河北曲阳亚和雕塑厂

技术文章

拉挤产品的外观状及工艺控制

 1. 拉挤工艺中的缺陷
(1)鸟巢  增强纤维在模具入口处相互缠绕,寻致产品在模具内破坏。它的原因有:①纤维断了;②纤维悬垂的影响;③树脂粘度高;④纤维粘附着的树脂太多;⑤牵引速度过高;⑥模具入口的设计不合理。
(2)固化不稳定性能  在模具内粘附力突然增加,可引起产品在模具内破坏。原因分析:①牵引速度过高;②由预固化引起的热树脂突然回流。
(3)粘模   部分产品与模具粘附,使产品拉伸破坏。原因公析;①纤维体积份数小,填料加入量少;②内脱模剂效果不好或用量太少。
(4)起鳞  表面光洁度差。原因分析:①脱离点应力太高,产生爬行蠕动;②脱离点太超前于固化点
(5)未完全固化  苯乙烯单体的蒸气压力太高或冷凝物太多,苯乙烯闪蒸时使产品产生裂纹。分析其原因:①速度太快;②温度太低;③模具太短。
(6)局部固化  由于型材的内部固化远滞后于型材表面固化,而引起产品出现内部裂纹。原因分析:产品太厚。
(7)白粉  产品出模后,制品表面附着白粉状物。
原因:①模具内表面光洁度差;②脱模时,产品粘模,导致制品表面损伤。
(8)产品表面有液滴  产品出模后表层有一层粘稠液体。原因:①制品固化不完全,温度低或拉速过高;②纤维含量少,收缩大,未固化树脂喷出;③温度过高,使产品表层的树脂降解。
(9)沟痕,不平  产品的平面部分不平整,局部有沟状痕迹。原因:①纤维含量低,局部的纤维纱过少;②模具粘制品、划伤制品。
(10)白斑  含有表面毡,连续毡的产品的表层常常出现局部发白或露有白纱现象。原因:①纱毡浸渍树脂不完全,毡层过厚,或毡的本身性能不好;②有杂质混入,在毡层间形成气泡;③产品表面留树脂层过薄。
(11)裂纹  制品表面有微小裂纹。原因:①裂纹只在表层,树脂层过厚产生表层裂纹;②树脂固化不均引起热应力集中,形成应力开裂,此裂纹较深。
(12)表面起毛  纤维露出制品表面。原因有:①纤维过多;②树脂与纤维不能充分粘结,偶联剂效果不好。
(13)表面起皮、破碎  原因分析:①留树脂层过厚;②成型内压力不够;③纤维含量太少。
(14)制品弯曲、扭曲变形  原因分析:①制品固化不均,非同步,产生固化应力;②制品出模后压力降低,在应力作用下变形;③制品里的材料不均匀,导致固化收缩程度不同;④出模时产品未完全固化,在外来牵引力作用下产生变形。
(15)制品缺边角  原因分析:①纤维含量不足;②上、下模之间的配合精度差或已划伤,造成在合模线上有固化物料结、积聚、致使制品缺角、少边。
2. 拉挤工艺参数的重要性
   成型温度、拉挤速度、牵引力是拉剂工艺最重要的三个工艺参数。控制成型温度的难度较大。
   解决拉挤成型FRP制品缺陷的方法,是具体分析缺陷的原因,逐步调节各工艺参数,如:增加粗纱的数量、成型温度、拉挤速度等。在拉挤过程中边调节边观察,首先在事先选定的工艺条件的基础上进行微调、摸索,最后获得并采用最佳工艺参数。
   制品产生缺陷前往往有预兆,如:牵引力的升高。以后从这些预兆可以判断、分析出将要出现的问题,及时采取措施。当缺陷产生时,应立即关机停产。把工艺暂停排除故障后再重新启动生产线。
   目前,拉挤工艺的操作都依赖操作者去选择各工艺参数,处理异常情况的监控产品质量,这里特别强调,操作者去创造最优操作条件,采用专门的系统使工艺自动化。这样可以优化操作设置点,及时处理紧急情况,并且利用定性、定量的信息去完善地控制产品质量。
拉挤工艺的科学管理
   拉挤工艺的科学管理的内容有:①原材料验收;②中间材料检验;③工艺参数控制;模具管理;⑤产品检验;⑥使用模拟实验;⑦性能表征。
1. 原材料验收
   根据产品性能要求及工艺设计来选择材料。原材料验收的内容如下:
 (1)树脂  粘度,单体含量,酸值,分子量,反应性(胶凝时间、固化时间、放热峰),外观(色泽/胶凝微粒/污染)。
