注射成型工藝講解

1、復合資料電纜芯棒拉擠專用設施RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司2012年5月8日復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司1概括跟著全世界經(jīng)濟迅速增添，對電力需求也在不停地爬升，要求線路的傳輸容量愈來愈大，對高性能傳輸導線的需求愈來愈急迫。近些年，中國和美國有關公司著手研發(fā)復合資料芯導線，稱之為ACCC/TW（AluminumConductorCompositeCore/TrapezoidalWire），圖-1和圖-2為該導線照片與剖視圖。復合資料芯是由碳纖維、玻璃纖維以及環(huán)氧樹脂固化基體組成，生產(chǎn)工藝為傳統(tǒng)的拉擠技術與設施。A

2、CCC/TW復合資料芯導線與傳統(tǒng)導線對比強度高、線損低、弧垂小、耐高溫、截流量大、質量輕、耐腐化等長處，是實現(xiàn)電力傳輸?shù)墓?jié)能、環(huán)保與安全的有效門路。使用這種導線代替老線路能夠在不改變線路走廊用地和塔架等條件下擴容50%左右，同時，除去了傳統(tǒng)導線因為鋼芯帶來的線路6%的磁電熱效應消耗。所以，在輸電線路中推行應用新式復合資料芯導線擁有重要的經(jīng)濟與社會效益。圖-1美國CTC公司ACCC/TW導線照片圖-2ACCC/TW導剖視圖2傳統(tǒng)架空導線復合資料芯棒生產(chǎn)中存在的問題當前，中國和美國的有關公司生產(chǎn)ACCC/TW導線復合資料芯棒，依舊是傳統(tǒng)的復合資料材FRP（FiberReinforcedPlasti

3、c）生產(chǎn)工藝，主要特色是開放式膠槽。生產(chǎn)工藝過程為：紗架、集紗、除濕、開放膠槽浸膠、預成形（選項）、模具熱固化、后固化、牽引、收卷。在FRP的連續(xù)拉擠成形工藝中，多采納不飽和聚酯樹脂，這種樹脂的固化特色：第1頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司擁有引起活化能低、引起溫度低、縮短率大，這些特色特別合適FRP連續(xù)拉擠成形工藝。而ACCC/TW導線復合資料芯棒采納環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的固化劑一般為酸酐類和胺類，這種固化劑引起活化能較高，需要汲取許多的熱能才能達到凝膠固化的程度，所以固化速度較慢；此外，因為樹脂分子中環(huán)氧基是開環(huán)聚合反響

4、，沒有揮發(fā)性副產(chǎn)物放出，環(huán)氧樹脂固化基體的縮短率顯然小，環(huán)氧樹脂固化縮短率僅1%-2%，而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%。環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的這兩個特色加之開放式膠槽，使得ACCC/TW導線復合資料芯棒的連續(xù)生產(chǎn)存在很多問題，甚至某些要點性能參數(shù)不達標。下邊簡單解析一下，環(huán)氧樹脂固化系統(tǒng)的這兩個特色及開放式膠槽，給我們帶來的麻煩和問題：2.1固化速度慢帶來的麻煩和問題環(huán)氧樹脂系統(tǒng)固化速度慢影響生產(chǎn)效率，要提高生產(chǎn)效率可由3個方面下手，如合適提高固化溫度、加長固化模具、增添促使劑。1）提高溫度對環(huán)氧樹脂固化溫度而言，模具固化點地點的溫度一般設定在Tg溫度鄰近，溫度再高一點會加速固化速度，但過高會影響樹

5、脂固化基體的力學性能。2）加長固化模具傳統(tǒng)設施拉擠工藝中，模具長度在400mm900mm。針對環(huán)氧樹脂基導線芯棒的拉擠生產(chǎn)而言，其使用模具的長度在1200mm1500mm時，最正確性能與速度聯(lián)合點可以達到1000mm/min以上，但制造這樣的模具難度大。3）增添促使劑增添促使劑的比率確實有助于固化速度，但它也同時造成了膠的操作期的縮短，使膠槽里的膠黏度很快變大，影響纖維浸膠質量。為了更好照料操作期，促使劑的比率要合適，所以，環(huán)氧樹脂系統(tǒng)固化速度不一樣意太高。2.2固化基體縮短率低帶來的麻煩和問題環(huán)氧樹脂固化基體縮短率為1%-2%，不飽和聚酯樹脂為7%-8%，相對而言前者拉擠固化時模具內(nèi)部壓強要

