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復合材料噴射成型工藝簡介

發(fā)布時間：2017-06-02

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發(fā)展歷程
噴射成型是為改進手糊成型而創(chuàng)造的一種半機械化成型工藝。目前噴射成型在各種成型方法中所占比重很大，美國占27%，日本占16%，用以制造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。目前國內用的噴射成型設備主要是從美國進口。

定義
噴射成型一般是將混有促進劑和引發(fā)劑的不飽和聚酯樹脂從噴槍兩側(或在噴槍內混合)噴出,同時將玻璃纖維無捻粗紗用切割機切斷并由噴槍中心噴出,與樹脂一起均勻沉積在模具上,待沉積到一定厚度,用手輥滾壓,使樹脂浸透纖維,壓實并除去氣泡,最后固化成制品。

復合材料噴射成型工藝

工藝的優(yōu)缺點
噴射成型的優(yōu)點：
①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；
②生產效率比手糊的高2～4倍；
③產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；
④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；
⑤產品尺寸、形狀不受限制。

其缺點為：
①樹脂含量高，制品強度低；
②產品只能做到單面光滑；
③污染環(huán)境，有害工人健康。

噴射成型效率達15kg/min，故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機器外罩、整體衛(wèi)生間，汽車車身構件及大型浮雕制品等。
復合材料噴射成型工藝

噴射成型工藝流程

設備分類
復合材料噴射成型設備
膠液噴射動力:氣動型
液壓型
膠液混合形式:內混合型
外混合型
先混合型

氣動型是用空氣引射噴涂系統,靠壓縮空氣的噴射將膠衣霧化并噴射到模具上.部分樹脂和引發(fā)劑煙霧被壓縮空氣擴散到周圍的空氣中,目前國內主要是該類型設備。

液壓型是無空氣的液壓噴射系統,靠液壓將膠液擠成滴狀并噴涂到模具上.因為沒有壓縮空氣的液壓噴涂系統,所以沒有煙霧,材料浪費少。

內混合型是將樹脂與引發(fā)劑分別送到噴槍頭部的紊流混合器充分混合,因為引發(fā)劑不與壓縮空氣接觸,就不產生引發(fā)劑蒸汽。但缺點是噴槍易堵,必須用溶劑及時清洗.

外混合型是引發(fā)劑和樹脂在噴槍外的空氣中相互混合.由于引發(fā)劑在同樹脂混合前必須與空氣接觸,而引發(fā)劑又容易揮發(fā),因此既浪費材料又容易污染環(huán)境。

先混合型是將樹脂,引發(fā)劑和促進劑先分別送至靜態(tài)混合器充分混合,然后再送至噴槍噴射。

噴射成型過程工藝控制
工藝參數
1、纖維
選用經前處理的專用無捻粗紗。
制品纖維含量控制在25%~45%，低于25%時，滾壓容易，但強度太低；大于45%時，滾壓困難，氣泡較多。
纖維長度一般為25~50mm。小于10mm，制品強度降低，大于50mm時，不易分散。

2、樹脂含量
噴射制品采用不飽和聚酯樹脂,含膠量越為60%左右.含膠量過低,纖維浸潤不均,粘結不牢.主要通過噴槍控制膠液噴射量。

3、膠液黏度
應控制在易于噴射霧化,易于浸潤玻璃纖維,易于排氣泡而又不易流失.黏度在0.3~0.8Pa.s。觸變度以1.5~4為宜。在此范圍內膠液易于噴射霧化。

4、噴射量
在噴射成型過程中,應始終保持膠液噴射量與纖維切割量的比例適宜且穩(wěn)定。在滿足這一條件下,噴射量太小,生產效率低,噴射量過大,影響制品質量。噴射量與噴射壓力和噴嘴直徑有關,噴嘴直徑在1.2~3.5mm之間選定,可使噴膠量在8~60g/s之間調變。柱塞泵供膠的膠液噴射量是通過柱塞的行程和速度來調控的。

5、噴射夾角
噴槍夾角對樹脂與引發(fā)劑在槍外混合均勻度影響極大.不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同.為操作方便，選用20度夾角為宜。
噴槍口與成型表面距離350~400mm.確定操作距離主要考慮產品形狀和樹脂液飛失等因素.如果要改變操作距離,則需調整噴槍夾角以保證樹脂在靠近成型面處交集混合。

