拉擠玻璃鋼型材工藝中的常見問題分析
一、前言: 玻璃鋼拉擠型材工藝由于具有機械化程度高、能連續生產、產品質量穩定等特點，這些年來獲得了持續穩定的高速增長。但是由于國內大多數拉擠廠規模較小，技術力量薄弱，對生產中遇到的許多技術問題無法判斷其產生的原因，因而無法找到解決問題的辦法，而且其使用的生產配方許多系道聽途說，缺乏科學的依據，存在不盡合理之處。本文針對幾個經常可能遇到的問題分析其原因并試圖給出解決的方法。
二、對填料的選擇:填料在拉擠配方中是非常重要的組成，使用得當，可以改善樹脂系統的加工性和固化后制品的性能，也可以顯著降低復合材料的成本。如使用不當，也會嚴重影響加工性能和制品性能。一般來說，任何粉狀礦物都可當作填料。填料對液體樹脂系統的影響是提高粘度，產生觸變，加速或阻滯固化，減少放熱。在其所影響的工藝因素中，重要的是對粘度與流變性的影響。而影響粘度的主要是填料的吸油率。吸油率上升則粘度上升，或者換句話說，在保持相同粘度情況下，吸油率越低，則該種填料的添加量就可以越大。此外，填料的比表面積會影響聚合速度。輕質碳酸鈣、滑石粉等的比表面積大，會阻滯固化；而重質碳酸鈣的比表面積較小，固化性能較優。
通過對碳酸鈣的表面用有機物包覆形成活性碳酸鈣，使得聚集態顆粒減少，分散度提高，顆粒間空隙減少，從而更加降低其吸油率。此外，填料的價格也是選擇使用何種填料的重要參考。在表中列出的幾種填料中，成本低的是重質碳酸鈣和滑石粉，表面活化重質碳酸鈣的成本略有升高，高嶺土的成本居中，高的是氫氧化鋁。氫氧化鋁通常用作阻燃填料而不作為普通填料使用。各種填料對固化后制品的機械物理性能的影響大致相當。對阻燃性、電性能的影響略有不同。此外，對制品的動態力學性能的影響比較復雜，與填料的顆粒大小、粒徑分布、顆粒形狀、硬度及填充量等都有關系。
綜上所述，對填料的選擇應視對制品的終性能要求而定。在普通的情況下，性能好且成本低的填料當屬重質碳酸鈣和表面活化重質碳酸鈣、此外，除非有特殊要求，一般不建議使用復合(同時使用兩種或兩種以上)填料系統。
三、樹脂混合料的增稠現象:所謂增稠現象是指配好的樹脂混合料在使用過程中粘度逐漸增高，且粘度的增高速度逐漸加快，直至達到混合料很難甚至無法使用的程度。這一現象國內的拉擠廠經常碰到，但卻很難找到真正的原因和解決辦法, 導致這一現象的原因是由于配方中存在有高酸性的組份，主要是配方中所使用的液體內脫模劑(目前國內銷售的液體內脫模劑大部分屬于此類)，這一組份與混合料中的堿性填料如碳酸鈣或金屬氧化物顏料發生化學反應，使鈣離子或其它金屬離子游離出來。這些游離出來的鈣離子或其它金屬離子則很快與聚酯分子鏈端部的羧基發生化學反應，生成絡合物，形成一種聚酯—金屬絡臺物的網狀結構，從而使混合料的粘度急劇升高，流動性降低，粘度的迅速升高導致其難以浸透玻璃纖維，使拉拔的阻力也升高。所得到的制品由于浸潤不夠而產生性能下降。高酸性的組份還會與某些對酸敏感的顏料發生化學反應，使制品的顏色發生飄移。
另外，酸性組份還對非鍍鉻模具(目前國內大部分合縫模均未鍍鉻)產生腐蝕，使模具壽命變短。它與模具的反應產物還會污染產品，使產品的某些富纖維部分變黑。此外，還有非常重要的一點是，過氧化物在中性或堿性介質中，其受熱分解的形式是分解成兩個自由基。但若在酸性介質下，其裂解反應將可能是離子裂化反應而不是自由基裂解反應。
四、制品的開裂:制品的開裂，包括表面裂紋和內部裂紋，是令拉擠廠為頭痛的工藝問題。這一問題出現的頻次高，幾乎可以出現在任何產品中和任何時間上。
