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拉挤模具成型工艺参数的监控
一、国外乐虎拉挤成型工艺概况

    随着乐虎拉挤制品应用领域不断扩大,国外拉挤制品的规格品种也越来越多。目前除L型、O型、U型、平板型、中空或实芯等标准拉挤制品形状外,还可生产出根据客户所要求的各种异形结构。有些多孔腔制品的芯材,现在也已实现标准化了。拉挤复合材料制品的尺寸,小的只有几个平方毫米,大的如桥梁桥面用的拉挤制品,可达几十平方米。

    乐虎拉挤成型工艺所使用的增强材料品种也很多,如玻璃纤维无捻粗纱、毡、薄布或玻纤织物,碳纤维、芳纶纤维以及它们的织物等。拉挤成型所使用的基体树脂材料,有热塑性树脂和热固性树脂两大类。聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂和酚醛树脂等热固性树脂,常用于批量较大的拉挤制品的生产;而热塑性树脂基体,正处于开发生产的阶段。

    目前,水平拉挤的标准型设备,一般为20~30m长,最大宽度约1.5m。这种标准型设备生产线进入端系一玻璃纤维的供纱库,其后是经干燥的或预热过的玻璃纤维纱,经过热固性树脂的浸胶槽,在模具内成型,加热后固化。

    通常,在成型模具和拉引器之间有一个比较长的距离,乐虎制品可以在该段距离内,完成固化过程并逐渐冷却。生产线上使用夹具夹住制品从拉挤模具中,把乐虎制品拉引出来。最后由切割机,把拉挤制品切割成定长制品。

    二、乐虎拉挤成型的工序及其控制参数

    乐虎拉挤成型工艺,共有8道工序:纺捻、预浸渍、加热、制品固化及尺寸的校准测量、冷却、拉引和切割。通常,各个工序都有一个可在一定范围内调整的工艺参数。这些工艺参数,有些可以通过拉挤设备直接进行调整,例如模具的温度、拉引的速度等。但另有些工艺参数,例如拉挤制品的温度、受力状况、树脂的粘度等,则不能够直接通过设备进行调整。

    显然,所有的工艺参数都将对拉挤制品的质量,包括机械性能和光学性能等,产生一定的影响。其中最主要的工序,是预浸渍、模塑成型和固化等三道工序。必须指出的是,某一个工序的工艺参数,将对其它工序产生一定的影响,例如拉引速度的快慢,就将对上述三个主要工序产生一定的影响。

    由于拉挤成型工艺参数这种相互影响的结果,因而至今尚不可能建立起一套切实可行的工艺模型,以期达到拉挤产品质量的预定的目标。

    三、乐虎拉挤工艺参数控制元件

    如上所述,由于热固性树脂拉挤工艺参数条件,受其在成型模具内发生的一些复杂因素所制约,并且还要受制于其它工艺参数之间的相互影响,因此在拉挤成型时,原材料中发生的聚合反应,也比较难以进行精确地预测。

    目前,乐虎拉挤模具中常用的监测控制传感元件有:温度传感器,压力传感器和介电传感器等三种上述这些传感器,首先必须要解决好耐拉挤磨损的问题。另外,拉挤模的温度、玻璃纤维的体积含量,以及拉引速度的快慢等,也均将会对拉挤成型工艺参数传感器产生一定的影响。

    目前常用的乐虎拉挤成型设备上,所采用的温度检测传感元件,经常在沿纤维的方向,并放置于成型模内的表面部位;而压力检测传感元件,则经常放置在拉挤模的入口处及模具的中间位置(通常拉挤模的长度约为1000mm)。这种张力式压力传感元件的表面,往往涂有铬层,以提高它对耐玻璃纤维拉挤磨损的性能。

    拉挤成型设备中使用的介电传感元件,有薄膜式和固定陶瓷式等两种。这种介电传感元件的基本原理,主要是在两块极板之间,以高聚物作为介质,当处于交变电场中,高聚物分子将发生移动。由于交变频率的改变,高聚物分子量的大小(也可表示为聚合度的大小),粘度,以及电导率等性能考参数,也将会发生变化。也就是说,高聚物的粘度越低,电导率就越高,其电阻值就越小。

    薄膜式介电传感器,是随玻璃纤维一起从模具腔内拉引而出,制品固化后传感器仍将留在其中,因此只能使用一次,在工业化批量生产时不太适用。固定式介电传感器是属于双板电容器类型的一种传感器。传感器将作为其中的一个极板,而另一个极板则就是模具的本身。但Index 薄膜式传感器本身,就装有两块板极。它们板片之间的排列,类似于印刷电路板的结构。

    由于它们结构上的不同,因此,上述这两种介电传感器的电导性能,尚不能进行直接的比较。
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