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玻璃鋼拉擠工藝的發(fā)展趨勢(shì)
拉擠成型的特點(diǎn)：一是工藝簡(jiǎn)單、高效，適合于高性能纖維復(fù)合材料的大規(guī)模生產(chǎn)，拉擠線速度己知達(dá)到4 m/min以上，加上可同時(shí)生產(chǎn)多件產(chǎn)品，更進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。二是拉擠能好地發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用。在大多數(shù)復(fù)合材料制造工藝中，纖維是不連續(xù)的，這使纖維強(qiáng)度損失極大。即使連續(xù)纖維纏繞，由于纖維的彎曲、交迭等也使其強(qiáng)度有一定損失。例如螺旋纏繞中，纖維的張度發(fā)揮一般只有75%一85%。在拉擠中，纖維不僅連續(xù)而且充分展直，是發(fā)揮纖維強(qiáng)度的理想形式。三是質(zhì)量波動(dòng)小。拉擠工藝自動(dòng)化程度高，工序少，時(shí)間短，操作技術(shù)和環(huán)境對(duì)制品質(zhì)量影響都很小，因此用同樣原材料，拉擠制品質(zhì)量穩(wěn)定性較其他工藝制品要高。
拉擠成型這項(xiàng)工藝，目前還在發(fā)展之中，從國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)來看，為生產(chǎn)大尺寸、復(fù)雜截面、厚壁產(chǎn)品，發(fā)展重點(diǎn)為：新型海洋用復(fù)合材料、電力傳輸、民用工程的結(jié)構(gòu)組件、以及高層建筑項(xiàng)目。同時(shí)拉擠工藝也從模腔內(nèi)“黑色藝術(shù)”發(fā)展到以更加科學(xué)的實(shí)驗(yàn)手段，反復(fù)驗(yàn)證研究模內(nèi)固化動(dòng)力學(xué)，借助于各種電子設(shè)備、樹脂注射、模具設(shè)計(jì)等不斷優(yōu)化質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。隨著先進(jìn)設(shè)備的發(fā)展，那些之前被認(rèn)為不可想象的工藝也將不斷涌現(xiàn)。
在線編織拉擠成型法
為提高拉擠制品的橫向強(qiáng)度即抗沖擊性能，出現(xiàn)了將編織和拉擠相結(jié)合的編織拉擠工藝。可根據(jù)產(chǎn)品需要，選擇合理的纖維角度，調(diào)節(jié)產(chǎn)品徑向強(qiáng)度與軸向強(qiáng)度的比例，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的特殊性能要求。
傳統(tǒng)的復(fù)合材料編織是芯軸在編織機(jī)上以一定軌道勻速運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，編織的預(yù)成型體的浸漬可以通過手糊或自動(dòng)噴射技術(shù)或在成型的編織點(diǎn)直接添加樹脂。理論上，與其他預(yù)成型體制造技術(shù)相比，編織的管狀制件適合拉擠成型。編織的大優(yōu)點(diǎn)在于能夠把單向纖維引入到編織結(jié)構(gòu)中，軸向纖維可以從任意編織纖維接點(diǎn)處引入。這種結(jié)構(gòu)使連續(xù)周向增強(qiáng)體和軸向增強(qiáng)體有機(jī)結(jié)合成很穩(wěn)定的預(yù)制體。
編織物（braid）所有的纖維均斜交，與軸線夾角不呈0°與90°。編織原理與編織管如圖所示。編織過程中，纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。選擇合理的纖維角度可調(diào)節(jié)成品管材徑向強(qiáng)度與軸向強(qiáng)度的比例，選擇適宜的纖維排列密度可滿足強(qiáng)度與外觀的要求。
為適合工藝要求，現(xiàn)成的編織機(jī)需進(jìn)行局部改造，將原機(jī)上的卷取部分――搖柄、蝸輪、卷取盤等取下。原卷取軸改換為相應(yīng)直徑的芯模，此芯模伸入模具內(nèi)，其外徑即為管材內(nèi)徑，故對(duì)其須有尺寸精度與光潔度的要求；此軸應(yīng)牢固固定，不得有抖動(dòng)。其根部直徑可較伸入模具部分段直徑略大。
圖示中，芯模自縫編機(jī)尾端直穿入模具，故無傳統(tǒng)浸膠槽。樹脂通過泵在壓力下注入模具前端的腔內(nèi)。
在線編織的坯管由拉擠機(jī)的牽引裝置弋引，芯模固定不動(dòng)。坯管沿芯?？椇?，由芯模前端進(jìn)入模具，在模具前端的樹脂浸漬區(qū)內(nèi)浸漬樹脂（樹脂系在壓力下源源注入模腔），經(jīng)牽引通過加熱的模具（基體樹脂在模內(nèi)膠凝、固化），終成為FRP管材成品。
聚氨酯拉擠
采用拉擠工藝制造復(fù)合材料制品已有數(shù)十年歷史。拉擠工藝傳統(tǒng)使用的樹脂有聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂等。使用聚氨酯樹脂進(jìn)行拉擠是較新開發(fā)的技術(shù)，德國(guó)拜耳材料科學(xué)公司正在大力推進(jìn)這種技術(shù)的發(fā)展，并已促成若千聚氨酯拉擠產(chǎn)品成功上市。
