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复合材料:碳纤维工艺介绍

作者:龙威清洁剂 人气:1689发表时间:2019-08-16

 复合材料制品的连续成型工艺,是指从投入原材料开始,经过浸胶、成型、固化、脱模、切断等工序,直到最后获得成品的整个工艺过程,都是在连续不断地进行。  

根据生产的产品不同,连续成型工艺分为连续拉挤成型工艺、连续缠绕成型工艺和连续制板工艺三种。

连续缠绕成型工艺

主要用于生产不同口径的玻璃钢管和罐身。

连续缠绕机的特点是:生产效率高、产品质量稳定、劳动强度低、节省原材料、减少芯模数量等,但这种工艺技术含量高、设备投资大、变径难度大。

另一种工艺是将塑料管挤出技术和纤维缠绕工艺相结合,塑料内衬玻璃钢管,挤出的塑料管同时起到芯模和防腐内衬两个作用。

拉挤成型工艺 主要用于生产各种玻璃钢型材,如玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及异形断面型材等。目前最大的拉挤成型机,可以生产断面为800mm×800mm的空腹玻璃钢型材。新型拉挤成型技术不断涌现,如RIM拉挤成型机,弯曲形型材拉挤工艺等。

连续制板工艺

主要是用玻璃纤毡、布为增强材料,连续不断地生产各种规格平板,波纹板和夹层结构板等。

连续成型工艺的共同特点:

生产过程完全实现机械化身自动化,生产效率高;生产过程不间断,制品长度不限;产品无需后加工,生产过程中边角废料少,节省原料和能源;产品质量稳定,重复性好,成品率高;操作方便,省人力、劳动条件好;成本低

拉挤成型工艺

拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维束、带或布等,在牵引力的作用下,通过挤压模具成型、固化,连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。这种工艺最适于生产各种断面形状的玻璃钢型材,如棒、管、实体型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材(门窗型材、叶片等)等。  

拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺,其优点是:

①生产过程完全实现自动化控制,生产效率高;

②拉挤成型制品中纤维含量可高达80%,浸胶在张力下进行,能充分发挥增强材料的作用,产品强度高;

③制品纵、横向强度可任意调整,可以满足不同力学性能制品的使用要求;

④生产过程中无边角废料,产品不需后加工,故较其它工艺省工,省原料,省能耗;

⑤制品质量稳定,重复性好,长度可任意切断。

拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调,只能生产线形型材,而且横向强度不高。

(1)拉挤工艺用原材料

①树脂基体

在拉挤工艺中,应用最多的是不饱和聚酯树脂,约占本工艺树脂用量的90以上,另外还有环氧树脂、乙烯基树脂、热固性甲基丙烯酸树脂、改性酚醛树脂、阻燃性树脂等。

②增强材料

拉挤工艺用的增强材料,主要是玻璃纤维及其制品,如无捻粗纱、连续纤维毡等。为了满足制品的特殊性能要求,可以选用芳纶纤维、碳纤维及金属纤维等。不论是哪种纤维,用于拉挤工艺时,其表面都必须经过处理,使之与树脂基体能很好的粘接。

③辅助材料 拉挤工艺的辅助材料主要有脱模剂和填料

(2)拉挤成型模具

模具是拉挤成型技术的重要工具,一般由预成型模和成型模两部分组成。

①预成型模具

在拉挤成型过程中,增强材料浸渍树脂后(或被浸渍的同时),在进入成型模具前,必须经过由一组导纱元件组成的预成型模具,预成型模的作用是将浸胶后的增强材料,按照型材断面配置形式,逐步形成近似成型模控形状和尺寸的预成型体,然后进入成型模,这样可以保证制品断面含纱量均匀。

②成型模具

成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或等于10,以保证模具有足够的强度和刚度,加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定,以保证制品拉出时达到脱模固化程度。一般采用钢镀铬,模腔表面要求光洁,耐磨,借以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。

(3)拉挤成型工艺

拉挤成型工艺过程是由送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、切断等工序组成。无捻粗纱从纱架引出后,经过排纱器进入浸胶槽浸透树脂胶液,然后进入预成型模,将多余树脂和气泡排出,再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拔出,最后由切断机定长切断。在成型过程中,每道工序都可以有不同方法:如送纱工序,可以增加连续纤维毡,环向缠绕纱或用三向织物以提高制品横向强度;牵引工序可以是履带式牵引机,也可以用机械手;固化方式可以是模内固化,也可以用加热炉固化;加热方式可以是高频电加热,也可以用熔融金属(低熔点金属)等。

(4)其它拉挤成型工艺

拉挤成型工艺除立式和卧式机组外,尚有弯曲形制品拉挤成型工艺,反应注射拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等。