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拉擠成型工藝模壓工藝
一概述
拉擠成型工藝是將浸透膠液的連續(xù)無捻粗紗、氈、帶或布等增強(qiáng)材料，在牽引力的作用下，通過模具擠壓成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。
拉擠成型工藝是玻璃鋼成型工藝中的一種特殊工藝，適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實(shí)體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材等。其優(yōu)點(diǎn)是：
1、生產(chǎn)過程連續(xù)進(jìn)行，制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好；
2、增強(qiáng)材料含量可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，產(chǎn)品強(qiáng)度高；
3、能夠調(diào)整制品的縱向強(qiáng)度和橫向強(qiáng)度，滿足不同的使用要求；
4、能夠生產(chǎn)截面形狀復(fù)雜的制品，滿足特殊場(chǎng)合使用的要求；
5、制品具有良好的整體性，原材料的利用率高；
6、設(shè)備的投資費(fèi)用低。
二拉擠工藝用原材料
1、樹脂基體
在拉擠工藝中，應(yīng)用最多的是不飽和聚酯樹脂，還有環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。
（1）不飽和聚酯樹脂
用作拉擠的基本上是鄰苯和間苯型。間苯型樹脂有較好的力學(xué)性能、堅(jiān)韌性、耐熱性和耐腐蝕性能。目前國內(nèi)使用的較多的是鄰苯型，因其價(jià)格較間苯型有優(yōu)勢(shì)，但質(zhì)量因生產(chǎn)廠家不同差距較大，使用時(shí)要根據(jù)不同的產(chǎn)品慎重選擇。
（2）乙烯基樹脂乙烯基樹脂具有較好的綜合性能，可提高耐化學(xué)性能和耐水解穩(wěn)定性。
（3）環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、高介電性能、耐表面漏電、耐電弧，是優(yōu)良絕緣材料。
（4）酚醛樹脂
它是最早的一類熱固性樹脂。具有突出的瞬時(shí)耐高溫?zé)g性能，目前酚醛樹脂已成功應(yīng)用在拉擠成型工藝中。
2、增強(qiáng)材料
拉擠工藝用的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、玻璃纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求，可用芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維等。
（1）玻璃纖維
用于拉擠工藝的玻璃纖維主要有無堿、中堿和高強(qiáng)玻璃纖維。
玻璃纖維制品的品種有：
①無捻粗紗
無捻粗紗有并股紗和直接紗，線密度為1100（1200）號(hào)到4400（4800）號(hào)。要求：成帶性好；退解性好；張力均勻；線密度均勻；浸透性好。
②玻璃纖維氈片
短切氈要求：面積質(zhì)量均勻；短切原絲、粘c結(jié)劑分布均勻；適中的干氈強(qiáng)度；優(yōu)良浸透性。用于強(qiáng)度要求不太高的制品。
連續(xù)氈增強(qiáng)效果較短切氈好。要求同上。
表面氈起到表面修飾作用和耐酸性。
縫合氈不含粘結(jié)劑，浸透性能好，價(jià)格較低。
③玻璃纖維縫編織物可以增加制品的抗張強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度；減輕制品的重量；制品表面平整光滑。
④組合玻璃纖維增強(qiáng)材料，可調(diào)整制品的橫向和縱向強(qiáng)度。
（2）碳纖維
多用于要求強(qiáng)度高、重量輕的制品，一般與乙烯基和環(huán)氧樹脂配用。
