1  前  言
        玻璃鋼復(fù)合夾芯板以其重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、耐腐蝕、保溫、隔音等特點(diǎn)在市場(chǎng)上得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。在國(guó)外，玻璃鋼復(fù)合夾芯板材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于集裝箱箱體板、高速列業(yè)內(nèi)飾板、建筑用模板、城市道路用隔音板等產(chǎn)品上。在國(guó)內(nèi)，玻璃鋼復(fù)合夾芯板制品也日益增多，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
       夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)分干法成型和濕法成型兩種。干法成型是先將蜂窩夾芯和面板做好，然后再將它們粘接成夾層結(jié)構(gòu)；濕法成型是面板和蜂窩夾芯均處于未固化狀態(tài)，在模具上一次膠接成型，固化，脫模后修整成產(chǎn)品。在國(guó)外部分國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了玻璃鋼復(fù)合夾芯板的規(guī)模化制造工藝，主要是濕法連續(xù)固化成型，自動(dòng)化程度很高，大大降低了生產(chǎn)成本。國(guó)內(nèi)玻璃鋼復(fù)合夾芯板的生產(chǎn)則以手工為主，夾芯板的生產(chǎn)存在質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等一系列問(wèn)題，復(fù)合材料不能發(fā)揮最大的效率，造成資源浪費(fèi)，由此造成夾芯板的成本偏高，影響了夾芯板的推廣應(yīng)用。我們通過(guò)大量試驗(yàn)研究，首次獨(dú)創(chuàng)性地采用拉擠工藝連續(xù)成型玻璃鋼夾芯板材，解決了集模具、材料、配方、工藝于一體的塑料蜂窩玻璃鋼夾芯板材制造技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了該類產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)，工藝流程如圖1所示。
            
2  工藝研究
       在夾芯板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們采用熱固性玻璃鋼作為面板，以氈和布為增強(qiáng)材料，芯材則采用了熱塑性聚丙烯塑料蜂窩，該蜂窩結(jié)構(gòu)硬挺，不易變型，整體操作性強(qiáng)，且抗壓抗剪能力較強(qiáng)，經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)研究我們成功實(shí)現(xiàn)了這種復(fù)合結(jié)構(gòu)制品的連續(xù)拉擠成型工藝。
       2.1  夾芯板低溫拉擠成型技術(shù)研究
       2.1.1  低溫固化體系的研究
       在樹(shù)脂體系一定的情況下，成型過(guò)程的放熱性況與選用的引發(fā)劑體系和成型溫度有直接關(guān)系。聚丙烯塑料蜂窩的熔點(diǎn)在160度左右，而普通拉擠成型工藝的成型溫度在135~165度，放熱峰溫度達(dá)到180度以上，因此尋找半衰期合適并調(diào)節(jié)引發(fā)劑用量，使其在成型溫度下的放熱峰溫度在140~150度。且滿足連續(xù)成型的引發(fā)體系成為本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵之一。
       普通拉擠成型工藝所用的引發(fā)劑多為高溫引發(fā)劑，表1列出了常用的高溫引發(fā)劑。
        
       由表1可見(jiàn)，常用的樹(shù)脂引發(fā)體系在反應(yīng)過(guò)程中放熱蜂溫度比較高，均超過(guò)160度，不能滿足夾芯板連續(xù)成型的要求。因此，必須全部選用或者部分選用10h半衰期溫度低的引發(fā)體系作為夾芯板連續(xù)成型的引發(fā)體系。表2列出了采用的低溫引發(fā)劑。
       
       由表2可以看出，單純使用低溫引發(fā)體系不能降低放熱峰溫度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)放熱峰溫度為140~150度的指標(biāo)。為此，項(xiàng)目組決定對(duì)上述高溫和低溫引發(fā)劑進(jìn)行復(fù)合來(lái)解決此問(wèn)題，具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
      
