拉挤成型工艺参数的监控

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一、国外玻璃钢拉挤成型工艺概况
    随着玻璃钢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。
    玻璃钢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，玻璃钢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，把玻璃钢制品拉引出来。最后由切割机，把拉挤制品切割成定长制品。 
二、玻璃钢拉挤成型的工序及其控制参数
    玻璃钢拉挤成型工艺，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、玻璃钢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，玻璃钢拉挤模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。
    目前常用的玻璃钢拉挤成型设备上，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。  $ v7 C' f% }7 N' L; C' t