3、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(shí)際應(yīng)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(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度，但不能提高拉伸強(qiáng)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(xué)腐蝕性；可降低成本。
選擇填料的粒度最好要有個(gè)梯度，以達(dá)到最佳，的使用效果�，F(xiàn)在也有對(duì)填料進(jìn)行表面處理來加大用量。
（5）脫模劑
脫模劑具有極低的表面**能，能均勻浸濕模具表面，達(dá)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(jìn)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(kuò)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(jī)磷酸酯與酯肪酸的共聚體的混合物。
（6）其它
在拉擠生產(chǎn)中還須根據(jù)制品的特殊要求和工藝需要添加一些其它輔助材料，大致有：
偶聯(lián)劑可以增加增強(qiáng)材料與樹脂之間粘合強(qiáng)度，提高玻璃鋼的性能，改善界面狀態(tài)，有利于制品的耐老化、耐應(yīng)力及電絕緣性能。常用的有硅烷偶聯(lián)劑。
阻聚劑在夏天的生產(chǎn)中膠料常會(huì)發(fā)生自聚，可以適當(dāng)添加，以延長適用期。常用的阻聚劑有：a-甲基苯乙烯、對(duì)苯二酚、叔丁基鄰苯二酚。
增韌劑具有降低玻璃鋼脆性和提高玻璃鋼抗沖擊性能。常用的增韌劑有苯乙烯類、聚烯烴類和苯二甲酸酯類。一般用于環(huán)氧樹脂的拉擠生產(chǎn)中。
稀釋劑可以降低樹脂粘度，改善樹脂對(duì)增強(qiáng)材料、填料等的浸潤性；控制固化時(shí)的反應(yīng)熱；延長樹脂固化體系的適用期；填料用量增加，降低成本。不飽和聚酯用的稀釋劑主要是苯乙烯、a-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸單體等。酚醛樹脂用稀釋劑主要是酒精、丙酮等溶劑。環(huán)氧樹脂用稀釋劑有鄰苯二甲酸二丁酯、含有環(huán)氧基團(tuán)的低分子化合物等。
抗氧劑能抑制或減緩高分子材料自動(dòng)氧化反應(yīng)速度。主要有二芳基仲胺、對(duì)苯二胺、酮胺、醛胺、單酚、烷基化多酚及硫代雙酚等。
光穩(wěn)定劑能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚合物和復(fù)合材料耐光性能的物質(zhì)，由于大多數(shù)光穩(wěn)定劑都吸收紫外光，所以習(xí)慣上把這類物質(zhì)稱為紫外線吸收劑。主要有水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、受阻胺類及有機(jī)鎳絡(luò)合物等。
熱穩(wěn)定劑能防止和減少聚合物在加工和使用過程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)，延長玻璃鋼使用壽命。常用的有鹽基類、脂肪酸皂類、有機(jī)錫化合物、復(fù)合型熱穩(wěn)定劑。
阻燃劑能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑�。最常用的和最重要的是阻燃劑是磷、溴、氯、銻和鋁的化合物。
三 拉擠工藝用設(shè)備
1、送紗及送氈裝置
送紗裝置主要是放置生產(chǎn)所必須的玻璃纖維粗紗紗團(tuán)紗架。結(jié)構(gòu)一般很緊湊，這樣可以減少占地面積。大小取決于紗團(tuán)的數(shù)目，而紗團(tuán)的數(shù)目又取決于制品的尺寸。一般要求穩(wěn)固、換紗方便、導(dǎo)紗自如、無任何障礙，并能組合使用。有框式和梳式兩種形式，可按裝腳輪，便于移動(dòng)。
