淺析玻璃鋼拉擠成型工藝參數的監控 zund G3 L-3200-合成纖維台中雕刻裁切加工－陳美惠焦點新聞熱搜

    隨著玻璃鋼拉擠制品應用領域不斷擴大，國外拉擠制品的規格品種也越來越多。目前除L型、O型、U型、平板型、中空或實芯等標準拉擠制品形狀外，還可生產出根據客戶所要求的各種異形結構。有些多孔腔制品的芯材，現在也已實現標準化了。拉擠復合材料制品的尺寸，小的只有幾個平方毫米，大的如橋梁橋面用的拉擠制品，可達幾十平方米。
    玻璃鋼拉擠成型工藝所使用的增強材料品種也很多，如玻璃纖維無捻粗紗、氈、薄布或玻纖織物，碳纖維、芳綸纖維以及它們的織物等。拉擠成型所使用的基體樹脂材料，有熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類。聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂和酚醛樹脂等熱固性樹脂，常用于批量較大的拉擠制品的生產；而熱塑性樹脂基體，正處于開發生產的階段。
    目前，水平拉擠的標準型設備，一般為20～30m長，大寬度約1.5m。這種標準型設備生產線進入端系一玻璃纖維的供紗庫，其后是經干燥的或預熱過的玻璃纖維紗，經過熱固性樹脂的浸膠槽，在模具內成型，加熱后固化。
    通常，在成型模具和拉引器之間有一個比較長的距離，玻璃鋼制品可以在該段距離內，完成固化過程并逐漸冷卻。生產線上使用夾具夾住制品從拉擠模具中，把玻璃鋼制品拉引出來。后由切割機，把拉擠制品切割成定長制品。
二、玻璃鋼拉擠成型的工序及其控制參數
    玻璃鋼拉擠成型工藝，共有8道工序：紡捻、預浸漬、加熱、制品固化及尺寸的校準測量、冷卻、拉引和切割。通常，各個工序都有一個可在一定范圍內調整的工藝參數。這些工藝參數，有些可以通過拉擠設備直接進行調整，例如模具的溫度、拉引的速度等。但另有些工藝參數，例如拉擠制品的溫度、受力狀況、樹脂的粘度等，則不能夠直接通過設備進行調整。
    顯然，所有的工藝參數都將對拉擠制品的質量，包括機械性能和光學性能等，產生一定的影響。其中主要的工序，是預浸漬、模塑成型和固化等三道工序。必須指出的是，某一個工序的工藝參數，將對其它工序產生一定的影響，例如拉引速度的快慢，就將對上述三個主要工序產生一定的影響。
    由于拉擠成型工藝參數這種相互影響的結果，因而至今尚不可能建立起一套切實可行的工藝模型，以期達到拉擠產品質量的預定的目標。
三、玻璃鋼拉擠工藝參數控制元件
    如上所述，由于熱固性樹脂拉擠工藝參數條件，受其在成型模具內發生的一些復雜因素所制約，并且還要受制于其它工藝參數之間的相互影響，因此在拉擠成型時，原材料中發生的聚合反應，也比較難以進行精確地預測。
    目前，玻璃鋼拉擠模中常用的監測控制傳感元件有：溫度傳感器，壓力傳感器和介電傳感器等三種上述這些傳感器，首先必須要解決好耐拉擠磨損的問題。另外，拉擠模的溫度、玻璃纖維的體積含量，以及拉引速度的快慢等，也均將會對拉擠成型工藝參數傳感器產生一定的影響。
    目前常用的玻璃鋼拉擠成型設備上，所采用的溫度檢測傳感元件，經常在沿纖維的方向，并放置于成型模內的表面部位；而壓力檢測傳感元件，則經常放置在拉擠模的入口處及模具的中間位置（通常拉擠模的長度約為1000mm）。這種張力式壓力傳感元件的表面，往往涂有鉻層，以提高它對耐玻璃纖維拉擠磨損的性能。