6、噴射壓力
要能保證兩組分樹脂均勻混合。
壓力太小,混合不均勻;壓力太大,樹脂流失過多。
適宜的壓力同膠液黏度有關,若黏度在0.2Pa.s時,霧化壓力為0.3~0.35MPa。
復合材料噴射成型工藝

噴射成型工藝要點
1、成型環(huán)境溫度以20~30℃為宜,再高,固化快,系統易堵塞;過低,膠液黏度大,浸潤不均,固化慢。
2、制品噴射成型工序應標準,以免因操作者不同而產生過的質量差異。
3、為避免壓力波動,噴射機應由獨立管路供氣.氣體要徹底除濕,以免影響固化。
4、樹脂膠液灌內溫度應根據須要進行加溫或保溫,以維持膠液黏度適宜。
5、噴射開始,應注意玻璃纖維和樹脂噴出量,調整氣壓,以達到規(guī)定的玻璃纖維含量。
6、纖維切割不準(誤切)而要調整切割輥與支承輥間歇,為使纖維噴出量不變,也要調整氣壓.如必要時,需要轉速表校驗切割輥轉速。
7、噴射成型時,在模具上先噴涂一層樹脂,然后再開動纖維切割器.噴射最初和最后層時,應盡量薄些,以獲得光滑表面。
8、噴槍移動速度均勻,不允許漏噴,不能走弧線.相鄰兩個行程間重疊寬度應為前一行程寬度的1/3,以得到均勻連續(xù)的涂層.前后涂層走向應交叉或垂直,以便均勻覆蓋。
9、每個噴射面噴射完后,立即用壓輥滾壓,要特別注意凹凸表面.壓平表面,修整毛刺,排出氣泡,然后再噴出第二層。
10、要充分調整噴槍和纖維切割噴射器噴出的纖維和膠衣的噴射直徑,以期得到最好的噴射效果。
11、特殊部位的噴射:噴射曲面制品時,噴射方向應始終沿曲面法線方向;噴射溝槽時,應先噴射四周和側面,然后在底部補噴適量纖維,防止樹脂在溝槽底部聚集,噴射轉角時,應從夾角部位向外噴射,防止在角尖出現樹脂聚集。
復合材料噴射成型工藝

噴射成型制品的缺陷與防治
主要缺陷有：
1 垂流
2 浸潤不良
3 固化不良
4 損耗多
5 氣泡

垂流缺陷產生的原因
1 樹脂黏度,觸變度低
2 噴射時的玻璃纖維體積大
3 玻璃纖維含量低

垂流缺陷的防治
1 提高黏度和觸變度.厚度大于5mm時,效果不大
2 避免誤切,提高樹脂噴射壓力;縮短玻璃纖維切割長度;使噴槍接近型面進行噴涂
3 提高玻璃纖維含量

浸潤不良產生的原因
1 樹脂黏度高
2 樹脂與玻璃纖維噴涂直徑不一致
3 玻璃纖維含量高
4 凝膠快

浸潤不良的防治
1 使黏度降低到0。8Pa.s以下
2 調整噴涂直徑
3 降低含量
4 減少固化劑用量,調節(jié)作業(yè)場溫度

固化不良產生的原因
1 樹脂反應性過高
2 固化劑分散不良

固化不良的防治
1 降低反應性
2 調整固化劑噴嘴
3 檢查噴射器,混合器,和儲存器
4 使用稀釋劑的引發(fā)劑應增加噴出量

耗損多產生的原因
1 噴射過度
2 纖維和樹脂的噴射直徑不一致

耗損多的防治
1 調整噴射角度和噴射距離
2 縮小噴涂直徑
3 減緩模具旋轉和噴槍移動速度

氣泡產生的原因
1 脫泡不充分
2 樹脂浸潤不良
3 纖維含量高
4 脫泡程度判斷困難

氣泡的防治
1 加強脫泡作業(yè),使脫泡工序標準化
2 增添消泡劑
3 降低纖維含量
4 模具做成深顏色的,以便觀察脫泡效果
（文章來源：復合材料社區(qū)）

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