裂紋產生的原因主要是因為放熱收縮產生的熱應力所導致。對這點很多廠家也都有共識。但目前國內卻還難以找到較好的消除熱應力的方法。雖然適當地調整模具溫度和拉擠速度可能可以暫時緩和這一問題，但是隨著環境條件的變化以及某些無法確知的原因，裂紋又會重新出現?？赡苡袝r在非常正常的情況下會突然出現開裂，令你防不勝防。只需添加少量(樹脂量的2％-5%)即有明顯的效果。由于添加量不大，對制品性能影響很小，對某些性能還能起到增強作用。除了能減少開裂，它還具有增加制品表面的光澤，使制品的顏色更加均勻的優點。在配方中加入這種組份，可以在很大程度上減少廢品率，使生產更加平穩順暢。 DP—防裂增亮粉防止制品開裂的機理如下：由于它不溶于樹脂，因此當它分散于樹脂中之后，就在樹脂連續相中形成大小約為50—100μm的分散球粒，在這些球粒中又分散有少量的液體樹脂。當對樹脂加熱時，連續相和分散相都發生膨脹。在加熱到120-140％時，樹脂開始固化交聯并發生收縮，分散相球粒內的樹脂也發生交聯固化。但此時分散相球粒仍隨著溫度升高而繼續膨脹。因此在分散相球粒和連續相的界面處就產生了應力和應變。隨著溫度的繼續升高，連續相的固化交聯繼續發生并趨于完成，這一過程伴隨著連續相的持續收縮。這樣在界面處就產生了更大的應力和應變。當這一應力和應變大到一定程度之后，分散相球粒內的已交聯的樹脂網絡發生微裂紋并在球粒內擴展，從而使界面處的應力和應變得到釋放。通過這樣一種機理，防止了制品出現主骨架網絡的連續裂紋。
以上簡要討論了拉擠填料的選擇和兩種棘手的工藝問題。當然拉擠工藝中存在的問題遠不止這些。對于出現的每種問題，均需要拉擠廠、設備制造商和原材料供應商的密切協作，才有可能使問題得到較好的解決，設備制造商和原材料供應商的產品開發能力與售后服務能力對協助解決拉擠生產中出現的問題是至關重要的。
更多信息請關注復合材料信息網http://cnfrp.net
二、對填料的選擇:填料在拉擠配方中是非常重要的組成，使用得當，可以改善樹脂系統的加工性和固化后制品的性能，也可以顯著降低復合材料的成本。如使用不當，也會嚴重影響加工性能和制品性能。一般來說，任何粉狀礦物都可當作填料。填料對液體樹脂系統的影響是提高粘度，產生觸變，加速或阻滯固化，減少放熱。在其所影響的工藝因素中，重要的是對粘度與流變性的影響。而影響粘度的主要是填料的吸油率。吸油率上升則粘度上升，或者換句話說，在保持相同粘度情況下，吸油率越低，則該種填料的添加量就可以越大。此外，填料的比表面積會影響聚合速度。輕質碳酸鈣、滑石粉等的比表面積大，會阻滯固化；而重質碳酸鈣的比表面積較小，固化性能較優。
通過對碳酸鈣的表面用有機物包覆形成活性碳酸鈣，使得聚集態顆粒減少，分散度提高，顆粒間空隙減少，從而更加降低其吸油率。此外，填料的價格也是選擇使用何種填料的重要參考。在表中列出的幾種填料中，成本低的是重質碳酸鈣和滑石粉，表面活化重質碳酸鈣的成本略有升高，高嶺土的成本居中，高的是氫氧化鋁。氫氧化鋁通常用作阻燃填料而不作為普通填料使用。各種填料對固化后制品的機械物理性能的影響大致相當。對阻燃性、電性能的影響略有不同。此外，對制品的動態力學性能的影響比較復雜，與填料的顆粒大小、粒徑分布、顆粒形狀、硬度及填充量等都有關系。
綜上所述，對填料的選擇應視對制品的終性能要求而定。在普通的情況下，性能好且成本低的填料當屬重質碳酸鈣和表面活化重質碳酸鈣、此外，除非有特殊要求，一般不建議使用復合(同時使用兩種或兩種以上)填料系統。
