了製品在模具中的反應狀態,並與纖維含量、製品形狀和尺寸、脫模劑、溫度、牽引速度等有關。

    主要原材料

    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、環氧樹脂、甲基丙烯酸等樹脂。近年來由於酚醛樹脂具有防火性等優點,現在國外已開發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玻璃纖維無撚粗紗居多,根據製品需要也可選用c玻璃纖維、s玻璃纖維、t玻璃纖維、ar玻璃纖維等。此外,為了特殊用途製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。為了提高中空製品的橫向強度,還可采用連續纖維氈、布、帶等作為增強材料。

    輔助材料

    (1)引發劑

    引發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。

    (4)填料

    填料可以降低製品的收縮率,提高製品的尺寸穩定性、表麵光潔度、平滑性以及平光性或無光性等;有效的調節樹脂粘度;可滿足不同性能要求,提高耐磨性、改善導電性及導熱性等,大多數填料能提高材料衝擊強度及壓縮強度,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。現在也有對填料進行表麵處理來加大用量。

    (5)脫模劑

    脫模劑具有極低的表麵自由能,能均勻浸濕模具表麵,達到脫模效果。優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,常用的有矽油等。但用量很大且製品表麵質量不理想,現已采用內脫模劑。

    內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製品表麵,在模具和製品之間形成一層隔離膜,起到脫模作用。

    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。在拉擠生產中,人們通常更願意使用在常溫下為液體狀的內脫模劑。目前市售的內脫模劑多為伯胺、仲胺和有機磷酸酯與酯肪酸的共聚體的混合物。

    拉擠成型製品應用

    拉擠成型製品包括各種杆棒、平板、空心管及型材,應用範圍非常廣泛,包括以下幾個方麵:

    1、電氣市場

    這是拉擠玻璃鋼應用最早的個市場,目前成功開發應用的產品有:電纜橋架、梯架、支架、絕緣梯、變壓器隔離棒、電機槽楔、路燈柱、電鐵第三軌護板、光纖電纜芯材等。在這個市場中還有許多值得免费的看污片丝瓜视频進一步開發的產品。

    2、化工、防腐市場

    化工防腐是拉擠玻璃鋼的一大用戶,成功應用的有:玻璃鋼抽油杆、冷卻塔支架、海上采油設備平台、行走格柵、樓梯扶手及支架、各種化學腐蝕環境下的結構支架、水處理廠玻璃鋼蓋板等。

    3、消費娛樂市場

    這是一個潛力巨大的市場,目前開發應用的有:釣魚竿、帳篷杆、雨傘骨架、旗杆、工具手柄、燈柱、欄杆、扶手、樓梯、無線電天線、遊艇碼頭、園林工具及附件。

    4、建築市場

    在建築市場拉擠玻璃鋼己滲入傳統材料的市場,如:門窗、混凝土模板、腳手架、樓梯扶手、房屋隔間牆板、筋材、裝飾材料等。值得注意的是筋材和裝飾材料將有很大的上升空間。

    5、道路交通市場

    成功應用的有:高速公路兩側隔離欄、道路標誌牌、人行天橋、隔音壁、冷藏車構件等。