      試驗(yàn)表明，選用復(fù)合引發(fā)體系即能加快固化速度，又能降低放熱峰溫度，能夠滿足拉擠成型的工藝要求。通過(guò)上述試驗(yàn)，初步確定選擇引發(fā)體系為低溫引發(fā)劑PX-16與中溫引發(fā)劑T21以1：1復(fù)合，用量為樹(shù)脂用量的2%做為低溫快速成型拉擠夾芯板的引發(fā)劑體系。
       2.1.2  低溫固化體系內(nèi)脫模的研究
      為實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)程中的脫模，在配方體系中必須添加內(nèi)脫模劑。做為內(nèi)脫模劑應(yīng)該滿足如下要求：①在加工過(guò)程中必須是相容的；②對(duì)最終產(chǎn)品的物理性能不應(yīng)產(chǎn)生有害影響；③不會(huì)產(chǎn)生不希望的色澤或顏色的漂移；④便于加入到樹(shù)脂糊的混合操作。
       在連續(xù)成型工藝中，主要采用硬脂酸金屬鹽和脫模油作為內(nèi)脫模劑，表4列出了硬脂酸鹽的熔點(diǎn)及松密度。
     
      這些內(nèi)脫模劑在受熱時(shí)會(huì)熔化，作為第二相遷移到模具的表面上，從而實(shí)現(xiàn)防止樹(shù)脂對(duì)模具表面粘結(jié)的功能。從這種意義上講，所選用的內(nèi)脫模劑的熔點(diǎn)最好剛剛低于固化溫度，這樣可使固化前由于脫模劑過(guò)早融化而造成的產(chǎn)品粘接在模具表面的可能性減小。從上表可以看出，只有硬脂酸的熔點(diǎn)在90度以下，可以考慮作拉擠成型夾芯板材的內(nèi)脫模劑，因此選用了硬脂酸和脫模油復(fù)合脫模體系。
       由于硬脂酸的狀態(tài)為片狀固體，在使用過(guò)程中存在著分散不均勻、易于漂浮在樹(shù)脂糊表面的問(wèn)題。為此，項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)硬脂酸進(jìn)行處理，與不飽和聚酯樹(shù)脂混合后經(jīng)過(guò)三輥磨研后使用，解決了脫模劑與樹(shù)脂體系的相分離問(wèn)題，獲得了良好的使用效果。
       2.2  夾芯板面與芯材的粘接技術(shù)研究
       夾芯板材在生產(chǎn)過(guò)程中，面板與芯板的粘接強(qiáng)度將直接影響整個(gè)板材的性能。面板對(duì)芯材具有保護(hù)作用，使其避免受機(jī)械損傷，防止風(fēng)化，隔離水與蒸汽，且防火，防腐蝕等；而芯材的作用則是將兩個(gè)面板連接成整體，共同承受荷載，同時(shí)還具有絕熱、隔音等作用。由于該類夾芯板面板和芯層材料性質(zhì)完全不同，二者直接粘結(jié)強(qiáng)度較差，因此粘結(jié)強(qiáng)度的提高是非常關(guān)鍵的問(wèn)題。通過(guò)以下途徑和方法，在提高界面粘結(jié)強(qiáng)度方面取得了較好的效果；
      (1)PP蜂窩表面預(yù)處理
      將PP蜂窩直接使用在拉擠工藝中，由于二者之間界面粘附力低且有效粘結(jié)面積太小，致使與玻璃鋼面板粘結(jié)效果非常差。通過(guò)熱熔方法將PP蜂窩斷面熔融后，與一層高強(qiáng)無(wú)紡布復(fù)合粘結(jié)，使聚丙烯熱熔液浸入高強(qiáng)無(wú)紡布，粘結(jié)成為一個(gè)整體，從而大大增加有效粘結(jié)面積，達(dá)到增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度的作用。
      (2)拉擠成型的壓力控制
      在拉擠成型工藝中，由于浸膠的布層、氈層連同蜂窩芯材要通過(guò)一個(gè)固定型腔尺寸的模具固化成型，只要蜂窩兩面增強(qiáng)層的層數(shù)設(shè)計(jì)合理，即可保證產(chǎn)品在成型過(guò)程中得到一定的成型壓力，使膠液能夠滲透到蜂窩內(nèi)部，使粘接強(qiáng)度提高，保證了界面的粘結(jié)效果，避免界面分層或粘結(jié)不實(shí)等缺陷，有效克服了手糊夾芯板面板與芯材的界面粘接效果差的問(wèn)題。
      (3)通過(guò)合理選用樹(shù)脂體系，進(jìn)一步提高粘附力
      夾芯板界面粘結(jié)強(qiáng)度與基體樹(shù)脂的粘附力也有很大關(guān)系，在成型過(guò)程中選用力學(xué)性能優(yōu)異的乙烯基酯樹(shù)脂后，大大提高了界面粘結(jié)強(qiáng)度。
3 在線全過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)
      制造過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)是一種既包括生產(chǎn)技術(shù)，又包括生產(chǎn)質(zhì)量管理的系統(tǒng)工程。實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的質(zhì)量控制其內(nèi)涵包括兩個(gè)方面，①要保證優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量；②要保證穩(wěn)定不變的工藝條件，得到分散度極小的均一產(chǎn)品質(zhì)量。