三、樹脂混合料的增稠現象:所謂增稠現象是指配好的樹脂混合料在使用過程中粘度逐漸增高，且粘度的增高速度逐漸加快，直至達到混合料很難甚至無法使用的程度。這一現象國內的拉擠廠經常碰到，但卻很難找到真正的原因和解決辦法, 導致這一現象的原因是由于配方中存在有高酸性的組份，主要是配方中所使用的液體內脫模劑(目前國內銷售的液體內脫模劑大部分屬于此類)，這一組份與混合料中的堿性填料如碳酸鈣或金屬氧化物顏料發生化學反應，使鈣離子或其它金屬離子游離出來。這些游離出來的鈣離子或其它金屬離子則很快與聚酯分子鏈端部的羧基發生化學反應，生成絡合物，形成一種聚酯—金屬絡臺物的網狀結構，從而使混合料的粘度急劇升高，流動性降低，粘度的迅速升高導致其難以浸透玻璃纖維，使拉拔的阻力也升高。所得到的制品由于浸潤不夠而產生性能下降。高酸性的組份還會與某些對酸敏感的顏料發生化學反應，使制品的顏色發生飄移。
另外，酸性組份還對非鍍鉻模具(目前國內大部分合縫模均未鍍鉻)產生腐蝕，使模具壽命變短。它與模具的反應產物還會污染產品，使產品的某些富纖維部分變黑。此外，還有非常重要的一點是，過氧化物在中性或堿性介質中，其受熱分解的形式是分解成兩個自由基。但若在酸性介質下，其裂解反應將可能是離子裂化反應而不是自由基裂解反應。
四、制品的開裂:制品的開裂，包括表面裂紋和內部裂紋，是令拉擠廠為頭痛的工藝問題。這一問題出現的頻次高，幾乎可以出現在任何產品中和任何時間上。
裂紋產生的原因主要是因為放熱收縮產生的熱應力所導致。對這點很多廠家也都有共識。但目前國內卻還難以找到較好的消除熱應力的方法。雖然適當地調整模具溫度和拉擠速度可能可以暫時緩和這一問題，但是隨著環境條件的變化以及某些無法確知的原因，裂紋又會重新出現?？赡苡袝r在非常正常的情況下會突然出現開裂，令你防不勝防。只需添加少量(樹脂量的2％-5%)即有明顯的效果。由于添加量不大，對制品性能影響很小，對某些性能還能起到增強作用。除了能減少開裂，它還具有增加制品表面的光澤，使制品的顏色更加均勻的優點。在配方中加入這種組份，可以在很大程度上減少廢品率，使生產更加平穩順暢。 DP—防裂增亮粉防止制品開裂的機理如下：由于它不溶于樹脂，因此當它分散于樹脂中之后，就在樹脂連續相中形成大小約為50—100μm的分散球粒，在這些球粒中又分散有少量的液體樹脂。當對樹脂加熱時，連續相和分散相都發生膨脹。在加熱到120-140％時，樹脂開始固化交聯并發生收縮，分散相球粒內的樹脂也發生交聯固化。但此時分散相球粒仍隨著溫度升高而繼續膨脹。因此在分散相球粒和連續相的界面處就產生了應力和應變。隨著溫度的繼續升高，連續相的固化交聯繼續發生并趨于完成，這一過程伴隨著連續相的持續收縮。這樣在界面處就產生了更大的應力和應變。當這一應力和應變大到一定程度之后，分散相球粒內的已交聯的樹脂網絡發生微裂紋并在球粒內擴展，從而使界面處的應力和應變得到釋放。通過這樣一種機理，防止了制品出現主骨架網絡的連續裂紋。
以上簡要討論了拉擠填料的選擇和兩種棘手的工藝問題。當然拉擠工藝中存在的問題遠不止這些。對于出現的每種問題，均需要拉擠廠、設備制造商和原材料供應商的密切協作，才有可能使問題得到較好的解決，設備制造商和原材料供應商的產品開發能力與售后服務能力對協助解決拉擠生產中出現的問題是至關重要的。
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