 (2)玻纤毡  质量(单位为g/m2)、抗拉强度、粘结剂含量。
 (3)玻纤粗纱  支数、粘结剂含量、悬垂度、粘结剂迁移、含水量。
 (4)填料  粒度分布、含水量。
 (5)添加剂  引发剂、脱膜剂、着色剂等。原材料入库后必须取样试验,这些试验的结果对查找工艺中的问题是非常有益的,有的国产原材料的质量明显低于产品质量要求。
2.中间材料检验
  中间材料或过程材料主要指配制好的树脂胶液的由纱架引出的增强纤维,中间材料检验的内容如下。
 (1)树脂  粘度、反应性(胶凝时间、固化时间、放热峰)、填料的分散状态,污染情况、树脂的温度等。
 (2)玻纤毡  纤维的分布,缺陷(太重或太轻)、宽度的公差、污染情况与粘结剂可熔性。
 (3)玻纤粗纱  缠绕情况、导纱通道上玻璃毛聚积、悬垂度、浸渍状态。
 (4)添加剂  分散状态,在树脂中悬浮状态。
   按配方配制的树脂的性能是中间材料中极为生要的、树脂中的所有组分必须充分混和、分散均匀。树脂粘度一般为0.2200~1.200Pa•s。其反应活性SPI测试地果对工艺有参考价值,更好的方法是DSC法,它可测定在一定的升温速率下树脂体系的起始固化反应温度,固化反应终了温度和放热峰,此方法和拉挤工艺更接近,为了与工艺相匹配,在浸胶温度下的树脂必须有较长的适用期/凝胶时间,一般适用期应大于8h,至少应等于在正常拉挤速下,纤维束从入胶槽至出模具口所需的时间。
   连续纤维毡的幅宽要求严格,太宽或太窄都会给生产工艺或产品质量带来不良后果,要特别关注粗纱缠结和玻璃毛聚积。内抽头纱使用到后期会出现周围纱向内部塌陷,导致纱缠结,浸渍粗纱行至胶槽口时,应用刮股孔板刮掉粗纱上多余的树脂,防止由于树脂的粘带剪切和积累导致粗纱相互干扰,纠缠。刮股孔板刮下的树脂流回胶槽。但模具入口处挤出的树脂一般不能再用,因为它已和热模接触,产生热污染。粗纱的悬垂度不宜过大,特别在纱团多时易造成纱间架桥、磨损等,会导致断纱,玻璃无聚积。
   拉挤工艺一般采用内抽头,玻纤粗纱,该粗纱使用时纱被加捻,有的产品不希望粗纱被加捻,这时应采用外抽头粗纱:该纱从轴切方向拉出,每团纱的张力一致,这对提高拉挤FRP产品的力学性能很有利。
3.工艺参数控制
   拉挤速度和模具温度是最重要的拉挤工艺参数,生产中具体控制的参数有:模具温度分布、拉挤速度、模具内树脂放热峰的位置、牵引力、夹持力。
 (1) 模内的温度分布决定着拉入模内的材料的加热速率和材料在模内暂时受热过程中所能达到的固化度,决定树脂在模内开始固化反应的位置、放热峰位置及放热量。这就在求在使用每种批号的树脂前,必须测定它的固化反应性能,用热电偶测出材料在模具中的放热曲线。从该曲线可找到对应于一定拉速下模内产生树脂固化的位置,以及模内各点的确切温度,从而完整而准确地描述了拉挤工艺条件。
 (2)拉挤速度对产品性能和生产效率有重大的影响。当拉速增加时由于材料在模内固化点的漂移,使得牵引力增加——因为内压区和凝胶摩擦区变长。拉挤速度的上限与树脂、纤维、模具三者的具体情况以及拉挤设备的能力有关。树脂固化是放热反应,而且型材离开模具后固化反应仍继续进行。实际上在型材离开模具前,无需也不能完全固化。但是型材离开模具后,必须固化得足以保持产品形状,且具有足够的抗拉强度和压缩强度,足以承受牵引夹具所施加的压力,拉挤的提高必须以此为前提,不适宜的拉挤速度会降低产品质量。
 (3)牵引力  牵引力是重要的拉挤工艺参数之一,影响牵引力的因素很多,如:材料的热膨胀性、树脂/模具粘着特性、树脂的体积收缩率、型材的内摩擦性等。通过测量在线牵引力可获取有关工艺条件的信息。许多拉挤工艺的故障的预兆都是牵引力骤然增加。呈锯齿形的牵引力足迹反映型材脱粘点蠕动的不稳定性。牵引力的监测在评价新的和潜在的拉挤树脂系统中很有用。
 