6、大大高于后者，所以，給環(huán)氧樹脂拉擠帶來兩個麻煩：1）模具內(nèi)壓對固化物表面影響因為環(huán)氧樹脂拉擠固化工藝模具內(nèi)部壓力大，造成環(huán)氧樹脂凝膠固化區(qū)與模具內(nèi)表第2頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司面的摩擦力加大，這就要求凝膠狀態(tài)轉變至固化狀態(tài)的環(huán)氧樹脂基體擁有足夠的抗剪切能力，不然，在模具的這一地區(qū)環(huán)氧樹脂固化物簡單脫皮起粉末，嚴重時會造成堵模。2）模具內(nèi)壓對模具鍍層影響原理同上，因為摩擦力大，模具內(nèi)表面鍍層簡單磨損、零落。從當前使用狀況看，現(xiàn)有模具對環(huán)氧樹脂芯棒的拉擠生產(chǎn)不是很理想，鍍鉻層特別簡單零落。2.3開放式膠槽帶來的麻煩和問題傳統(tǒng)拉

7、擠工藝中膠槽為開放式，或許說加強纖維的浸膠是在大氣環(huán)境中達成的，這種浸膠方式對環(huán)氧樹脂拉擠而言有以下麻煩和問題：1）膠槽容積膠槽容積的大小直接影響著膠液質量和操作期，從成效來講膠槽容積越小越有益于膠液的質量，但會增添增添膠液的次數(shù)，加大操作工人勞動量和犯錯的機率；假如膠槽過大會致使膠液粘度跟著時間而加大，從而影響纖維的浸膠質量以致芯棒的性能，同時也會造成模具內(nèi)的樹脂凝膠點前移，嚴重時會堵模。2）膠液回流開放式膠槽產(chǎn)生回流是不行防止的現(xiàn)象。浸了膠的纖維進入模具內(nèi)必然被擠壓出一部分膠液返回膠槽（或浪費掉，該部分膠液占用較量的70%以上），從模具口返回到膠槽的那部分膠液因為已被熱模具加熱，其溫度比膠

8、槽內(nèi)的膠液溫度要高，這樣周而復始，膠槽內(nèi)的膠整體上溫度會高升些，這也致使膠液的操作期縮短，膠液黏度加大，影響浸膠質量，從而影響芯棒的性能。3）纖維雜質架空導線復合資料芯棒的加強纖維有碳纖維和玻璃纖維，碳纖維在中心主要起擔當載荷的目的，玻璃纖維在表層主要起絕緣作用，構造拜見圖-2。在浸膠過程中，碳纖維和玻璃纖維在各自的膠槽內(nèi)和回流膠中存有少量含量的纖維雜質，在辦理回流時或將纖維雜質濾掉二次使用回流膠液，或將兩種回流膠液直接用于碳纖膠槽（這樣不影響絕緣性能），回流的再次使用更為嚴重地影響膠液的質量和操作期。產(chǎn)生纖維雜質的主要原因是膠槽內(nèi)的排紗器和旋轉壓膠輥，再好的纖維也會有少量毛絮，這些毛絮絕大多

9、數(shù)被膠液粘在旋轉壓滾上越積越多，給操作人員帶來麻煩，不當心也會釀成斷紗停機的事故。4）影響Tg架空導線復合資料芯棒的一個核心指標是耐熱性能，既玻璃化轉變溫度（Tg）的高第3頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司低。當前，國內(nèi)研發(fā)單位所采納的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)配方眾多，有進口、國產(chǎn)，各家配方特征與性能各有不一樣。大多數(shù)派方的Tg或多或少遇到開放式膠槽的影響，詳細表現(xiàn)是隨生產(chǎn)時間的持續(xù)，芯棒的Tg前高后低，有時低到不行接受程度。3精細注膠拉擠芯棒生產(chǎn)工藝與設施上述傳統(tǒng)芯棒生產(chǎn)設施存在的問題，有些經(jīng)過樹脂配方和構造設計調(diào)整能夠解決，如芯棒表面不圓滑

