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環(huán)氧引拔成型制品的設(shè)計及原理

時間:2014-01-20 08:36來源:未知 作者:admin 點擊:
引拔是將組合原料通過黏合、成型和固化工序牽引出連續(xù)長度的增強塑料型材的制造方法。因此引拔成型制品要考慮構(gòu)成制品的材質(zhì)以滿足性能的要求;要考慮制作工藝需要的各種工藝

引拔是將組合原料通過黏合、成型和固化工序牽引出連續(xù)長度的增強塑料型材的制造方法。因此引拔成型制品要考慮構(gòu)成制品的材質(zhì)以滿足性能的要求;要考慮制作工藝需要的各種工藝適應(yīng)性如模具和引拔設(shè)備的設(shè)計工藝參數(shù)。如固化時間和引拔速度有密切關(guān)系,固化溫度與模具和引拔設(shè)備和加熱方式有密切關(guān)系等。

膠黏劑的黏度在2000mPa·s以下易與浸透玻璃紗和填料以及排除空氣,以200~1200mPa·s最佳。因為太黏不利于浸潤滲透玻璃紗和填料機排除膠內(nèi)的空氣,太稀則容易滴膠及流失而不利掛膠,使產(chǎn)品缺膠形成白斑等,膠的凝膠時間和固化時間要快,一旦進入模具就可以很快凝膠成型,使之在模具內(nèi)初規(guī)劃成型或全固化成型。所以控制在130~150℃以及2~6min內(nèi)。當然在引拔機上離開模具之后有的可采用紅外線補充固化,則可允許稍長些。但固化快慢影響引拔速度和產(chǎn)量、固化完全與否影響產(chǎn)品的質(zhì)量,特別是機械強度和介電性能,也影響產(chǎn)品脫模。膠的使用期要在8h以上,不應(yīng)在浸膠槽中發(fā)生凝膠或變稠至不能浸透玻璃紗的現(xiàn)象。所以在引拔過程中現(xiàn)配現(xiàn)用,是浸膠槽內(nèi)停留時間恰當,這是選擇叫奶奶級體系要注意的,膠的放熱峰的溫度一般不超過固化溫度20℃以上,以免固化過程中由于局部過熱引起內(nèi)應(yīng)力造成產(chǎn)品開裂等。膠的固化收縮率要低于6%,甚至更低以便精確設(shè)計模具,保證外形尺寸的精確度和有利于脫模而防止卡住。因此不論選用環(huán)氧體系還是聚酯體系,這些工藝因素都是作為引拔成型制品的膠黏劑所必須考慮的因素,也是設(shè)計膠的配方時必須考慮的。

