口模区域的温度控制关系到拉挤生产速率和制品的质量。温度控制的关键是使物料固化速率与型材的牵引速度一致,同时,还要保证加热均匀,物料各处固化速率尽量一致。口模处通常采用板式或筒式接触加热器,目前的高频预热和高频固化解决了快速固化的问题。
经树脂浸渍后的碳纤维进入口模后开始固化成型,如果物料与口模温度相差很大,在与口模壁接触的制件表面会首先形成一层固化层,而制件内部固化较慢, 致使拉挤物内外同化不一致。造成制品表面和内部缺陷。解决这一问题可采取预热工艺,即在碳纤维浸渍树脂后进行预热,减小物料与成型口模的温差。另外, 在成型一些厚壁制品对,还应降低成型口模的出口温度来降低制品的出口温度,以减步制品内部应力,避免制品出理裂缝。
5.1.2.2拉挤压力
一般来说,拉挤成型的口模压力( 阻力) 大小主要受口模表面形状和几何结构尺寸、入口效应、液相热膨胀以及凝胶固化时的膨胀和收缩等因素的制约。生产中,常用压力传感器测定口模压力,或用拉引力代替加工压力。由所测定的压力数据调整工艺条件,及判断生产正常与否,如拉引阻力在加工过程中不断增加, 其原因可归结如下:( 1 ) 口模内部堵塞;( 2 ) 输入物料过多( 如纤维或织物过多过厚) ;( 3 ) 由于化学反应或温度的作用引起固化物性质发生了变化等,一般实际生产中测定的固化期问口模压力为2~l 0 MPa。 5.1.3拉挤物的牵引
拉挤成型通常使用往复式夹持牵引装置。该装置一般有两付内部形状与制件相匹配的夹具,拉挤物处于夹具中间,夹具靠压缩空气上下启闭,该夹具安装在支撑座上,液压油缸驱动夹持装置作往复运动。为了不损伤拉挤物的表面,夹具与拉挤物接触处常衬以聚氯酯材料。
牵引装置所产生的线速度要与口壤温度和树脂体系配合,以保证口模内部有良好的固化反应。生产不同的产品,应选择不同的牵引速度,因此,要求牵引装置速度可调,一般牵引力为104~105N( 1~10t ) ,生产线速度为1~100 m/h。
拉挤成型工艺的控制除上述三千方面外,还应注意后期固化问题,对于大型制件更为重要。因为不论连续成型加工中速度多么慢,也很难产生像间歇生产那样的固化状态。拉挤成型后期固化的筒单方法是在口模后安装一个加热固化室, 而更多采用的是在一个分离的加热室中问歇进行。大型制件的固化过程需要24h,只有缓慢升温,达到完全固化,才能消赊制件内部缺陷提高其内在质量。
5.2 热塑型拉挤成型的工艺流程
玻璃纤维粗纱排布――浸胶――预成型――挤压模塑及固化――牵引――切割――制品。工艺流程图如图4和图5。
(1)纤维区
以E玻纤为主,和较高性能的S玻纤及碳纤维。纤维的形态主要有粗纱,短切毡,及表面毡,平面织物等。
排纱是将安装在纱架上的增强材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、毡铺展装置、缠绕机或编织机等。增强材料输送排纱时,为了排纱平整,一般采用旋转芯轴,纤维从纱筒外壁引出的,这样可避免扭转现象。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。图6为排纱架。
(2) 浸渍区
浸渍是将排布整齐的增强纤维均匀浸渍上已配制好的不饱和树脂的过程。一般是采用将纤维通过装有树脂胶槽进行的。一般分为直槽浸渍法和滚筒浸渍法,其中以直槽浸渍法最为常用。在整个浸渍过程中,必须保证纤维和毡排列十分整齐。
浸胶装置一般包括导向辊、树脂槽、压辊、分纱栅板、挤胶辊等。胶槽长度根据浸胶时间长短和玻璃纤维运行速度而定。胶槽中的胶液应连续不断地循环更新,以防止因胶液中溶剂挥发造成树脂粘度加大。胶槽一般采用夹层结构,通过调控夹套中的水温来保持胶液的温度。挤胶辊的作用是使树脂进一步浸渍增强材料,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。
浸胶时间是指无捻粗纱及其织物通过浸胶槽所用时间。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,一般对不饱和聚酯树脂的浸胶时间控制在15~20s为宜。浸渍模型如图7所示。
(2) 浸渍区
浸渍是将排布整齐的增强纤维均匀浸渍上已配制好的不饱和树脂的过程。一般是采用将纤维通过装有树脂胶槽进行的。一般分为直槽浸渍法和滚筒浸渍法,其中以直槽浸渍法最为常用。在整个浸渍过程中,必须保证纤维和毡排列十分整齐。
浸胶装置一般包括导向辊、树脂槽、压辊、分纱栅板、挤胶辊等。胶槽长度根据浸胶时间长短和玻璃纤维运行速度而定。胶槽中的胶液应连续不断地循环更新,以防止因胶液中溶剂挥发造成树脂粘度加大。胶槽一般采用夹层结构,通过调控夹套中的水温来保持胶液的温度。挤胶辊的作用是使树脂进一步浸渍增强材料,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。
浸胶时间是指无捻粗纱及其织物通过浸胶槽所用时间。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,一般对不饱和聚酯树脂的浸胶时间控制在15~20s为宜。浸渍模型如图7所示。
(3) 预成型区
预成型的作用是将浸透了树脂的增强材料进一步均匀并除去多余的树脂和排除气泡,使其形状逐渐形成成型模的进口形状。如拉挤成型管材时,一般使用圆环状预成型模;制造空心型材时,通常使用带有芯模的预成型模;生产异型材时,大都使用形状与型材截面形状接近的金属预成型模具。在预成型模中,材料被逐渐地成型到所要求的形状,使增强材料在制品断面的分布符合设计要求。预成型区如图8所示。
(4) 固化区
成为型材形状的浸胶增强材料进入模具并在模具中固化成型。一般把模具分