環氧拉擠成型工藝

    拉擠成型工藝形式很多,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,加熱方式有電加熱、紅外加熱、高頻加熱、微波加熱或組合式加熱等。環氧拉擠成型的典型工藝是采用連續濕法臥式拉擠工藝(圖9-24),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入成型模具,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。環氧樹脂行業協會專家表示,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,迄今仍不很清楚。大體上講按照預浸料通過模具時的狀態,可把模具分成三個區域。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。三段的溫差控制在20~30℃,溫度梯度不宜過大。還應考慮固化反應放熱的影響。通常三個區域分別用三對加熱系統來控溫。
      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、中部和出口處出現三個峰值。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。第二個峰值與脫離點相對應,并隨牽引速度的增加,大幅度降低。第三個峰值在出口處,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