10、起粉末、構造性力學性能差等問題；而其余的問題均與設施的膠槽有關，所以，解決問題的要點也要從膠槽開始。綜合來看，傳統(tǒng)拉擠工藝中的膠槽跟著時間延伸致使環(huán)氧樹脂膠質量愈來愈差，換言之，環(huán)氧樹脂膠愈來愈不新鮮，影響芯棒質量；另一方面膠槽的排紗器、壓膠輥嚴重損害玻纖和碳纖，使毛絮零落到膠液中，并卻大批紗線被壓膠輥環(huán)繞造成麻煩。既然膠槽帶來這么多問題和麻煩，干脆就不使用膠槽，這一點也正是本工藝設施的核心之處，即采納RTM連續(xù)注膠拉擠（RTM-P，ResinTransferMolding-Pultrusion）方式，這種方法不單能夠保持膠的隨時新鮮，又不損害纖維紗線。所以將設施命名為：“精細連續(xù)注膠拉擠芯棒

11、生產(chǎn)設施”。3.1精細注膠拉擠芯棒生產(chǎn)工藝就當前來看，RTM連續(xù)注膠拉擠架空導線復合資料芯棒生產(chǎn)工藝，在該行業(yè)內(nèi)都將是一次革命性的改良。核心技術是“取掉傳統(tǒng)膠槽，采納精細連續(xù)注膠”。1）工藝過程碳纖維和玻璃纖維在牽引裝置的作用下，紗線束經(jīng)過集紗器、除濕箱，進入密閉浸膠裝置，裝置內(nèi)有兩個獨立通道，一個走碳纖，一個走玻纖，浸好膠后經(jīng)過預成型再直接進入與裝置相同密閉相連的固化模具中熱固化定型，定型的芯棒從固化模具出來后進入后固化箱，而后由牽引機導出輸送給收卷機。這就是無膠槽精細連續(xù)注膠的基本過程。此外，獨自解說一下密閉浸膠裝置工作過程：密閉浸膠裝置內(nèi)的膠液供應，是由一臺精密自動控制的連續(xù)注膠機實現(xiàn)，

12、保障裝置內(nèi)的膠液及時新鮮豐裕。圖-3為無膠槽RTM-P連續(xù)注膠拉擠芯棒生產(chǎn)工藝流程圖。2）精細連續(xù)注膠原理碳纖維和玻璃纖維（或布帶或編織層）經(jīng)過各自通道進入關閉式浸膠裝置，浸膠后由預成形機構將碳纖維和玻璃纖維按設計要求定位，而后進入固化模具成型。為了第4頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司使關閉式浸膠裝置內(nèi)的碳纖維、玻璃纖維（或編織層或布帶）有更好的浸潤成效，RTM精細連續(xù)注膠機將膠液注入關閉式浸膠裝置以行進行膠液加熱，這樣膠液黏度會大大降低有益于浸潤紗線。同時，因為膠液處于較高的溫度，進入固化模具后有助于快速平均固化；此外，要保持關

13、閉式浸膠裝置內(nèi)的膠液及時豐裕，RTM精細連續(xù)注膠機采納自動均衡壓力注膠，這樣既保障了膠液豐裕，又增添了纖維紗線的浸潤成效。采納RTM-P連續(xù)注膠拉擠工藝對布帶或纖維編織包敷層的實現(xiàn)更為簡單，拋棄了傳統(tǒng)編織浸膠方式，大大減便工藝過程、提高工作效率。功能原理圖拜見圖-4、-5、-6。圖-3無膠槽RTM-P連續(xù)注膠拉擠芯棒生產(chǎn)工藝流程圖3）精細連續(xù)注膠工藝帶來的利處PIRP精細注膠連續(xù)拉擠工藝與傳統(tǒng)開放式膠槽拉擠工藝對比，從構造特色上看，最大的特色是沒有膠槽。因為去掉了膠槽，給架空導線環(huán)氧樹脂基拉擠芯棒的生產(chǎn)帶來許多利處，并解決掉前面提到的諸多問題。詳細長處以下：芯棒性能全程一致因為浸膠過程及時都是

