拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實(shí)體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、葉片等）。等。

 

 

    拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點(diǎn)：

    ①生產(chǎn)過程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，生產(chǎn)效率高；

    ②拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80%，浸膠在張力下進(jìn)行，能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，產(chǎn)品強(qiáng)度高；

    ③制品縱、橫向強(qiáng)度可任意調(diào)整，可以滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求；

    ④生產(chǎn)過程中無(wú)邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故較其他工藝省工，省原料，省能耗；

    ⑤制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，長(zhǎng)度可任意切斷。

    拉擠玻璃鋼制品的物理力學(xué)性能參見表3-8。

 

 

    拉擠成型工藝的缺點(diǎn)是產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，而且橫向強(qiáng)度不高。

    拉擠成型工藝過程是由送紗、浸膠、預(yù)成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成。典型的拉擠工藝流程如圖3-34所示。無(wú)捻粗紗從紗架1引出后，經(jīng)過排紗器2進(jìn)入浸膠槽3浸透樹脂膠液，然后進(jìn)入預(yù)成型模4，將多余樹脂和氣泡排出，再進(jìn)入成型固化模5凝膠、固化。固化后的制品由牽引機(jī)6連續(xù)不斷地從模具中拔出，最后由切斷機(jī)7定長(zhǎng)切斷。在成型過程中，每道工序都可以有不同方法：如送紗工序，可以增加連續(xù)纖維氈，環(huán)向纏繞紗或用三向織物以提高制品橫向強(qiáng)度；牽引工序可以是履帶式牽引機(jī)，也可以用機(jī)械手；固化方式可以是模內(nèi)固化，也可以用加熱爐固化；加熱方式可以是高頻電加熱，也可以用熔融金屬（低熔點(diǎn)金屬）等。

 

 

    拉擠成型工藝的模具很重要，一般用鋼模鍍鉻，模具表面要求光潔、耐磨，借以減少拉擠成型時(shí)的摩擦阻力和提高模具的使用壽命。模具的長(zhǎng)度，是根據(jù)成型過程中的牽引速度和樹脂凝膠固化度決定。預(yù)成型模為冷模，用自來(lái)水冷卻。纖維浸膠時(shí)間，一般控制在15～20s為宜。纖維在進(jìn)入膠槽時(shí)要有一定張力，使浸膠后的纖維不松散。牽引力的大小，視制品的斷面尺寸和幾何形狀而定，一般初始起動(dòng)牽引力大于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的牽引力。

 

 

    （1）樹脂基體：選擇拉擠工藝用的樹脂，除滿足產(chǎn)品使用要求外，從工藝角度考慮，還應(yīng)滿足以下要求：

    ①樹脂黏度要低，固化過程無(wú)揮發(fā)物，一般黏度應(yīng)低于2Pa·s，最好是無(wú)溶劑型樹脂，或反應(yīng)型溶劑樹脂，使用過程中易浸透纖維，易消除氣泡；

    ②適用期要長(zhǎng)，配制好的膠液在室溫下的適用期應(yīng)在8h以上；

    ③固化收縮小，與填料相容性好，一般要保證固化收縮率在4%以內(nèi)。

    拉擠工藝用的環(huán)氧樹脂，主要是室溫固化型雙酚A環(huán)氧與環(huán)氧氯丙烷的混合物，黏度在0.4Pa·s以上，固化劑選用二酸酐或芳香族胺類固化劑。

    （2）增強(qiáng)材料   拉擠工藝用的增強(qiáng)材料，主要是玻璃纖維及其制品，如無(wú)捻粗紗，連續(xù)纖維氈等。為了滿足制品的特殊性能要求，可以選用芳綸纖維、碳纖維及金屬纖維等。高性能纖維可以單獨(dú)使用，也可以和玻璃纖維混合使用。不論是哪種纖維，用于拉擠工藝時(shí)，其表面都必須經(jīng)過處理，使之與樹脂基體能很好的粘接。

    拉擠工藝對(duì)玻璃纖維無(wú)捻粗紗的性能要求：

    ①表面進(jìn)行偶聯(lián)劑處理，與選用的樹脂相匹配，如熱固性聚酯用硅烷型，熱塑性樹脂則選用碳酸酯型偶聯(lián)劑，樹脂易浸透；

    ②纖維本身強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生靜電；

    ③集束性好，生產(chǎn)過程中無(wú)松緊不均現(xiàn)象，不影響制品強(qiáng)度。

    為了提高制品的橫向強(qiáng)度，除選用無(wú)捻粗紗外，還需要連續(xù)纖維原絲氈加強(qiáng)。還可以選用針織單向纖維與短切纖維復(fù)合氈和三向針織物，也有采用拉擠加環(huán)向纏繞來(lái)增強(qiáng)制品的橫向強(qiáng)度。