送氈裝置主要是安放在用的各種氈材并能順利準(zhǔn)確地導(dǎo)出的材料架。在送進(jìn)過程中，不必給氈材增加張力。氈材在通常情況下一般不浸膠，而是直接送入模具。
2、浸膠裝置
浸膠裝置由樹脂槽、導(dǎo)向輥、壓輥、分紗柵板、擠膠輥等組成。槽內(nèi)配以導(dǎo)紗壓紗輥，樹脂槽的前后要形成一定的角度，使粗紗在進(jìn)出樹脂槽時(shí)的彎曲角度不至于太大而增加張力。為了能調(diào)節(jié)樹脂的溫度，樹脂槽一般還設(shè)有加熱裝置，這對(duì)于環(huán)氧樹脂的拉擠尤為重要。
3、預(yù)成型裝置
預(yù)成型裝置是根據(jù)制品品種的要求使浸透了樹脂的增強(qiáng)材料逐步除去多余的樹脂，排除氣泡，將產(chǎn)品所需的紗和氈合理地、準(zhǔn)確地組合在一起，確保它們的相對(duì)位置并使其形狀漸縮并接近于成型模的進(jìn)口形狀。然后再進(jìn)入模具，進(jìn)行成型固化。預(yù)成型裝置沒有固定的模式，要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和要求及操作習(xí)慣來設(shè)計(jì)。我公司可以根據(jù)用戶不同產(chǎn)品的需要，設(shè)計(jì)和制作預(yù)成型裝置。
4、成型模具
成型模具是拉擠成型技術(shù)的重要工具，成型模具橫截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10，以保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。成型模具的長度是根據(jù)成型過程中牽引速度和樹脂凝膠固化速度決定，以保證制品拉出時(shí)達(dá)到脫模固化程度。一般采用鋼鍍鉻，模腔表面要光潔，耐磨，以減少拉擠成型中的摩擦阻力和提高模具的使用壽命。
5、牽引設(shè)備
牽引機(jī)是拉擠成型工藝中的主機(jī)，它必須具備夾持與牽引兩大功能，夾持力、牽引力、牽引速度均需可調(diào)。牽引機(jī)有履帶式和液壓式兩大類。履帶式牽引機(jī)的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、速度變化量小、結(jié)構(gòu)簡單，適用于生產(chǎn)有對(duì)稱面的型材、棒、管等。另一種是液壓牽引機(jī)，具有體積緊湊、慣性小，能在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，與電氣、壓縮空氣相配合，可以實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)化，用于玻璃鋼制品拉擠是非常合適的。
6,切割裝置
一般采用標(biāo)準(zhǔn)的圓盤鋸式人造金剛石鋸片，有手動(dòng)切割和自動(dòng)切割。我公司配套生產(chǎn)的自動(dòng)切割機(jī)可以為拉擠生產(chǎn)的自動(dòng)化提供保障。
四 輔助設(shè)備
1、配料工具
為保證拉擠生產(chǎn)連續(xù)而穩(wěn)定的進(jìn)行，膠料的配制應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確，盡量做到所配膠料的一致性。配料工具的選擇和配制顯得很重要。但在有些生產(chǎn)廠家對(duì)此缺乏充分的認(rèn)識(shí)，配料時(shí)很隨意，使生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，制品質(zhì)量波動(dòng)很大。
2、攪拌設(shè)備
攪拌機(jī)是拉擠生產(chǎn)線主要輔助設(shè)備之一。我公司配套生產(chǎn)的液壓升降式攪拌機(jī)可以滿足拉擠工藝配制膠料的需要。目前在很多小型的拉擠生產(chǎn)廠家在配制膠料中對(duì)攪拌的重要性認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致膠料分散不均，制品質(zhì)量的穩(wěn)定性很難保證。
3、切氈機(jī)