14、新鮮膠液，不存在操作期的問題。所以，芯棒的性能從生產(chǎn)開始到結束（如1m5000m長度范圍內(nèi)），其力學性能（抗拉強度、繞曲率等要點參數(shù)）、耐熱性能（Tg）等均保持一致，不會隨時間變化而性能起伏。不需要人工混膠第5頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司傳統(tǒng)工藝中需要人工混膠、向膠槽倒膠、沖洗膠槽等諸多環(huán)節(jié)，給操作人員帶來不便，并且簡單犯錯。采納RTM精細連續(xù)注膠，就不需要混膠、倒膠著兩個環(huán)節(jié)，將環(huán)氧樹脂AB兩個組份膠液罐分別灌滿即可，經(jīng)過各自的泵按設計流量比率泵入靜態(tài)混淆器，再注入關閉式浸膠裝置中。精細連續(xù)注膠系統(tǒng)（包含關閉式浸膠裝置）的沖

15、洗有特意自動沖洗系統(tǒng)達成，人工參加沖洗工作量較小。沖洗方式有專用沖洗液隨和體吹除兩種并用。不傷紗因為沒有排紗器和壓膠輥，纖維束不會遇到損害，同時也大大降低了膠液內(nèi)的纖維雜質含量。浸膠成效好因為膠液是高溫高壓注入關閉式浸膠裝置中，浸潤成效遠好于開放式膠槽常壓浸膠，保障了芯棒的內(nèi)部質量；同時，關閉注膠沒有膠液溢出，膠液利用率100%，關于傳統(tǒng)方式而言能夠節(jié)儉大批用膠成本。提高拉擠速度因為膠液是高溫高壓注入關閉式浸膠裝置中，這將有益于膠液在固化模具內(nèi)的迅速凝膠和固化。將模具設計成1500mm時，能夠實現(xiàn)拉擠速度1000mm/min以上。圖-4單向紗RTM連續(xù)注膠系統(tǒng)原理圖第6頁共13頁復合資料電纜芯

16、棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司圖-5布帶包裹層RTM連續(xù)注膠系統(tǒng)原理圖圖-6纖維編織包敷層RTM連續(xù)注膠系統(tǒng)原理圖第7頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司3.2精細連續(xù)注膠拉擠芯棒生產(chǎn)設施組成傳統(tǒng)的架空導線芯棒生產(chǎn)設施有：紗架、集紗器、除濕箱、開放膠槽、預成形模具、固化模具、后固化箱、牽引機、收卷機、以及監(jiān)控系統(tǒng)。精細連續(xù)注膠拉擠芯棒生產(chǎn)設備與傳統(tǒng)的芯棒拉擠生產(chǎn)設施不一樣之處是浸膠功能部分，傳統(tǒng)設施浸膠是由開放式膠槽達成，而該設施浸膠是由高溫高壓關閉式浸膠裝置達成。所以，精細連續(xù)注膠拉擠芯棒生

17、產(chǎn)設施組成有：紗架、集紗器、除濕箱（選項）、關閉式浸膠裝置、纖維編織機構、精細連續(xù)注膠機、固化模具、后固化箱、牽引機、收卷機、以及監(jiān)控系統(tǒng)。設施系統(tǒng)功能構造拜見圖-7，各部分功能以下：1）紗架碳纖維原絲紗盤被有序安裝在紗架上，玻璃纖維擱置在碳纖維紗架雙側的托架上，紗盤運動是被動形式，在牽引機構的拖動下碳纖維轉動放紗，玻纖為內(nèi)抽紗。紗架和托架上設有張力調(diào)停機構，在放紗過程中令碳纖維和玻璃纖維處在不一樣的恒張力狀態(tài)，有利于芯棒拉伸力學性能充散發(fā)揮，同時纖維在繃緊狀態(tài)下有益于空間排序和定位。依據(jù)當前架空導線復合資料芯棒的規(guī)格，碳纖維紗架最多掛直徑75mm的紗軸100個，玻璃纖維最多擱置重20kg左右