引拔制品的性能取決于兩個主要成分:一是膠黏劑;二是增強材料。一般環(huán)氧樹脂體系作膠黏劑,其綜合性能優(yōu)于聚酯樹脂,但在產(chǎn)量即引拔速度上要低得多。所以電工產(chǎn)品作為主要絕緣性能用的制品如合成絕緣子芯棒,引拔槽鍥等均選用環(huán)氧樹脂體系。而作電工產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)件則可以選用聚酯樹脂體系一般用低黏度雙酚A環(huán)氧樹脂及液體酸酐相配合,耐熱性能高的則可以加入線型酚醛樹脂以提高耐熱性,也可采用耐熱性較好的液體酸酐,如甲基納狄克酸酐。由于環(huán)氧酸酐體系的固化溫度高,固化時間長,必須用促進劑來調(diào)節(jié)達到上述工藝要求。國外有采用液體胺來固化環(huán)氧體系的,也可用咪唑來固化環(huán)氧體系來做引拔成型制品。引拔用的增強材料一般都用玻璃纖維,要求有較高的被浸透能力,采用無堿無捻粗紗,并應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑處理,其規(guī)格可用Tex2400Tex4800玻璃紗按產(chǎn)品截面為(0.2~0.3)支/mm2來計算所用玻璃紗,控制允許的紗錠數(shù)量來生產(chǎn)棒狀及異形狀的引拔成型制品,如引拔棒、引拔槽鍥。填料可根據(jù)引拔成型制品的性能需要適當加入,如為了阻燃可加氫氧化鋁等,但必須使膠黏劑和填料(包括玻璃紗增強材料)質(zhì)量比在(65:35~80:20)范圍內(nèi)。填料太多影響力學(xué)性能和介電性能,填料太少也影響力學(xué)性能,特別是對拉伸、彎曲強度的影響,但對介電性能有利。制造各種顏色的槽鍥時,必須添加顏料(染料)。顏料(染料)對樹脂有阻聚或加聚作用。例如酞青藍,群青對樹脂有加速聚合作用,樹脂在 很短時間內(nèi)即黏膠;而酸性金黃顏料則有阻聚作用,使引拔出的槽鍥固化不完全,強度不高。因此,在選用顏料(或染料)時應(yīng)注意到此點。由于引拔成型制品是通過模具來確定形狀,因此脫模問題甚為重要,正確選用脫模劑是關(guān)鍵。目的是使引拔制品順利地從模具中脫出來而不影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量。內(nèi)脫模劑用量在1%~3%,以不影響產(chǎn)品的性能為前提,能順利脫模則加入量越少越好。連續(xù)引拔和固化用的模具一般由鎢鉻錳硬質(zhì)鋼制成,并研磨拋光鍍鉻,以減小摩擦系數(shù),改善脫模。模具長一般為80~120cm,模具的作用時實現(xiàn)柸料的壓實、成型和固化。模具截面尺寸應(yīng)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、引拔速度、增強材料性質(zhì)等。

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。預(yù)浸料穿過模具時產(chǎn)生的一系列物理的、化學(xué)的和物理化學(xué)的復(fù)雜變化,迄今仍不清楚。模具分成三個區(qū)域,即預(yù)熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)。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(nèi)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(nèi)表面距離的增加,逐漸恢復(fù)到與纖維相當?shù)乃?。預(yù)浸料在前進過程中,樹脂受熱發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)同時也受熱降低黏度,物理變化和化學(xué)變化交織在一起,但最初受熱降低黏度有利于浸潤增強材料,而進一步受熱則交聯(lián)使分子增大而成凝膠狀態(tài),有利于成型。在固化區(qū)逐漸變硬、收縮并于模具脫離,樹脂與纖維一起一相同的速度均勻向前移動,并保證出模時達到規(guī)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(yù)熱區(qū)溫度應(yīng)較低,溫度分布的控制應(yīng)使固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠后,脫離點控制在模具中部。三段的溫度差控制在20~30℃,溫度梯度不宜過大,還應(yīng)考慮更換反應(yīng)放熱的影響。通常模具內(nèi)區(qū)域分別用三對加熱系統(tǒng)來控制溫度。

牽引力是保證制品順利出模的關(guān)鍵,牽引力的大小取決于產(chǎn)品與模具間的界面剪應(yīng)力。剪應(yīng)力隨牽引速度的增加而降低,并在模具入口處、中部和出口吃出現(xiàn)三個峰值。入口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產(chǎn)生的,其大小取決于樹脂黏性流體的性質(zhì)、入口處溫度、填料含量、截面的形狀。在模具內(nèi)樹脂黏度隨溫度升高而降低,剪應(yīng)力下降。隨著固化反應(yīng)的進行,黏度及剪應(yīng)力增加。第二個峰值與脫離點相對應(yīng),并隨牽引速度增加而大幅度降低。第三個峰值在出口處,是制品固化后與模具內(nèi)壁摩擦而產(chǎn)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,則要求脫離點處剪應(yīng)力(第二個峰值)要小,并且今早脫離模具。牽引力的變化反映了制品在模具中的反應(yīng)狀態(tài),并于纖維含量、制品形狀和尺寸、脫模劑、溫度、引拔速度有關(guān)。一般制品牽引力為2~3t,特殊制品也不超過5t

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