    拉擠成型設備中使用的介電傳感元件，有薄膜式和固定陶瓷式等兩種。這種介電傳感元件的基本原理，主要是在兩塊極板之間，以高聚物作為介質，當處于交變電場中，高聚物分子將發生移動。由于交變頻率的改變，高聚物分子量的大小（也可表示為聚合度的大小），粘度，以及電導率等性能考參數，也將會發生變化。也就是說，高聚物的粘度越低，電導率就越高，其電阻值就越小。
    薄膜式介電傳感器，是隨玻璃纖維一起從模具腔內拉引而出，制品固化后傳感器仍將留在其中，因此只能使用一次，在工業化批量生產時不太適用。固定式介電傳感器是屬于雙板電容器類型的一種傳感器。傳感器將作為其中的一個極板，而另一個極板則就是模具的本身。但Index 薄膜式傳感器本身，就裝有兩塊板極。它們板片之間的排列，類似于印刷電路板的結構。
    由于它們結構上的不同，因此，上述這兩種介電傳感器的電導性能，尚不能進行直接的比較。
四、拉擠工藝主要的監控參數
    (1)電導率：要實現對拉擠玻璃鋼成型工藝的監控，應該了解和掌握模腔溫度、玻纖含量、抗擠速度等，對于模具腔內壓力和坯料電導的影響。實際測試結果表明，在設定模腔溫度、拉擠速度和玻纖含量的情況下，在拉擠模腔長度方向上，可以利用薄膜式介電傳感器，測定出電導率和拉擠坯料溫度的變化情況，并且能觀察到有一個明顯的參數變化的位置，約在模腔中間位置的附近。另外，若改變上述三個工藝參數，其電導率轉變點的模腔位置，也隨之會發生變化。
    由此可見，利用介電傳感器精確測量和控制模腔內的電導率變化，將是十分有效的，也是切實可行的。另外，根據不同模腔溫度的實測結果，模具溫度、反應進程和樹脂粘度等參數，都將對模腔內拉擠坯料的電導率，產生一定的影響。
    (2)拉擠速度：眾所周知，拉擠速度是影響拉擠料反應動力學和樹脂粘度的另一個重要因素。試驗結果表明，較高的模腔溫度和較慢的拉引速度，都將會導致反應度的增高，從而使電導值有所上升。
    (3)玻璃纖維含量：為確保工業生產拉擠制品的質量，其玻璃纖維的含量也是十分重要的因素。根據經驗，要測量并控制模具的溫度比較容易，但要測出單根纖維的損耗，難度很大，并且也沒有太大的實際意義。經過實測，若改變玻璃纖維的含量，則將會導致電導率的明顯變化。由此可見，只要能測量出拉擠坯件的電導率，則也可充分反映出其中玻纖含量的多少。
    (4)模腔壓力：對于玻纖和聚酯樹脂而言，模腔入口處和模腔中間位置的壓力，比較接近，因而通常以模腔中間位置的壓力，表示成拉擠模內的壓力。根據實測結果，模腔壓力參數與拉引速度、模內溫度以及玻纖含量等的數值之間，均有一定的相聯關系，并可作為拉擠工藝的主要監控參數之一。另外，拉擠模腔內的壓力，還可作為拉擠制品表面質量的一個重要控制因素。但是，必須指出的是，拉擠工藝的所用壓力傳感器的結構及其使用，要比介電傳感器的復雜得多。
    綜上所述，拉擠工藝用的壓力和介電傳感器，都可有效地提供并記錄其制品生產過程的控制數據，并可為高質量拉擠制品的生產，作出了科學的保證。
    若對于拉擠制品的力學性能測試結果，與拉引速度、模具溫度和傳感器測得的數據進行處理，根據統計原理，就可完成玻璃鋼拉擠工藝閉環質量控制過程的重要的步。

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