18、80團，能夠知足多規(guī)格使用。2）除濕箱（選項）除濕箱內(nèi)部空間尺寸為長1500 x寬400 x高400，外頭輪廓尺寸為長1500 x寬600 x高600。恒溫范圍可在RT200隨意設定。集紗器與除濕箱設計于一體，地點處在除濕箱進出口，集紗器械料為聚四氟乙烯板制成。板的尺寸為400 x400，在300 x300見方內(nèi)平均部署180個直徑3mm孔。3）關閉式浸膠裝置關閉式浸膠裝置是該設施要點技術之一。裝置內(nèi)設有碳纖維浸膠通道、玻璃纖維浸膠通道、以及預成型模具，裝置與固化模具密封連結，組成一個完好的密封系統(tǒng)。裝置的構造尺寸不隨芯棒規(guī)格變化，預成型模具與芯棒規(guī)格一一對應。裝置外面設有加熱保溫層，以便注入

19、進來的膠液保持設計溫度。4）纖維編織包敷機構芯棒表面絕緣層設計有多種構造形式，單向纖維層、布帶包裹層、編織包敷層等常見構造層。后兩種方式的實現(xiàn)要與關閉式浸膠裝置一并考慮，詳細構造細節(jié)這里暫不多第8頁共13頁復合資料電纜芯棒拉擠專用設施（RTM-P連續(xù)注膠拉擠技術）簡介西安天劍科技發(fā)展有限公司講。構造表示圖拜見圖-5、圖-6。5）精細連續(xù)注膠機關閉式浸膠裝置與RTM精細連續(xù)注膠機有機組合組成設施的技術核心，也是連續(xù)注膠拉擠工藝設施的精華，是在RTM技術的基礎之上加以改良完美。精細連續(xù)注膠機工作時，將環(huán)氧樹脂和固化劑兩組份分別由各自的計量泵，依照設計按比率泵到靜態(tài)混淆器中，而后進入關閉式浸膠裝置。

20、RTM注膠機擁有膠液加熱和壓力自動控功能，高溫、高壓狀態(tài)下膠液有益于增添紗線浸潤成效。環(huán)氧樹脂（A）和固化劑（B）的兩個膠桶配有液位報警，提示操作人員及時填加A、B組份。6）固化模具因為環(huán)氧樹脂拉擠固化工藝模具內(nèi)部壓力大，造成環(huán)氧樹脂凝膠固化區(qū)與模具內(nèi)表面的摩擦力加大，模具內(nèi)表面鍍層簡單磨損、零落。從當前使用狀況看，傳統(tǒng)模具對環(huán)氧樹脂芯棒的拉擠生產(chǎn)不是很理想。傳統(tǒng)拉擠模具長度在900mm左右，這里建議使用非鍍層模具，長度在1200mm1500mm左右，即不會發(fā)生度層零落，又能夠提高拉拔速度，性能與速度聯(lián)合點能夠達到1000mm/min以上。7）后固化箱芯棒從固化模具出來后，其固化度并無達到完好

21、固的程度，仍需進一步固化。后固化箱為組合式，單個長度為1m，為了穿線方便箱體為開合方式，通徑為50mm，數(shù)量配置4臺或依據(jù)實質需要令配。8）牽引機為了提高牽引機的靠譜性，采納電機驅動齒輪和蝸輪蝸桿施加壓力，并提高鏈條規(guī)格。在壓力方向設有蝶簧和力值傳感器，蝶簧起到緩沖作用不至于剛性壓實，力值傳感器可及時顯示夾持力的大小。牽引力數(shù)字顯示功能為可選項。9）收卷機收卷采納橫張力控制、自動排線，并配有芯棒首尾自動裝訂機構。收線盤內(nèi)徑為1500mm、寬度為800mm、環(huán)繞高度為500mm，一盤可卷繞芯棒總長度為5000m。10）監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)主要巡檢設施各功能區(qū)的測試點，如溫度、壓力、張力、速度等，發(fā)現(xiàn)異常狀況時，系統(tǒng)自動報警提示操作人員注意并及時辦理。監(jiān)控系統(tǒng)設計成操作面板形式，安裝在生產(chǎn)線上及時監(jiān)測生產(chǎn)狀況，測控核心零件采納單片機。第9頁共13頁復合資料電纜芯