    三向針織物是制造高性能復(fù)合材料拉擠型材的理想材料，它可以克服拉擠制品橫向和層間剪切強(qiáng)度低、沿縱向斷面易開裂等缺陷。

    （3）輔助材料   拉擠工藝用的輔助材料如下。

    ①脫模劑   拉擠工藝的模具，在連續(xù)生產(chǎn)過程中是閉合的，不可能涂脫模劑，為了使制品順利從模具中脫出，必須使用內(nèi)脫模劑。

    環(huán)氧樹脂拉擠成型工藝用內(nèi)脫模劑對(duì)于拉擠成型工藝的實(shí)現(xiàn)是非常重要的。國(guó)內(nèi)哈爾濱玻璃鋼研究所研制的HBT-6、HB-7，是分別運(yùn)用于酸酐/環(huán)氧和胺/環(huán)氧樹脂體系有效的內(nèi)脫模劑，其用量一般為2%以內(nèi)。其性能與美國(guó)Axel-1846，Axel-1850，Axel-1854等相當(dāng)。

    ②填料   環(huán)氧拉擠工藝制品常用填料有石英粉、高嶺土等，但是環(huán)氧樹脂收縮率非常小，因此一般不用。

 

 

    模具是拉擠成型技術(shù)中的重要工具，一般由預(yù)成型模和成型模兩部分組成。

    （1）預(yù)成型模具   在拉擠成型過程中，增強(qiáng)材料浸漬樹脂后（或被浸漬的同時(shí)），在進(jìn)人成型模具前，必須經(jīng)過由一組導(dǎo)紗元件組成的預(yù)成型模具，預(yù)成型模的作用是將浸膠后的增強(qiáng)材料，按照型材斷面配置形式，逐步形成近似成型模腔形狀和尺寸的預(yù)成型體，然后進(jìn)入成型模，這樣可以保證制品斷面含紗量均勻。

    要求預(yù)成型模中的導(dǎo)紗元件能導(dǎo)紗，能導(dǎo)氈或能導(dǎo)紗同時(shí)又能導(dǎo)氈。導(dǎo)紗元件的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)拉擠產(chǎn)品斷面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。板狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)紗元件如圖3-35所示。

 

 

    導(dǎo)紗元件需用耐磨、光滑材料制造，導(dǎo)紗或?qū)挚讘?yīng)有倒角，其尺寸應(yīng)略大于紗和氈的尺寸。

    （2）成型模具設(shè)計(jì)基本要求

    ①成型模具模截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10。其目的一是保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度；二是加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。

    ②拉擠模具長(zhǎng)度與樹脂固化速度、模具加熱條件及拉擠成型速度有關(guān)。最主要的是保證制品拉出時(shí)達(dá)到脫模固化程度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般模具長(zhǎng)度在50～1500mm范圍。

    ③模腔表面要求光潔，耐磨，硬度大于HRC50，模腔進(jìn)出口兩端有倒角，圓角半徑在1.5～6mm范圍。

    ④模腔尺寸應(yīng)比制品尺寸大1.5%～3.5%。

    （3）模具材料   應(yīng)能滿足以下要求：強(qiáng)度高，熱處理變形小，加工性能好，易拋光，耐磨、耐熱及耐熱腐蝕等。完全都能滿足這些要求的材料為數(shù)不多，價(jià)格昂貴。設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)按其主要要求考慮。國(guó)產(chǎn)模具材料見表3-9。

 

 

    （4）槽形型材成型模具   槽形拉擠型材的增強(qiáng)材料配置形式一般用氈、紗、氈形式，其模具組合形式如圖3-36所示。

 

 

 

 

    拉擠成型技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，首先在美國(guó)專利注冊(cè)，60年代得到應(yīng)用，70年代

得到發(fā)展，80年代發(fā)展速度達(dá)最快。美國(guó)20世紀(jì)80年代的增長(zhǎng)率為20%左右，居各種成型方法之首，近年的增長(zhǎng)率仍保持在10%以上，受到各國(guó)同行們的重視，各種拉擠成型機(jī)不斷涌現(xiàn)，如立式、臥式、彎曲型材式、反應(yīng)注射式、加輕質(zhì)填料式等，目前用拉擠法生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)模有細(xì)到1mm的線材，粗到70mm的棒材，大到800mm×280mm空腹型材，生產(chǎn)時(shí)的牽引速度達(dá)6m/min，最大牽引力達(dá)40t。