 (4)夹持力  夹持力的大小以牵引时产品被夹住,不滑动为宜。它与牵引力有关。夹持力太大会使产品产生裂纹、压痕等;太小会导致产品在夹具内打滑。一般拉挤工艺要采用与产品外形相适合的夹具。拉速过快或波动,导致产品在模内滑动势必影响产品的质量和性能,这是不允许的。
4.模具管理
    拉挤模具通常采用工具钢,粗加工后再精加工,表面镀硬铬,使模内型面的硬度达到65~70HRC(洛氏硬度),最后用抛光工具抛光,使型面达到很高的光洁度。这样不仅可减小摩擦系数,延长模具的使用寿命,而且也会改善对树脂的防粘特性。镀铬良好的工具钢模具,拉挤10~30km的型材后,型面便开始逐渐粗糙,经调头使用或重新维修(2~3次)后,最多还可拉挤70~80km型材。设计模具主要考虑的因素有:模具材料、及其热膨胀性和树脂的固化收缩率。
    模具检查的内容有:模具型面的硬度和光洁度、合模精度、模具夹紧力、模腔尺寸等。模具需要进行保养维修。严禁用钢制品划伤模内型面。模具不用时应将模内型腔清理干净,保护好。如有芯模要将芯模挂起(防止重力弯曲变形)。
5.产品检验
    一般地说拉挤制品很少需要修饰。拉挤制品检验的内容有:外观检验、整体性检验和尺寸检验。
    拉挤制品产生缺陷的原因大致有三类:材料组成、工艺参数和工艺方法。材料组成指由树脂配方、粗纱、玻纤毡等到质量因素引起的缺陷;工艺参数指模具温度、拉速等引起的缺陷;工艺方法指与树脂浸渍方法、导纱机构、预成型模具、成型模具和拉挤设备相关联的缺陷。拉挤制品检验、缺陷分类见表9-10。
表9-10 产品检验/缺陷分类

外   观

整 体 性

尺寸一致性

河北曲阳亚和雕塑厂 (1)色斑A、B

河北曲阳亚和雕塑厂 (1)横面破裂A、B

(1)厚度A

河北曲阳亚和雕塑厂 (2)混有杂质A、C

(2)表面开裂A、B

(2)成角度B、C

(3)痕C

河北曲阳亚和雕塑厂 (3)分层B

河北曲阳亚和雕塑厂 (3)同心度C

(4)表面粗糙B、C

(4)起泡B

(4)翘曲B、C

(5)掉皮(碴)A、B

(5)密集气孔A、B、C

(5)扭曲C

(6)分型线处磨损A、B

河北曲阳亚和雕塑厂 (6)内部气泡C

(6)长度C

河北曲阳亚和雕塑厂 (7)角部磨损C

(7)浸渍不良A、C

河北曲阳亚和雕塑厂 (7)垂直度C

(8)薄毡覆盖不全C

河北曲阳亚和雕塑厂 (8)圆角破裂A、C

 

(9)光泽不好A

河北曲阳亚和雕塑厂 (9)叠层起皱C

 

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(10)灯芯状破坏A、B

 

注:表中A、B、C为缺陷原因分类,材料组成,B  工艺参数,C  工艺方法。

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