拉擠生產(chǎn)中的玻璃纖維氈片要根據(jù)具體制品的需要裁剪成規(guī)定寬度的尺寸，通常采用切氈機(jī)和裁氈機(jī)來滿足生產(chǎn)需要。我公司配套生產(chǎn)的切氈機(jī)是裁切各種纖維氈的專用設(shè)備，是拉擠生產(chǎn)線輔助設(shè)備之一�？梢酝瓿刹煌瑲志砹�、不同氈寬的切割需求，操作簡便，切氈外表整齊，精確。
五 工藝及控制
1、拉擠工藝
拉擠成型工藝過程是由送紗、浸膠、預(yù)成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成。無捻粗紗從紗架引出后，經(jīng)過導(dǎo)紗裝置進(jìn)入樹脂槽浸透樹脂膠液，然后進(jìn)入預(yù)成型模，將多余樹脂和氣泡排出，再進(jìn)入成型模凝膠、固化。固化后的制品由牽引機(jī)連續(xù)不斷地從模具拉出，最后由切斷機(jī)定長切斷。
拉擠成型工藝中除立式和臥式機(jī)組外，尚有彎曲形制品拉擠成型工藝，反應(yīng)注射拉擠工藝等。
增強(qiáng)熱塑性塑料拉擠工藝在最近幾年也取得了一定的突破。最近美國道化學(xué)公司采用聚氨酯與玻纖經(jīng)過拉擠制成強(qiáng)度、韌性、抗損傷性能均很優(yōu)良的型材。其拉擠速度可達(dá)到熱固性塑料拉擠速度的10倍。
2、工藝控制
拉擠成型工藝控制的參數(shù)主要包括成型溫度、固化時(shí)間、牽引張力及牽引速度等。
（1）成型溫度
在拉擠成型過程中，材料在穿越模具時(shí)發(fā)生的變化是最關(guān)鍵的。
玻璃纖維浸膠后通過加熱的金屬模具，一般將連續(xù)拉擠過程分為預(yù)熱區(qū)、膠凝區(qū)和固化區(qū)。在模具上使用加熱板或加熱套來加熱。樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，粘度降低。通過預(yù)熱區(qū)后，樹脂體系開始膠凝、固化，在固化區(qū)內(nèi)產(chǎn)品受熱繼續(xù)固化，以保證出模時(shí)有足夠的固化度。
模具的加熱條件是根據(jù)樹脂體系來確定的。以聚酯樹脂**為例，一般來講，模具溫度應(yīng)大于樹脂的放熱峰值，溫度上限為樹脂的降解溫度。溫度、膠凝時(shí)間、拉速應(yīng)當(dāng)匹配。預(yù)熱區(qū)溫度可以較低，膠凝區(qū)與固化區(qū)溫度相似。溫度分布應(yīng)使產(chǎn)品固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠前，膠凝固化分離點(diǎn)應(yīng)控制在模具中部。溫度梯度不宜過大。
（2）拉擠速度的確定
拉擠模具的長度一般為0 ．6-1 .2m。在一定的溫度條件下，樹脂體系的膠凝時(shí)間對(duì)工藝參數(shù)速度的確定是非常重要的。一般的說，選擇拉擠速度要充分考慮使產(chǎn)品在模具中部膠凝固化，也即脫離點(diǎn)在中部并盡量靠前。如果拉擠速度過快、制品固化不良或者不能固化，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量；如果拉擠速度過慢，型材在模中停留時(shí)間過長，制品固化過度，并且降低生產(chǎn)效率。
拉擠工藝在啟動(dòng)時(shí)，速度應(yīng)放慢，然后逐漸提高到正常拉擠速度。一般拉擠速度為500一1300mm/min�，F(xiàn)代拉擠技術(shù)的發(fā)展方向之一就是高速化。
（3）牽引力
牽引力是保證制品順利出模的關(guān)鍵，牽引力的大小由產(chǎn)品與模具之間的界面上的剪切應(yīng)力來確定。在模具中剪切力是隨拉速的變化而變化的。
模具入口處的剪切應(yīng)力與模具壁附近樹脂的粘滯阻力相一致。通過升溫，在模具預(yù)熱區(qū)內(nèi)，樹脂粘度隨溫度升高而降低，剪切力也開始下降。初始峰值的變化由樹脂粘性流體的性質(zhì)決定。另外，填料含量和模具入口溫度也對(duì)初始剪切力影響很大。
由于樹脂固化反應(yīng)，它的粘度增加而產(chǎn)生第2個(gè)剪切應(yīng)力峰。該值對(duì)應(yīng)于樹脂與模具壁面的脫離點(diǎn)，并與拉速關(guān)系很大，當(dāng)牽引速度增加時(shí)，這個(gè)點(diǎn)的剪切力大大減小。
