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復合材料幾種閉模成型工藝比較介紹及區別

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-05-21  來源:www.nogabe.com  瀏覽次數:458
核心提示:玻璃鋼閉模工藝技術,是指將樹脂注射至閉合模內,在不暴露于外界空氣情況下,完成固化過程的工藝方法。閉模工藝技術有以下幾種:真空注射,樹脂傳遞模塑 (RTM),結構反應注射模塑(SRIM),注射工藝,增強反應注射模塑(RRIM)等。
    當前,許多國家都對生產環境苯乙烯含量的法定標準,作了嚴格的規定,例如,英國100ppm;法國50ppm;德國20ppm;瑞典20ppm;挪威 25ppm;荷蘭50ppm。為此,積極尋找降低苯乙烯揮發量的方法,已成為玻璃鋼業界的一個重要課題。閉模工藝技術,是降低苯乙烯揮發量的一種有效手段。 本文將專門評述幾種閉模工藝技術的有關方面。

    玻璃鋼閉模工藝技術,是指將樹脂注射至閉合模內,在不暴露于外界空氣情況下,完成固化過程的工藝方法。閉模工藝技術有以下幾種:真空注射,樹脂傳遞模塑 (RTM),結構反應注射模塑(SRIM),注射工藝,增強反應注射模塑(RRIM)等。

    對于真空注射、RTM、SRIM等三種閉模工藝而言,設備投資以SRIM最高,其次RTM,真空注射最低。這些工藝方法,在加工周期、自動化水平、批量大小等方面,也有一定規律性。

    例如,加工周期以SRIM為最短(約8分鐘左右),RTM次之(10~80分鐘左右),真空注射成型最長(1個多小時至10多個小時)。自動化水平,以SRIM為最高,它的年生產能力也最高,生產成本中所含勞動力費用最低。

    上述這些工藝均采用樹脂注射的方法,一個重要的區別,在于增強材料,是在閉合模具以前,還是在樹脂浸漬以前,放進模具之中。這對于控制增強材料的含量和定向排列,無疑是一個十分重要的因素RTM、SRIM 工藝,由于采用對模技術,因而對玻璃纖維含量的控制較為有利。必須指出,當采用閉模工藝技術時,所用的樹脂也是至關重要的。通常采用真空注射專用樹脂,低收縮 RTM 樹脂,以及混合型樹脂等。

(1)真空注射模塑工藝

    該工藝采用樹脂注射技術,并輔以真空,以有助于注射過程。通常,有一個可變形的膜,以作為模具的另一面。模具的一半,一般可利用手糊模具或噴射成型模具,只需稍加修改即可使用。這種工藝不需要大量的模具或設備投資,生產批量較大產品質量較高。

    真空注射模塑工藝所用的增強材料,可以是短切玻纖氈,也可以是芳綸纖維或碳纖維織物。該工藝的優點歸納如下:沒有苯乙烯揮發物;工作場地清潔;芯材與插入部件容易粘結;設備投資較低,可以利用手糊或噴射模具。但這種真空注射模塑工藝也有不足之處,例如真空注射工藝必須使用氈材作為增強材料,價格稍貴于無捻粗紗;又如,氈材和薄膜的定位較為困難,與噴射成型相比,更費工時等。

    真空注射成型工藝制成的產品,主要應用于船艇、運輸、建筑業等方面。例如,可制造各種玻璃鋼卡車車身夾層板和公共汽車整體夾層板,風車的帆蓬(11m長,玻纖含量為68%),近海石油平臺夾層板,建筑物房頂等。真空注射成型工藝,適合于制造批量中等的,機械性能要求中等或較高的,2米以上的大型部件。

(2)樹脂傳遞模塑工藝 (RTM)

    該工藝可以看成是低壓下的樹脂注射工藝,壓力約為0.3~0.6MPa。近年來國外開發了許多RTM專用樹脂,并能獲得高質量的A級表面。這些樹脂系統,加入低收縮添加劑,最佳的固化溫度約為70℃,遠低于通常SMC低收縮系統140~160℃的固化溫度。

    當前,絕大多數RTM工藝都使用膠衣樹脂,以獲得較好的表面質量。但是在使用低收縮RTM系統時,不需要使用膠衣樹脂,從而也不會產生苯乙烯揮發物。
RTM制品的開發市場,主要是汽車業和建筑業,以及要求表面質量較高的其他領域。目前國外主要研制開發和建立RTM的整機系統,包括:A級表面質量 RTM專用樹脂;較高溫度RTM工藝參數;注射設備的評估等。比利時最大的玻璃鋼生產企業Indupol公司,成功地開發了RTM樹脂及其相應的工藝技術,不但能保證制品生產的重現性,還可減少工時。DSM樹脂公司開發不飽和聚酯和聚氨酯的混合型樹脂,其性能可達到:粘度低于 200~400MPa.s(室溫下);低溫下固化速度快(70℃下膠凝時間為1分鐘);

(3)結構反應注射模塑工藝(SRIM)

    該工藝成型設備應包括以下幾個部分:增強材料預成型機,生產模具,工夾具和注射機等。工業化生產時,SRIM往往需要配套有增強材料預成型機,預成型周期約為幾分鐘。通常有兩種預成型方法,一種是連續短切氈熱成型方法,用紅外線加熱氈片,加上粘結劑熱壓固化預成型;另一種是直接噴射玻璃纖維方法,采用短切纖維和混有少量粉狀粘結劑一起噴射,并吸咐到篩子屏上,而后熔融、預成型固化冷卻。當今的遙控技術,可使纖維準確地鋪放在所需的地方。對于某些產品,例如平板,可以不需要預成型工藝,也經??梢圆辉诰€預成型,由合作伙伴按制品的形狀,完成預成型工藝。

    SRIM模具,可用不同的材質制成。通常 SRIM工藝的年批量,可達數千件以上,因而往往采用鎳質模具,也可使用鋁質模具或合金模具。這些非鋼質模具,不但所施壓力和溫度可以降低,而且可節省較多的模具費用。一般講,SRIM 的閉模效果較為嚴密,所施的壓力范圍較寬,注射壓力較低,平均值約為1MPa。注射機通常有兩個預混合器,一般均在非臨界狀態下混合樹脂,混勻比例較寬?;靹驑渲涍^預混合器后,注射至加熱的模具內。注射機價格,介于噴射成型機和PU混合機之間。

    SRIM工藝的特點如下:無苯乙烯揮發量;產品質量較好,兩面光亮,無纖維外露;制品內增強材料的含量和定位較為準確,因而其強度較高;設備投資較為低廉。其制品開發的主要市場,是運輸、建筑電工電子等行業。
 
關鍵詞: 真空導入 rtm SRIM
 
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