    拉擠工藝的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：

    ①斷面幾何形狀趨于復(fù)雜；

    ②斷面尺寸朝著特大和特小方向發(fā)展；

    ③拉擠速度和生產(chǎn)效率日趨提高，如線速度＞6m，一機(jī)同時(shí)拉數(shù)根型材等；

    ④發(fā)展高性能復(fù)合材料拉擠型材；

    ⑤開發(fā)熱塑性復(fù)合材料型材。

    拉擠成型產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外都受到行業(yè)同仁的關(guān)注，已開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有近百種，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，已廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域。

    （1）電工領(lǐng)域   已開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有電纜保護(hù)槽、蓋，電機(jī)槽楔塊，絕緣棒，電工梯，電纜支架，高壓線路工具，天線、電線桿、橫擔(dān)、電纜地下保護(hù)管，變壓器零件，光纜增強(qiáng)芯材，變電所結(jié)構(gòu)，電纜分線架，熔斷絲管，線路維修車吊架等。

    （2）防腐工程   拉擠產(chǎn)品是結(jié)構(gòu)形狀和材料特性的合理結(jié)合，在化工防腐工程領(lǐng)域更能發(fā)揮其特長(zhǎng)，已開發(fā)的產(chǎn)品有：防腐結(jié)構(gòu)型材、管網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)、格柵地板、欄桿、油井抽油桿、井下壓力管道、梯子、堰板和溢流閘、排霧器葉片、化學(xué)器貯罐的內(nèi)外支撐、進(jìn)料槽、排氣管、廢水處理設(shè)備等。

    （3）建筑工業(yè)   主要用于輕型結(jié)構(gòu)，高層樓層的上層結(jié)構(gòu)，活動(dòng)房結(jié)構(gòu)，移動(dòng)式工作臺(tái)，門窗型材，混凝土增強(qiáng)筋（代替鋼筋），帳篷支架，發(fā)電站的煙氣洗滌和粉塵收集系統(tǒng)，房屋吊頂結(jié)構(gòu)，檐槽，電腦，試驗(yàn)室。

    （4）交通領(lǐng)域   主要產(chǎn)品有高速公路護(hù)欄板、支柱，過街人行橋，公路橋，汽車貨架，車內(nèi)扶手，冷藏車車廂板，行李架，保險(xiǎn)杠，架空單軌，汽車簧片，叉口路障，剎車片，電力火車軌道護(hù)板等。

    （5）運(yùn)動(dòng)娛樂領(lǐng)域   主要產(chǎn)品有弓箭、高爾夫球桿、滑雪板、滑雪杖、曲棍球棒、木琴部件、機(jī)動(dòng)雪橇滑軌加固件、單杠和雙杠、活動(dòng)游泳池底板，高低欄架，船艇槳柄，釣魚竿，撐竿，橫桿等。

    （6）其他方面的應(yīng)用   其他方面待開發(fā)的產(chǎn)品很多，是一個(gè)廣闊的領(lǐng)域，已應(yīng)用的產(chǎn)品有太陽(yáng)能收集器支架，測(cè)量標(biāo)桿，塔尺，雨傘柄，拖把，笤帚把，工具柄（錘柄、鏟柄），梯子以及航空航天飛行器中的高性能絕緣桿件，風(fēng)機(jī)葉片，路燈柱等。

 

 

    盡管有許多制造方法可用于復(fù)合材料的制造，拉擠工藝近年卻引起人們極大注意。在這一領(lǐng)域的發(fā)展中不僅包括多種多樣的基體材料，而且也包括新型的增強(qiáng)材料和制造形式。RIM拉擠工藝被認(rèn)為是在這種領(lǐng)域中一種特殊類型的拉擠工藝，它具有拉擠工藝的所有特點(diǎn)，而且消除了某些不利之處。

    RIM拉擠工藝即反應(yīng)注射成型拉擠工藝，與其他拉擠工藝的機(jī)理基本相同。RIM拉擠工藝的獨(dú)特之處是將樹脂直接導(dǎo)人增強(qiáng)材料中，這一點(diǎn)不像通常的拉擠工藝，增強(qiáng)材料在入模之前首先需要經(jīng)過樹脂槽浸漬。它是將增強(qiáng)材料拉過一個(gè)預(yù)成型模，該模是直接裝在反應(yīng)注射模塑（RIM）混合頭的下面。在預(yù)成型模內(nèi)，增強(qiáng)材料被浸漬，然后進(jìn)入加熱的成型模內(nèi)固化成型。