專家揭秘環氧拉擠制品工藝
環氧樹脂拉擠制品拉擠成型工藝形式、分類方法也很多,如間歇式和連續式,立式和臥式,濕法和干法,履帶式牽引和夾持式牽引,模內固化和模內凝膠模外固化,加熱方式又可分為電加熱、紅外加熱、高頻加熱、微波加熱或組合式加熱等。它們是如何分類、各有何特點?專家日前向業內外“揭秘”環氧拉擠制品工藝。
環氧拉擠成型的典型工藝是采用連續濕法臥式拉擠工藝,是由導紗、浸膠、預成型、固化成型、牽引和切割等工序組成。預成型模的作用是使浸漬纖維能準確地按設計要求的位置進人成型模具,擠掉多余膠液,提高浸漬效果,預成型模截面尺寸應比成型模具大5~10%,以保證含膠量比制品高一些。成型模具的作用是實現坯料的壓實、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系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化,按照預浸料通過模具時的狀態可把模具分成3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,樹脂與模具內壁表面處的黏滯阻力減緩了樹脂的前進速度,并隨離模具內表面距離的增加,逐漸恢復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、黏滯阻力增加并開始凝膠,進入凝膠區逐漸變硬、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,在固化區受熱繼續固化并保證出模時達到規定的固化度。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,預熱區溫度應較低、溫度分布的控制應使固化放熱峰出現在模具中部靠后些,脫離點控制在模具中部。3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3個區域分別用3對加熱系統來控溫。
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3個峰值,人口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產生的。其大小取決于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2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3個峰值在出口處,是制品固化后與模具內壁摩擦而產生的,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,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。
拉擠成型中常出現的缺陷及原因,專家認為包括:粘模,甚至把制品拉斷,原因是纖維及填料量少、內脫模劑效果不好或太少、固化度太低;起鱗,表面光潔度差,原因是脫離點剪應力太大、產生爬行蠕動、脫離點太超前于固化點;固化不均勻,不穩定或不完全,原因是牽引速度太快、溫度波動或太低、制品太厚、固化時間太短;制品表面不平整,有溝痕,原因纖維含量低、局部含紗量太少、粘模和模具劃傷;白斑,表面是氈的制品常出現局部發白或露有白紗現象,原因是浸潰不好、氈層過厚或氈本身性能不好、有雜質混入、在氈層間形成氣泡、表面樹脂層太?。涣鸭y,原因是表面樹脂層過厚易產生表層裂紋、固化不均易產生較深的裂紋;表面起毛,原因是纖維過多、樹脂與纖維粘結不良、偶聯劑效果差;表面起皺,破碎,原因是表面樹脂層過厚、成型壓力小、纖維含量太少;制品彎曲、扭曲變形,原因是固化不均勻產生內應力、制品中材料分布不均導致固化收縮不勻、出模時制品未完全固化在牽引力作用下變形;缺邊角,原因是纖維含量不足、下模配合精度差或已劃傷造成合模面上固化物粘結、積聚,導致制品缺角、缺邊。
環氧拉擠成型的典型工藝是采用連續濕法臥式拉擠工藝,是由導紗、浸膠、預成型、固化成型、牽引和切割等工序組成。預成型模的作用是使浸漬纖維能準確地按設計要求的位置進人成型模具,擠掉多余膠液,提高浸漬效果,預成型模截面尺寸應比成型模具大5~10%,以保證含膠量比制品高一些。成型模具的作用是實現坯料的壓實、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系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化,按照預浸料通過模具時的狀態可把模具分成3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,樹脂與模具內壁表面處的黏滯阻力減緩了樹脂的前進速度,并隨離模具內表面距離的增加,逐漸恢復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、黏滯阻力增加并開始凝膠,進入凝膠區逐漸變硬、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,在固化區受熱繼續固化并保證出模時達到規定的固化度。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,預熱區溫度應較低、溫度分布的控制應使固化放熱峰出現在模具中部靠后些,脫離點控制在模具中部。3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3個區域分別用3對加熱系統來控溫。
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3個峰值,人口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產生的。其大小取決于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2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3個峰值在出口處,是制品固化后與模具內壁摩擦而產生的,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,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。
拉擠成型中常出現的缺陷及原因,專家認為包括:粘模,甚至把制品拉斷,原因是纖維及填料量少、內脫模劑效果不好或太少、固化度太低;起鱗,表面光潔度差,原因是脫離點剪應力太大、產生爬行蠕動、脫離點太超前于固化點;固化不均勻,不穩定或不完全,原因是牽引速度太快、溫度波動或太低、制品太厚、固化時間太短;制品表面不平整,有溝痕,原因纖維含量低、局部含紗量太少、粘模和模具劃傷;白斑,表面是氈的制品常出現局部發白或露有白紗現象,原因是浸潰不好、氈層過厚或氈本身性能不好、有雜質混入、在氈層間形成氣泡、表面樹脂層太?。涣鸭y,原因是表面樹脂層過厚易產生表層裂紋、固化不均易產生較深的裂紋;表面起毛,原因是纖維過多、樹脂與纖維粘結不良、偶聯劑效果差;表面起皺,破碎,原因是表面樹脂層過厚、成型壓力小、纖維含量太少;制品彎曲、扭曲變形,原因是固化不均勻產生內應力、制品中材料分布不均導致固化收縮不勻、出模時制品未完全固化在牽引力作用下變形;缺邊角,原因是纖維含量不足、下模配合精度差或已劃傷造成合模面上固化物粘結、積聚,導致制品缺角、缺邊。










































