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環(huán)氧引拔成型制品的設計及原理

時間:2014-01-20 08:36來源:未知 作者:admin 點擊:
引拔是將組合原料通過黏合、成型和固化工序牽引出連續(xù)長度的增強塑料型材的制造方法。因此引拔成型制品要考慮構成制品的材質以滿足性能的要求;要考慮制作工藝需要的各種工藝

引拔是將組合原料通過黏合、成型和固化工序牽引出連續(xù)長度的增強塑料型材的制造方法。因此引拔成型制品要考慮構成制品的材質以滿足性能的要求;要考慮制作工藝需要的各種工藝適應性如模具和引拔設備的設計工藝參數。如固化時間和引拔速度有密切關系,固化溫度與模具和引拔設備和加熱方式有密切關系等。

膠黏劑的黏度在2000mPa·s以下易與浸透玻璃紗和填料以及排除空氣,以200~1200mPa·s最佳。因為太黏不利于浸潤滲透玻璃紗和填料機排除膠內的空氣,太稀則容易滴膠及流失而不利掛膠,使產品缺膠形成白斑等,膠的凝膠時間和固化時間要快,一旦進入模具就可以很快凝膠成型,使之在模具內初規(guī)劃成型或全固化成型。所以控制在130~150℃以及2~6min內。當然在引拔機上離開模具之后有的可采用紅外線補充固化,則可允許稍長些。但固化快慢影響引拔速度和產量、固化完全與否影響產品的質量,特別是機械強度和介電性能,也影響產品脫模。膠的使用期要在8h以上,不應在浸膠槽中發(fā)生凝膠或變稠至不能浸透玻璃紗的現象。所以在引拔過程中現配現用,是浸膠槽內停留時間恰當,這是選擇叫奶奶級體系要注意的,膠的放熱峰的溫度一般不超過固化溫度20℃以上,以免固化過程中由于局部過熱引起內應力造成產品開裂等。膠的固化收縮率要低于6%,甚至更低以便精確設計模具,保證外形尺寸的精確度和有利于脫模而防止卡住。因此不論選用環(huán)氧體系還是聚酯體系,這些工藝因素都是作為引拔成型制品的膠黏劑所必須考慮的因素,也是設計膠的配方時必須考慮的。

引拔制品的性能取決于兩個主要成分:一是膠黏劑;二是增強材料。一般環(huán)氧樹脂體系作膠黏劑,其綜合性能優(yōu)于聚酯樹脂,但在產量即引拔速度上要低得多。所以電工產品作為主要絕緣性能用的制品如合成絕緣子芯棒,引拔槽鍥等均選用環(huán)氧樹脂體系。而作電工產品絕緣結構件則可以選用聚酯樹脂體系一般用低黏度雙酚A環(huán)氧樹脂及液體酸酐相配合,耐熱性能高的則可以加入線型酚醛樹脂以提高耐熱性,也可采用耐熱性較好的液體酸酐,如甲基納狄克酸酐。由于環(huán)氧酸酐體系的固化溫度高,固化時間長,必須用促進劑來調節(jié)達到上述工藝要求。國外有采用液體胺來固化環(huán)氧體系的,也可用咪唑來固化環(huán)氧體系來做引拔成型制品。引拔用的增強材料一般都用玻璃纖維,要求有較高的被浸透能力,采用無堿無捻粗紗,并應用硅烷偶聯劑處理,其規(guī)格可用Tex2400Tex4800玻璃紗按產品截面為(0.2~0.3)支/mm2來計算所用玻璃紗,控制允許的紗錠數量來生產棒狀及異形狀的引拔成型制品,如引拔棒、引拔槽鍥。填料可根據引拔成型制品的性能需要適當加入,如為了阻燃可加氫氧化鋁等,但必須使膠黏劑和填料(包括玻璃紗增強材料)質量比在(65:35~80:20)范圍內。填料太多影響力學性能和介電性能,填料太少也影響力學性能,特別是對拉伸、彎曲強度的影響,但對介電性能有利。制造各種顏色的槽鍥時,必須添加顏料(染料)。顏料(染料)對樹脂有阻聚或加聚作用。例如酞青藍,群青對樹脂有加速聚合作用,樹脂在 很短時間內即黏膠;而酸性金黃顏料則有阻聚作用,使引拔出的槽鍥固化不完全,強度不高。因此,在選用顏料(或染料)時應注意到此點。由于引拔成型制品是通過模具來確定形狀,因此脫模問題甚為重要,正確選用脫模劑是關鍵。目的是使引拔制品順利地從模具中脫出來而不影響產品的外觀和質量。內脫模劑用量在1%~3%,以不影響產品的性能為前提,能順利脫模則加入量越少越好。連續(xù)引拔和固化用的模具一般由鎢鉻錳硬質鋼制成,并研磨拋光鍍鉻,以減小摩擦系數,改善脫模。模具長一般為80~120cm,模具的作用時實現柸料的壓實、成型和固化。模具截面尺寸應考慮樹脂的成型收縮率,模具長度與固化速度、模具溫度、制品尺寸、引拔速度、增強材料性質等。

固化成型工序主要掌握成型溫度、模具溫度分布、物料通過模具的時間。預浸料穿過模具時產生的一系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化,迄今仍不清楚。模具分成三個區(qū)域,即預熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)。增強材料以等速穿過模具,而樹脂則不同,在模具入口處樹脂的行為近似牛頓流體,樹脂與模具內壁表面處的黏滯阻力減緩了樹脂的前進速度,并隨離模具內表面距離的增加,逐漸恢復到與纖維相當的水平。預浸料在前進過程中,樹脂受熱發(fā)生交聯反應同時也受熱降低黏度,物理變化和化學變化交織在一起,但最初受熱降低黏度有利于浸潤增強材料,而進一步受熱則交聯使分子增大而成凝膠狀態(tài),有利于成型。在固化區(qū)逐漸變硬、收縮并于模具脫離,樹脂與纖維一起一相同的速度均勻向前移動,并保證出模時達到規(guī)定的固化度。固化溫度通常大于膠液放熱峰的峰值,并使溫度、凝膠時間和牽引速度相匹配。預熱區(qū)溫度應較低,溫度分布的控制應使固化放熱峰出現在模具中部靠后,脫離點控制在模具中部。三段的溫度差控制在20~30℃,溫度梯度不宜過大,還應考慮更換反應放熱的影響。通常模具內區(qū)域分別用三對加熱系統(tǒng)來控制溫度。

牽引力是保證制品順利出模的關鍵,牽引力的大小取決于產品與模具間的界面剪應力。剪應力隨牽引速度的增加而降低,并在模具入口處、中部和出口吃出現三個峰值。入口處的峰值是由該處樹脂的黏滯阻力產生的,其大小取決于樹脂黏性流體的性質、入口處溫度、填料含量、截面的形狀。在模具內樹脂黏度隨溫度升高而降低,剪應力下降。隨著固化反應的進行,黏度及剪應力增加。第二個峰值與脫離點相對應,并隨牽引速度增加而大幅度降低。第三個峰值在出口處,是制品固化后與模具內壁摩擦而產生的,其值較小。牽引力在工藝控制中很重要,要使制品表面光潔,則要求脫離點處剪應力(第二個峰值)要小,并且今早脫離模具。牽引力的變化反映了制品在模具中的反應狀態(tài),并于纖維含量、制品形狀和尺寸、脫模劑、溫度、引拔速度有關。一般制品牽引力為2~3t,特殊制品也不超過5t。

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