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    塑料托盤制品收縮與變形的應對方法

    2021/10/27 11:08:22??????點擊:

      不管做什么產品,也不管選用何種工藝,只要是玻璃鋼制品,你就會發現一個無法避免的問題,那就是塑料托盤制品的收縮與變形。
      明明設計的時候,尺寸數據非常精準,工藝好像也沒有問題,但偏偏出來的制品就是產生了收縮與變形,到底是哪個環節出現了問題?
      制品會收縮的根源在于樹脂收縮,而樹脂為什么會收縮,有3個主因。
     ?、贅渲袒瘯r,化學鍵斷裂,反生交聯反應。原本分子之間的距離變成了鍵長距離,占有體積變小。
     ?、谡沉鲬B時樹脂的分子是無序分布的,在固化過程中,逐漸轉變成有序分布。分子排列緊密,從而占有體積變小。
     ?、墼诠袒^程中,反應放熱使體系的溫度上升,達到平衡后溫度開始下降,分子鏈的熱運動逐漸減弱,此時自由體積減小。
      為了更好的理解這三點,舉個例子。在一個房間里,原本擠滿了30個人,一開始大家隨意站、坐或躺著,結果房間塞得滿滿的。后來讓大家 排序,30個人一個接一個地排隊站立,原本擁擠的房間,一下子寬敞起來。而在排序過程中,由于走動造成的混亂讓人煩悶,但隨著大家安靜下來后,開始慢慢冷卻,此時空間更加開闊。
      樹脂的收縮會導致制品有內應力,而這正是制品變形的根源。制品收縮與變形的根源問題一下子都找到了,正是樹脂收縮導致。接下來就要想辦法從根源上去解決問題。
      1、樹脂
      既然樹脂是根源,那我們是否可以改善樹脂本身的收縮率呢,答案是肯定的。不同體系的樹脂由于反應機理不一樣,其收縮率也存在很大的差異,比如常見的不飽和聚酯樹脂其體積收縮率一般是7-10%,而環氧樹脂的體積收縮率一般2%左右??梢?,選擇不同的樹脂,收縮率有非常大的差距。
      而同樣是不飽和聚酯樹脂,在合成階段選用不同的原料,也可以從根本上控制收縮率。一些新型UP樹脂的體積收縮率可以控制在2-3%,甚至更低。
      但很多時候,因為工藝、成本等多方面的原因,我們在選擇樹脂時沒有太多的空間,樹脂的收縮率就是偏大時,那就需要看下面的幾點建議了。
      2、填料
      樹脂收縮的問題就在于固化后,其空間體積變大了,因此可以通過添加一些填料來降低收縮率。
      常用的無機填料有碳酸鈣、滑石粉、氫氧化鋁等,這類填料一般不會參與化學反應,屬于惰性材料。通過降低單位體積的樹脂含量和占坑的方式,來達到降低收縮率。
      另外還可以通過添加低收縮劑(LPA)來實現控制收縮率,其主要成分是一些熱塑性樹脂、彈性體或者組合型聚合物。除了占坑,在樹脂放熱的過程中,熱塑樹脂還會有一定的膨脹,可以抵消熱固樹脂固化過程造成的體積收縮,從而更有效地降低收縮率
      SMC片料制作中常用的聚苯乙烯(PS)就屬于熱塑性樹脂。
      雖然填料或LPA的加入可以有效地降低樹脂的收縮率,但一定程度上也會降低制品的力學性能,并不是萬全之策。
      3、工藝
      在面對原料無法變更時,我們也可以從工藝上來控制收縮率。
      控制固化速度,這一點非常關鍵。固化速度過快,反應劇烈,往往會導致放熱峰過高。體系的溫度變化過大,容易造成熱收縮,因此在保證生產效率的前提下,一定要控制好固化速度,不宜過快。
      控制好樹脂含量。收縮的根源主要在于樹脂,因此控制好樹脂的含量也就可以控制好收縮率。特別是在手糊工藝中,很多時候工人為了趕工,加大樹脂的用量,導致制品樹脂含量過大,更容易出現收縮與變形的問題。
      控制好單次鋪層數量。這點主要體現在手糊工藝中,單次糊制一層與單次糊制五層,其收縮率是有非常明顯的差異,層數越多反應放熱越集中,從而更容易導致熱收縮。
      后固化處理。通過加溫后固化,提高制品的固化度,防止脫模后單體繼續發生反應,造成收縮與變形。這個環節在很多常溫工藝(手糊、真空導入、RTM)中被忽略了,而為了提高生產效率,往往又脫模過快,因此容易導致制品放置一段時間,尚未出庫就出現變形的現象。
      4、鋪層設計
           這個主要是針對增強材料及夾芯材料的鋪層設計。
      選擇不同的增強材料,對樹脂的含量及分布有一定影響,因此在做鋪層設計的時候需要考慮這個問題。
      而制品是否選擇夾芯材料,也會影響樹脂的含量。比如20mm的制品,一種方案是純玻璃纖維增強,另一種設計方案是采用10mm夾芯泡沫+10mm蒙皮,那兩者的收縮率也是有差異的。
      當然,所有的選擇都要基于產品的要求來進行,需要兼顧性能、成本等因素,才能做出一個比較好的方案。
      5、局部加強
      收縮會導致有內應力,而內應力的存在會導致制品變形,從而影響使用。為了抑制這種變形,可以在制品上做一些局部增強,抵消內應力,防止產品的變形。
      在玻璃鋼模具中,基本都有用鋼結構作后加固,當模具受到外力或者有內應力的時候,可以防止變形。而在產品中,則多采用加強筋的方式來保證產品的剛性。
      目前的技術手段,要把樹脂本身的收縮完全消除掉是不現實的,收縮只是大與小的問題。市面上有號稱“零收縮”樹脂,也并非真正的零收縮,只是把收縮率控制在千分幾的級別。
      有人的地方,就有江湖。有樹脂的地方,就有收縮
      收縮與變形是大問題,會嚴重影響制品后續的安裝與使用。但很多企業在生產過程中并不注意這些問題,裝配不上就使用暴力,一頓敲打的場面見過不少。
      做要求不高的產品有可能混過去,如果碰到高標準要求的客戶呢

      當然,只要我們按照標準來做,把收縮率控制在合理范圍內,問題也就解決了。



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