用于拉擠的這種新型雙組分聚氨酯是用方法把多元醇與一種高反應(yīng)性的異氰酸酯混合形成的。異氰酸脂是為優(yōu)化拉擠成型特性而選用的，其特性是：粘度低(保證纖維良好浸漬)，膠凝時(shí)間長(zhǎng)(方便啟停)，聚合迅速(提高成型速度)，表面光潔度良好，成本具有競(jìng)爭(zhēng)力。與其他材料相比，用聚氨酯拉擠可產(chǎn)生多種效益。它可以提高制品中玻璃纖維含量而使制品強(qiáng)度大大提高。例如，用玻璃纖維與聚氨酯樹脂拉擠窗框，所得窗框的強(qiáng)度比PVC窗框高8倍，其導(dǎo)電性比鋁低40倍，因而絕緣性能好得多。同時(shí)，因?yàn)榫郯滨ダ瓟D窗框的脆性更小，它們不會(huì)開裂而經(jīng)久耐用。
采用聚氨酯拉擠技術(shù)，在以下方面凸顯優(yōu)點(diǎn)。
?。?）用傳統(tǒng)樹脂拉擠某些型材時(shí)，可能要求使用多達(dá)4或5種不同的玻璃纖維氈。這些氈必須裁切造形，采用聚氨酯拉擠，常常可以用玻纖無捻粗紗來代替玻纖氈。取消玻纖氈后就減少了原料成本以及操作氈所耗的勞力成本。取消氈后，在很多情況下都能提高生產(chǎn)線速度，從而提高成本效益。另一方面，用無捻粗紗代替氈后，纖維體積含量可以增至80%左右，而大多數(shù)非聚氨酯拉擠制品的纖維含量為60%。這樣，更高的玻纖含量與性能更好的樹脂相結(jié)合，打造了強(qiáng)度和剛度更好的聚氨酯拉擠型材。
(2)聚氨酯拉擠制品更高的強(qiáng)度性能開拓了一些新的應(yīng)用。這些制品可以用于聚醋樹脂不能勝任的用途，在建筑、基礎(chǔ)設(shè)施和交通運(yùn)輸市場(chǎng)代替鋼和鋁材。
(3)將原有的拉擠系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成聚氨酯拉擠系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、方便和經(jīng)濟(jì)，無需大的投資。原有的模頭、加熱器和機(jī)組仍可使用。需要改裝的設(shè)備有兩件:樹脂計(jì)量/混合器和樹脂注射箱。其一，因?yàn)榫郯滨ナ请p組分體系，故需用一種專門的計(jì)量/混合裝置；其二，因?yàn)榫郯滨渲姆磻?yīng)活性，還需要把傳統(tǒng)的敞式樹脂槽取消，代之以樹脂注射系統(tǒng)，以適應(yīng)聚氨酯更快的膠凝時(shí)間。拜耳材料科學(xué)公司專門設(shè)計(jì)了一種樹脂注射箱，以優(yōu)化拉擠過程中玻璃纖維的浸漬。該注射箱的安裝位置與拉擠模的進(jìn)口頂面齊平。注射箱可用高密度聚乙烯材料制成，以減少成本，方便清潔和防止纖維損傷。樹脂兩種組分的泵送速度與樹脂消耗速度匹配，并在注射箱中保持足夠壓力，以保證玻璃纖維浸透。
(4)除了上述物理性能和成型優(yōu)點(diǎn)之外，聚氨酯拉擠制件還具有裝配優(yōu)點(diǎn)，特別是緊固方便。由聚氨酯的強(qiáng)度，在聚氨酯拉擠制品上裝入螺釘時(shí)，不需預(yù)先鉆孔，這樣就可節(jié)省時(shí)間和勞力。反過來，在聚氨酯拉擠制品中拔出螺釘所需的力量是在聚脂拉擠制品中拔出螺釘所需力量的兩倍多。
CRTM（反應(yīng)注射拉擠）
反應(yīng)注射成型是20世紀(jì)70年代后期發(fā)展起來的。玻璃纖維通過導(dǎo)紗器和預(yù)成型模后，進(jìn)入連續(xù)樹脂傳遞模塑模具中，在模具中以穩(wěn)定的高壓和流量，注入專用樹脂，使玻璃纖維充分浸透和排除氣泡，充分浸透和不含氣泡的玻璃纖維在牽引機(jī)的牽引下進(jìn)入模具的固化成型模具內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)樹脂傳遞模塑（Continuous Resin Transfer Molding Pultrusion Process CRTM）或稱注射拉擠 。這種方法所用原料不是聚合物，而是將兩種或兩種以上液態(tài)單體或預(yù)聚物，以一定比例分別加到混合頭中，在加壓下混合均勻，立即注射到閉合模具中，在模具內(nèi)聚合固化，定型成制品。由于所用原料是液體，用較小壓力即能快速充滿模腔，所以降低了合模力和模具造價(jià)，特別適用于生產(chǎn)大面積制件。反應(yīng)注射成型要求各組分一經(jīng)混合，立即快速反應(yīng)，并且物料能固化到可以脫模程度。因此，要采用專用原料和配方，有時(shí)制品還需進(jìn)行熱處理以改善其性能。成型設(shè)備的關(guān)鍵是混合頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各組分準(zhǔn)確計(jì)量和輸送。此外，原料貯罐及模具溫度控制也十分重要。反應(yīng)注射拉擠具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1. 玻璃纖維充分浸透，所生產(chǎn)的FRP制品中微氣泡含量少，機(jī)電性能優(yōu)良；
2. 供樹脂系統(tǒng)與大氣容易隔離，產(chǎn)品性能不易受環(huán)境影響；
3. 注射的樹脂一直保持有相同的固化特性（一直是“新膠”）；
4. 容易得到透明的產(chǎn)品，使產(chǎn)品缺陷（如夾雜、結(jié)紗等）易于發(fā)現(xiàn)和剔除。
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