玻璃鋼拉擠工藝中的常見(jiàn)問(wèn)題分析

對填料的選擇

    填料在拉擠配方中是非常重要的組成，使用得當，可以改善樹(shù)脂系統的加工性和固化后制品的性能，也可以顯著(zhù)降低復合材料的成本。如使用不當，也會(huì )嚴重影響加工性能和制品性能。

    一般來(lái)說(shuō)，任何粉狀礦物都可當作填料。填料對液體樹(shù)脂系統的影響是提高粘度，產(chǎn)生觸變，加速或阻滯固化，減少放熱。在其所影響的工藝因素中，最重要的是對粘度與流變性的影響。而影響粘度的主要是填料的吸油率。吸油率上升則粘度上升，或者換句話(huà)說(shuō)，在保持相同粘度情況下，吸油率越低，則該種填料的添加量就可以越大。下表列出了幾種常用填料的吸油率值。

表一   各種填料的吸油率

從表中可以看出，重質(zhì)碳酸鈣的吸油率低，為性能較好的填料。

    此外，填料的比表面積會(huì )影響聚合速度。輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等的比表面積大，會(huì )阻滯固化；而重質(zhì)碳酸鈣的比表面積較小，固化性能較優(yōu)。

    通過(guò)對碳酸鈣的表面用有機物包覆形成活性碳酸鈣，使得聚集態(tài)顆粒減少，分散度提高，顆粒間空隙減少，從而更加降低其吸油率。

    此外，填料的價(jià)格也是選擇使用何種填料的重要參考。在表中列出的幾種填料中，成本最低的是重質(zhì)碳酸鈣和滑石粉，表面活化重質(zhì)碳酸鈣的成本略有升高，高嶺土的成本居中，最高的是氫氧化鋁。氫氧化鋁通常用作阻燃填料而不作為普通填料使用。

    各種填料對固化后制品的機械物理性能的影響大致相當。對阻燃性、電性能的影響略有不同。此外，對制品的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響比較復雜，與填料的顆粒大小、粒徑分布、顆粒形狀、硬度及填充量等都有關(guān)系。

    綜上所述，對填料的選擇應視對制品的最終性能要求而定。在普通的情況下，性能最好且成本最低的填料當屬重質(zhì)碳酸鈣和表面活化重質(zhì)碳酸鈣、此外，除非有特殊要求，一般不建議使用復合(同時(shí)使用兩種或兩種以上)填料系統。

樹(shù)脂混合料的增稠現象

    所謂增稠現象是指配好的樹(shù)脂混合料在使用過(guò)程中粘度逐漸增高，且粘度的增高速度逐漸加快，直至達到混合料很難甚至無(wú)法使用的程度。這一現象國內的拉擠廠(chǎng)經(jīng)常碰到，但卻很難找到真正的原因和解決辦法。

    導致這一現象的原因是由于配方中存在有高酸性的組份，主要是配方中所使用的液體內脫模劑(目前國內銷(xiāo)售的液體內脫模劑大部分屬于此類(lèi))，這一組份與混合料中的堿性填料如碳酸鈣或金屬氧化物顏料發(fā)生化學(xué)反應，使鈣離子或其它金屬離子游離出來(lái)。這些游離出來(lái)的鈣離子或其它金屬離子則很快與聚酯分子鏈端部的羧基發(fā)生化學(xué)反應，生成絡(luò )合物，形成一種聚酯—金屬絡(luò )臺物的網(wǎng)狀結構，從而使混合料的粘度急劇升高，流動(dòng)性降低，粘度的迅速升高導致其難以浸透玻璃纖維，使拉拔的阻力也升高。所得到的制品由于浸潤不夠而產(chǎn)生性能下降。

    高酸性的組份還會(huì )與某些對酸敏感的顏料發(fā)生化學(xué)反應，使制品的顏色發(fā)生漂移。

    另外，酸性組份還對非鍍鉻模具(目前國內大部分合縫模均未鍍鉻)產(chǎn)生腐蝕，使模具壽命變短。它與模具的反應產(chǎn)物還會(huì )污染產(chǎn)品，使產(chǎn)品的某些富纖維部分變黑。

    此外，還有非常重要的一點(diǎn)是，過(guò)氧化物在中性或堿性介質(zhì)中，其受熱分解的形式是分解成兩個(gè)自由基。但若在酸性介質(zhì)下，其裂解反應將可能是離子裂化反應而不是自由基裂解反應．因而對樹(shù)脂的交聯(lián)固化不利。因此應盡量避免加入酸性物質(zhì)。但硬脂酸對此尤影響[2]。

    中山紅祥玻璃鋼原材料經(jīng)銷(xiāo)部經(jīng)過(guò)多年潛心研究，最近研制出了一種近于中性的液體內脫模劑MR—8810，有效地解決了這一難題。

制品的開(kāi)裂

    制品的開(kāi)裂，包括表面裂紋和內部裂紋，是令拉擠廠(chǎng)最為頭痛的工藝問(wèn)題。這一問(wèn)題出現的頻次最高，幾乎可以出現在任何產(chǎn)品中和任何時(shí)間上。

    裂紋產(chǎn)生的原因最主要是因為放熱收縮產(chǎn)生的熱應力所導致。對這點(diǎn)很多廠(chǎng)家也都有共識。但目前國內卻還難以找到較好的消除熱應力的方法。雖然適當地調整模具溫度和拉擠速度可能可以暫時(shí)緩和這一問(wèn)題，但是隨著(zhù)環(huán)境條件的變化以及某些無(wú)法確知的原因，裂紋又會(huì )重新出現�？赡苡袝r(shí)在非常正常的情況下會(huì )突然出現開(kāi)裂，令你防不勝防。

