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拉擠模具
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拉擠模具成型工藝參數的監控
一、國外玻璃鋼拉擠成型工藝概況

    隨著玻璃鋼拉擠制品應用領域不斷擴大,國外拉擠制品的規格品種也越來越多。目前除L型、O型、U型、平板型、中空或實芯等標準拉擠制品形狀外,還可生產出根據客戶所要求的各種異形結構。有些多孔腔制品的芯材,現在也已實現標準化了。拉擠復合材料制品的尺寸,小的只有幾個平方毫米,大的如橋梁橋面用的拉擠制品,可達幾十平方米。

    玻璃鋼拉擠成型工藝所使用的增強材料品種也很多,如玻璃纖維無捻粗紗、氈、薄布或玻纖織物,碳纖維、芳綸纖維以及它們的織物等。拉擠成型所使用的基體樹脂材料,有熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類。聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂和酚醛樹脂等熱固性樹脂,常用于批量較大的拉擠制品的生產;而熱塑性樹脂基體,正處于開發生產的階段。

    目前,水平拉擠的標準型設備,一般為20~30m長,最大寬度約1.5m。這種標準型設備生產線進入端系一玻璃纖維的供紗庫,其后是經干燥的或預熱過的玻璃纖維紗,經過熱固性樹脂的浸膠槽,在模具內成型,加熱后固化。

    通常,在成型模具和拉引器之間有一個比較長的距離,玻璃鋼制品可以在該段距離內,完成固化過程并逐漸冷卻。生產線上使用夾具夾住制品從拉擠模具中,把玻璃鋼制品拉引出來。最后由切割機,把拉擠制品切割成定長制品。

    二、玻璃鋼拉擠成型的工序及其控制參數

    玻璃鋼拉擠成型工藝,共有8道工序:紡捻、預浸漬、加熱、制品固化及尺寸的校準測量、冷卻、拉引和切割。通常,各個工序都有一個可在一定范圍內調整的工藝參數。這些工藝參數,有些可以通過拉擠設備直接進行調整,例如模具的溫度、拉引的速度等。但另有些工藝參數,例如拉擠制品的溫度、受力狀況、樹脂的粘度等,則不能夠直接通過設備進行調整。

    顯然,所有的工藝參數都將對拉擠制品的質量,包括機械性能和光學性能等,產生一定的影響。其中最主要的工序,是預浸漬、模塑成型和固化等三道工序。必須指出的是,某一個工序的工藝參數,將對其它工序產生一定的影響,例如拉引速度的快慢,就將對上述三個主要工序產生一定的影響。

    由于拉擠成型工藝參數這種相互影響的結果,因而至今尚不可能建立起一套切實可行的工藝模型,以期達到拉擠產品質量的預定的目標。

    三、玻璃鋼拉擠工藝參數控制元件

    如上所述,由于熱固性樹脂拉擠工藝參數條件,受其在成型模具內發生的一些復雜因素所制約,并且還要受制于其它工藝參數之間的相互影響,因此在拉擠成型時,原材料中發生的聚合反應,也比較難以進行精確地預測。

    目前,玻璃鋼拉擠模具中常用的監測控制傳感元件有:溫度傳感器,壓力傳感器和介電傳感器等三種上述這些傳感器,首先必須要解決好耐拉擠磨損的問題。另外,拉擠模的溫度、玻璃纖維的體積含量,以及拉引速度的快慢等,也均將會對拉擠成型工藝參數傳感器產生一定的影響。

    目前常用的玻璃鋼拉擠成型設備上,所采用的溫度檢測傳感元件,經常在沿纖維的方向,并放置于成型模內的表面部位;而壓力檢測傳感元件,則經常放置在拉擠模的入口處及模具的中間位置(通常拉擠模的長度約為1000mm)。這種張力式壓力傳感元件的表面,往往涂有鉻層,以提高它對耐玻璃纖維拉擠磨損的性能。

    拉擠成型設備中使用的介電傳感元件,有薄膜式和固定陶瓷式等兩種。這種介電傳感元件的基本原理,主要是在兩塊極板之間,以高聚物作為介質,當處于交變電場中,高聚物分子將發生移動。由于交變頻率的改變,高聚物分子量的大小(也可表示為聚合度的大小),粘度,以及電導率等性能考參數,也將會發生變化。也就是說,高聚物的粘度越低,電導率就越高,其電阻值就越小。

    薄膜式介電傳感器,是隨玻璃纖維一起從模具腔內拉引而出,制品固化后傳感器仍將留在其中,因此只能使用一次,在工業化批量生產時不太適用。固定式介電傳感器是屬于雙板電容器類型的一種傳感器。傳感器將作為其中的一個極板,而另一個極板則就是模具的本身。但Index 薄膜式傳感器本身,就裝有兩塊板極。它們板片之間的排列,類似于印刷電路板的結構。

    由于它們結構上的不同,因此,上述這兩種介電傳感器的電導性能,尚不能進行直接的比較。
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