       制造過(guò)程質(zhì)量控制不僅要靠生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、工藝參數(shù)的在線控制、生產(chǎn)工藝參數(shù)對(duì)工藝效果的模似優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且還必須盡可能控制過(guò)程的智能化，這是目前質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。
      為了保證產(chǎn)品在線生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，項(xiàng)目組在夾芯板各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)控制都進(jìn)行了細(xì)致的研究：
      (1)增強(qiáng)氈材的浸漬
      在夾芯板材生產(chǎn)中應(yīng)用的增強(qiáng)材料是連續(xù)狀狀的織物，如連續(xù)氈、方格布、表面氈等，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是加強(qiáng)芯層與面層的粘結(jié)效果，對(duì)于增強(qiáng)氈材的浸漬效果就提出較高的要求。傳統(tǒng)的采用膠槽中固定的壓桿進(jìn)行浸漬的方法證實(shí)不適用于夾芯板的生產(chǎn)。這種方法在纖維浸漬中使用較多，但在氈材的浸漬上，由于不能使氈材有幅寬方向受到均勻的牽引，易導(dǎo)致氈材發(fā)生嚴(yán)重的變形，即縱向拉伸，模向縮小的現(xiàn)象，從而極大降低材料的性能和表觀質(zhì)量。因?yàn)檫@種變形對(duì)材料強(qiáng)度的削弱，還會(huì)造成頻頻的中斷，影響連續(xù)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此，項(xiàng)目組針對(duì)增強(qiáng)材料的這種特點(diǎn)，借鑒了纏繞工藝的浸膠型式，設(shè)計(jì)了可靈活調(diào)節(jié)氈材輸送張力，并能夠有效控制含膠量的一系列膠輥，很大程度上保證了增強(qiáng)氈材的順利送料，減少了氈材打折現(xiàn)象，有效提高了產(chǎn)品表觀質(zhì)量和綜合性能。
      (2)膠液回流及儲(chǔ)存裝置設(shè)計(jì)
      夾芯板所用的夾芯層，其主要原料為聚丙稀，聚丙稀是一種熱塑性塑料，溶點(diǎn)為164~170度。為避免夾芯材料在模具固化過(guò)程中固化放熱量過(guò)高而產(chǎn)生熔融，影響產(chǎn)品整體強(qiáng)度，項(xiàng)目組在產(chǎn)品的固化體系設(shè)計(jì)上，通過(guò)優(yōu)化組合，采用了低溫的復(fù)合引發(fā)體系。在滿足以上要求的同時(shí)，也帶來(lái)一定的隱患，即對(duì)于連續(xù)化工藝來(lái)說(shuō)，該體系的常溫存放時(shí)間將會(huì)因此而縮短，使膠槽易存在頻繁凝膠的危險(xiǎn)。為解決這一矛盾，項(xiàng)目組改進(jìn)了傳統(tǒng)拉擠浸膠方式，在膠液回流段和膠液儲(chǔ)存段大膽使用了雙層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用冷卻水循環(huán)冷卻回流膠液和膠槽內(nèi)的膠液，從而使該體系的存放時(shí)間大大延長(zhǎng)，圓滿解決了生產(chǎn)和工藝的矛盾。
      
   
4  結(jié)束語(yǔ)
       手糊成型由于受到人員操作水平及模具質(zhì)量的制約，在成型過(guò)程中易出現(xiàn)粘結(jié)不實(shí)的現(xiàn)象，造成質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳，產(chǎn)品局部強(qiáng)度底，但采用拉擠成型則很好的解決了這一問(wèn)題，該工藝過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且生產(chǎn)過(guò)程中基本不產(chǎn)生邊角廢料，原材料有效利用率高。解決了以往夾芯板的生產(chǎn)存在質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等一系列問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了夾芯板的規(guī)?；a(chǎn)以及玻璃鋼夾芯板的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本制造。