喷射成型工艺技术

喷射成型技术是手糊成型的改进,半机械化程度。喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大,如美国占9.1%,西欧占11.3%,日本占21%。目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。

(1)喷射成型工艺原理及优缺点

喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出,同时将切断的玻纤粗纱,由喷枪中心喷出,使其与树脂均匀混合,沉积到模具上,当沉积到一定厚度时,用辊轮压实,使纤维浸透树脂,排除气泡,固化后成制品。

喷射成型的优点:①用玻纤粗纱代替织物,可降低材料成本;②生产效率比手糊的高2~4倍;③产品整体性好,无接缝,层间剪切强度高,树脂含量高,抗腐蚀、耐渗漏性好;④可减少飞边,裁布屑及剩余胶液的消耗;⑤产品尺寸、形状不受限制。其缺点为:①树脂含量高,制品强度低;②产品只能做到单面光滑;③污染环境,有害工人健康。

喷射成型效率达15kg/min,故适合于大型船体制造。已广泛用于加工浴盆、机器外罩、整体卫生间,汽车车身构件及大型浮雕制品等。

(2)生产准备

场地:喷射成型场地除满足手糊工艺要求外,要特别注意环境排风。根据产品尺寸大小,操作间可建成密闭式,以节省能源。

材料准备:原材料主要是树脂(主要用不饱和聚酯树脂)和无捻玻纤粗纱。

模具准备:准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。

喷射成型设备:喷射成型机分压力罐式和泵供式两种:

①泵式供胶喷射成型机,是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中,充分混合后再由喷枪喷出,称为枪内混合型。其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接,调节助剂泵在摇臂上的位置,可保证配料比例。在空压机作用下,树脂和助剂在混合器内均匀混合,经喷枪形成雾滴,与切断的纤维连续地喷射到模具表面。这种喷射机只有一个胶液喷枪,结构简单,重量轻,引发剂浪费少,但因系内混合,使完后要立即清洗,以防止喷射堵塞。

②压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中,靠进入罐中的气体压力,使胶液进入喷枪连续喷出。主要由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。工作时,接通压缩空气气源,使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪,使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出,树脂雾化,玻纤分散,混合均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外混合,故不易堵塞喷枪嘴。

(3)喷射成型工艺控制

喷射工艺参数选择:

①树脂含量

喷射成型的制品中,树脂含量控制在60%左右。

②喷雾压力

当树脂粘度为0.2Pa•s,树脂罐压力为0.05~0.15MPa时,雾化压力为0.3~0.55MPa,方能保证组分混合均匀。

③喷枪夹角

不同夹角喷出来的树脂混合交距不同,一般选用20°夹角,喷枪与模具的距离为350~400mm。改变距离,要高速喷枪夹角,保证各组分在靠近模具表面处交集混合,防止胶液飞失。

喷射成型应注意事项:

①环境温度应控制在(25±5)℃。过高,易引起喷枪堵塞;过低,混合不均匀,固化慢;

②喷射机系统内不允许有水分存在,否则会影响产品质量;

③成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维混合层;

④喷射成型前,先调整气压,控制树脂和玻纤含量;

⑤喷枪要均匀移动,防止漏喷,不能走弧线,两行之间的重叠富庶小于1/3,要保证覆盖均匀和厚度均匀;

⑥喷完一层后,立即用辊轮压实,要注意棱角和凹凸表面,保证每层压平,排出气泡,防止带起纤维造成毛刺;

⑦每层喷完后,要进行检查,合格后再喷下一层;

⑧最后一层要喷薄些,使表面光滑;

⑨喷射机用完后要立即清洗,防止树脂固化,损坏设备。

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