最后，第3區(qū)域也即模具出口處，出現(xiàn)連續(xù)的剪切應(yīng)力，這是由于在固化區(qū)中與模具壁摩擦引起的，這個(gè)摩擦力較小。
牽引力在工藝控制中很重要。成型中若想使制品表面光潔，要求產(chǎn)品在脫離點(diǎn)的剪切應(yīng)力較小，并且盡早脫離模具。牽引力的變化反應(yīng)了產(chǎn)品在模具中的反應(yīng)狀態(tài)，它與許多因素，如：纖維含量、制品的幾何形狀與尺寸、脫模劑、溫度、拉速等有關(guān)系。
（4）各拉擠工藝變量的相關(guān)性
熱參數(shù)、拉速、牽引力三個(gè)工藝參數(shù)中，熱參數(shù)是由樹脂系統(tǒng)的特性來確定的，是拉擠工藝中應(yīng)當(dāng)解決的首要因素。拉擠速度確定的原則是在給定的模內(nèi)溫度下的膠凝時(shí)間，保證制品在模具中部膠凝、固化。牽引力的制約因素較多，如：它與模具溫度關(guān)系很大，并受到拉擠速度的控制。拉速的增加直接影響到剪切應(yīng)力的第二個(gè)峰值，即脫離點(diǎn)處的剪切應(yīng)力；脫模劑的影響也是不容忽視的因素。
為了提高生產(chǎn)效率，一般盡可能提高拉速。這樣可降低模具剪切應(yīng)力，以及制品表面質(zhì)量。對(duì)于較厚的制品，應(yīng)選擇較低拉速或使用較長的模具，增加模具溫度，其目的在于使產(chǎn)品能較好地固化，從而提高制品的性能。
為了降低牽引力，使產(chǎn)品順利脫模，采用良好的脫模劑是十分必要的，有時(shí)這在成型工藝中起到?jīng)Q定性的作用。
六 產(chǎn)品應(yīng)用
拉擠玻璃鋼的應(yīng)用范圍究竟有多大，這是人們關(guān)心的一個(gè)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)拉擠玻璃鋼可以在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門中都有應(yīng)用。大致有以下幾個(gè)方面：
1、電氣市場(chǎng)
這是拉擠玻璃鋼應(yīng)用最早的個(gè)市場(chǎng)，目前成功開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有：電纜橋架、梯架、支架、絕緣梯、變壓器隔離棒、電機(jī)槽楔、路燈柱、電鐵第三軌護(hù)板、光纖電纜芯材等。在這個(gè)市場(chǎng)中還有許多值得我們進(jìn)一步開發(fā)的產(chǎn)品。
2、化工、防腐市場(chǎng)
化工防腐是拉擠玻璃鋼的一大用戶，成功應(yīng)用的有：玻璃鋼抽油桿、冷卻塔支架、海上采油設(shè)備平臺(tái)、行走格柵、樓梯扶手及支架、各種化學(xué)腐蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)支架、水處理廠蓋板等。
3,消費(fèi)娛樂市場(chǎng)
這是一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)，目前開發(fā)應(yīng)用的有：釣魚竿、帳篷桿、雨傘骨架、旗桿、工具手柄、燈柱、欄桿、扶手、樓梯、無線電天線、游艇碼頭、園林工具及附件。
4、建筑市場(chǎng)
在建筑市場(chǎng)拉擠玻璃鋼己滲入傳統(tǒng)材料的市場(chǎng)，如：門窗、混凝土模板、腳手架、樓梯扶手、房屋隔間墻板、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(chǎng)
成功應(yīng)用的有：高速公路兩側(cè)隔離欄、道路標(biāo)志牌、人行天橋、隔音壁、冷藏車構(gòu)件等。
6、農(nóng)村市場(chǎng)
畜圈、禽舍用圍墻柵、溫室框架、支撐構(gòu)件、藤棚、輸水槽等。農(nóng)村是一個(gè)潛在的大市場(chǎng)，但因?yàn)閮r(jià)格因素制約了其開發(fā)的空間。
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