1  前  言
        玻璃鋼復合夾芯板以其重量輕、強度高、剛性好、耐腐蝕、保溫、隔音等特點在市場上得到越來越廣泛的關注。在國外，玻璃鋼復合夾芯板材已經(jīng)廣泛應用于集裝箱箱體板、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。在國內(nèi)，玻璃鋼復合夾芯板制品也日益增多，具有可觀的經(jīng)濟效益。
       夾層結構制造技術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構；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。在國外部分國家已經(jīng)實現(xiàn)了玻璃鋼復合夾芯板的規(guī)?；圃?a href="http://m.shijieche.cn/tech/" target="_blank">工藝，主要是濕法連續(xù)固化成型，自動化程度很高，大大降低了生產(chǎn)成本。國內(nèi)玻璃鋼復合夾芯板的生產(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)效率低等一系列問題，復合材料不能發(fā)揮最大的效率，造成資源浪費，由此造成夾芯板的成本偏高，影響了夾芯板的推廣應用。我們通過大量試驗研究，首次獨創(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問題，實現(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
       在夾芯板的結構設計中，我們采用熱固性玻璃鋼作為面板，以氈和布為增強材料，芯材則采用了熱塑性聚丙烯塑料蜂窩，該蜂窩結構硬挺，不易變型，整體操作性強，且抗壓抗剪能力較強，經(jīng)過一系列的試驗研究我們成功實現(xiàn)了這種復合結構制品的連續(xù)拉擠成型工藝。
       2.1  夾芯板低溫拉擠成型技術研究
       2.1.1  低溫固化體系的研究
       在樹脂體系一定的情況下，成型過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系。聚丙烯塑料蜂窩的熔點在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)體系成為本項目的技術關鍵之一。
       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，常用的樹脂引發(fā)體系在反應過程中放熱蜂溫度比較高，均超過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，無法實現(xiàn)放熱峰溫度為140~150度的指標。為此，項目組決定對上述高溫和低溫引發(fā)劑進行復合來解決此問題，具體測試數(shù)據(jù)見表3。
      
      試驗表明，選用復合引發(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。通過上述試驗，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復合，用量為樹脂用量的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
      為實現(xiàn)連續(xù)過程中的脫模，在配方體系中必須添加內(nèi)脫模劑。做為內(nèi)脫模劑應該滿足如下要求：①在加工過程中必須是相容的；②對最終產(chǎn)品的物理性能不應產(chǎn)生有害影響；③不會產(chǎn)生不希望的色澤或顏色的漂移；④便于加入到樹脂糊的混合操作。
       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及松密度。
     
      這些內(nèi)脫模劑在受熱時會熔化，作為第二相遷移到模具的表面上，從而實現(xiàn)防止樹脂對模具表面粘結的功能。從這種意義上講，所選用的內(nèi)脫模劑的熔點最好剛剛低于固化溫度，這樣可使固化前由于脫模劑過早融化而造成的產(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合脫模體系。
       由于硬脂酸的狀態(tài)為片狀固體，在使用過程中存在著分散不均勻、易于漂浮在樹脂糊表面的問題。為此，項目組通過對硬脂酸進行處理，與不飽和聚酯樹脂混合后經(jīng)過三輥磨研后使用，解決了脫模劑與樹脂體系的相分離問題，獲得了良好的使用效果。
       2.2  夾芯板面與芯材的粘接技術研究
       夾芯板材在生產(chǎn)過程中，面板與芯板的粘接強度將直接影響整個板材的性能。面板對芯材具有保護作用，使其避免受機械損傷，防止風化，隔離水與蒸汽，且防火，防腐蝕等；而芯材的作用則是將兩個面板連接成整體，共同承受荷載，同時還具有絕熱、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，二者直接粘結強度較差，因此粘結強度的提高是非常關鍵的問題。通過以下途徑和方法，在提高界面粘結強度方面取得了較好的效果；
      (1)PP蜂窩表面預處理
      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面積太小，致使與玻璃鋼面板粘結效果非常差。通過熱熔方法將PP蜂窩斷面熔融后，與一層高強無紡布復合粘結，使聚丙烯熱熔液浸入高強無紡布，粘結成為一個整體，從而大大增加有效粘結面積，達到增強粘結強度的作用。
      (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一個固定型腔尺寸的模具固化成型，只要蜂窩兩面增強層的層數(shù)設計合理，即可保證產(chǎn)品在成型過程中得到一定的成型壓力，使膠液能夠滲透到蜂窩內(nèi)部，使粘接強度提高，保證了界面的粘結效果，避免界面分層或粘結不實等缺陷，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題。
      (3)通過合理選用樹脂體系，進一步提高粘附力
      夾芯板界面粘結強度與基體樹脂的粘附力也有很大關系，在成型過程中選用力學性能優(yōu)異的乙烯基酯樹脂后，大大提高了界面粘結強度。
3 在線全過程質(zhì)量控制技術
      制造過程質(zhì)量控制技術是一種既包括生產(chǎn)技術，又包括生產(chǎn)質(zhì)量管理的系統(tǒng)工程。實現(xiàn)制造過程的質(zhì)量控制其內(nèi)涵包括兩個方面，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。
       制造過程質(zhì)量控制不僅要靠生產(chǎn)過程的自動化、工藝參數(shù)的在線控制、生產(chǎn)工藝參數(shù)對工藝效果的模似優(yōu)化來實現(xiàn)，而且還必須盡可能控制過程的智能化，這是目前質(zhì)量控制技術發(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，項目組在夾芯板各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)控制都進行了細致的研究：
      (1)增強氈材的浸漬
      在夾芯板材生產(chǎn)中應用的增強材料是連續(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，尤其是加強芯層與面層的粘結效果，對于增強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行浸漬的方法證實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，易導致氈材發(fā)生嚴重的變形，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。因為這種變形對材料強度的削弱，還會造成頻頻的中斷，影響連續(xù)生產(chǎn)的順利進行。因此，項目組針對增強材料的這種特點，借鑒了纏繞工藝的浸膠型式，設計了可靈活調(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)膠液回流及儲存裝置設計
      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，溶點為164~170度。為避免夾芯材料在模具固化過程中固化放熱量過高而產(chǎn)生熔融，影響產(chǎn)品整體強度，項目組在產(chǎn)品的固化體系設計上，通過優(yōu)化組合，采用了低溫的復合引發(fā)體系。在滿足以上要求的同時，也帶來一定的隱患，即對于連續(xù)化工藝來說，該體系的常溫存放時間將會因此而縮短，使膠槽易存在頻繁凝膠的危險。為解決這一矛盾，項目組改進了傳統(tǒng)拉擠浸膠方式，在膠液回流段和膠液儲存段大膽使用了雙層結構的設計，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間大大延長，圓滿解決了生產(chǎn)和工藝的矛盾。
      
   
4  結束語
       手糊成型由于受到人員操作水平及模具質(zhì)量的制約，在成型過程中易出現(xiàn)粘結不實的現(xiàn)象，造成質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳，產(chǎn)品局部強度底，但采用拉擠成型則很好的解決了這一問題，該工藝過程容易實現(xiàn)自動化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且生產(chǎn)過程中基本不產(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)效率低等一系列問題，實現(xiàn)了夾芯板的規(guī)模化生產(chǎn)以及玻璃鋼夾芯板的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本制造。