    為了克服這一問(wèn)題，中山紅祥玻璃鋼原材料經(jīng)銷(xiāo)部研制出了一種DP—防裂增亮粉。

    將其添加到樹(shù)脂配方中，可以大大地減少制品中裂紋的發(fā)生。只需添加少量(樹(shù)脂量的2％-5%)即有明顯的效果。由于添加量不大，對制品性能影響很小，對某些性能還能起到增強作用。除了能減少開(kāi)裂，它還具有增加制品表面的光澤，使制品的顏色更加均勻的優(yōu)點(diǎn)。在配方中加入這種組份，可以在很大程度上減少廢品率，使生產(chǎn)更加平穩順暢。

    DP—防裂增亮粉防止制品開(kāi)裂的機理如下：由于它不溶于樹(shù)脂，因此當它分散于樹(shù)脂中之后，就在樹(shù)脂連續相中形成大小約為50—100μm的分散球粒，在這些球粒中又分散有少量的液體樹(shù)脂。當對樹(shù)脂加熱時(shí)，連續相和分散相都發(fā)生膨脹。在加熱到120-140％時(shí)，樹(shù)脂開(kāi)始固化交聯(lián)并發(fā)生收縮，分散相球粒內的樹(shù)脂也發(fā)生交聯(lián)固化。但此時(shí)分散相球粒仍隨著(zhù)溫度升高而繼續膨脹。因此在分散相球粒和連續相的界面處就產(chǎn)生了應力和應變。隨著(zhù)溫度的繼續升高，連續相的固化交聯(lián)繼續發(fā)生并趨于完成，這一過(guò)程伴隨著(zhù)連續相的持續收縮。這樣在界面處就產(chǎn)生了更大的應力和應變。當這一應力和應變大到一定程度之后，分散相球粒內的已交聯(lián)的樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò )發(fā)生微裂紋并在球粒內擴展，從而使界面處的應力和應變得到釋放。通過(guò)這樣一種機理，防止了制品出現主骨架網(wǎng)絡(luò )的連續裂紋。

    以上簡(jiǎn)要討論了拉擠填料的選擇和兩種最棘手的工藝問(wèn)題。當然拉擠工藝中存在的問(wèn)題遠不止這些。對于出現的每種問(wèn)題，均需要拉擠廠(chǎng)、設備制造商和原材料供應商的密切協(xié)作，才有可能使問(wèn)題得到較好的解決，設備制造商和原材料供應商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力與售后服務(wù)能力對協(xié)助解決拉擠生產(chǎn)中出現的問(wèn)題是至關(guān)重要的。

1.表面液滴

   原因：制品固化不完全，纖維含量少，收縮大，制品表面與模壁產(chǎn)生較大空隙，未固化樹(shù)脂發(fā)生遷移。 

   措施：提高溫度或降低拉速，使其充分固化，這對厚壁制品來(lái)說(shuō)尤其重要，增加紗含量或添加低收縮劑，填料。 

2.表面起皮、破碎

   原因：表面富樹(shù)脂層過(guò)厚，在脫離點(diǎn)產(chǎn)生爬行蠕動(dòng)，凝膠時(shí)間與固化時(shí)間的差值過(guò)大，脫離點(diǎn)太超前于固化點(diǎn)。 

   措施：增加紗含量以增大模內壓力，調整引發(fā)系統，調整溫度。 

3.白粉

   原因：脫模效果差，模具內壁粘模，碎片堆積劃傷制品表面，模具內壁表面粗糙度值太高（制造原因或使用時(shí)劃傷、銹蝕。 

   措施：選用好的脫模劑，清理，修復或更換合格模具，停機片刻在重新啟動(dòng)，拉出粘模出的碎片，達到清理的目的。 

4.分型線(xiàn)明顯，分型線(xiàn)處磨損

   原因：模具制造尺寸精確度不夠，在合模時(shí)各模塊定位偏差大，分型線(xiàn)有粘模情況造成白線(xiàn)。 

措施：修復模具，拆開(kāi)模具重新組裝，停機片刻再重新啟動(dòng)。 

5.表面纖維外露，纖維起毛

   原因：此缺陷一般在只用纖維紗增強的制品如棒材上出現，可能的原因是纖維含量太高或模腔內壁粘有樹(shù)脂碎屑。 

   措施：降低纖維含量，暫停機后在重新開(kāi)機。 

6.不耐老化，易褪色

   原因：沒(méi)有添加光穩定劑和熱穩定劑，顏料耐光性差。 

   措施：添加抗老化劑，選用優(yōu)質(zhì)色糊。 

7.絕緣性差

   原因：樹(shù)脂、纖維的絕緣性較差，界面黏結性能較差。 

   措施：改進(jìn)原材料的選擇，使用偶聯(lián)劑以增強界面性能。 

8.強度不夠、力學(xué)性能差

   原因：原材料的力學(xué)性能指標較低，固化度不夠。 

   措施：選用優(yōu)質(zhì)原材料，如高強纖維，高強樹(shù)脂，合理控制工藝參數以保證固化度，進(jìn)行后固化處理。 

9.密集氣孔

   原因：原材料質(zhì)量較差，溫度控制不合理。 

   措施：選用好的愿材料，控制溫度不能太高。