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1、复合材料喷射成型工艺简介 喷射成型工艺的发展 喷射成型是为改进手糊成型而创造的一喷射成型是为改进手糊成型而创造的一 种半机械化成型工艺种半机械化成型工艺 目前喷射成型在各目前喷射成型在各 种成型方法中所占比重很大种成型方法中所占比重很大 美国占美国占 27 日本占 日本占16 用以制造汽车车身用以制造汽车车身 船身船身 浴缸浴缸 储灌的过渡层储灌的过渡层 目前国内用的喷射成型机主要是从美目前国内用的喷射成型机主要是从美 国进口 国进口 喷射成型工艺的定义 喷射成型一般是将混有促进剂和引发剂喷射成型一般是将混有促进剂和引发剂 的的不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂从喷枪从喷枪两侧两侧 或在喷枪或在喷枪
2、 内混合内混合 喷出喷出 同时将同时将玻璃纤维无捻初纱玻璃纤维无捻初纱 用切割机切断并由喷枪用切割机切断并由喷枪中心中心喷出喷出 与树脂与树脂 一起均匀沉积在模具上一起均匀沉积在模具上 待沉积到一定厚待沉积到一定厚 度度 用手辊滚压用手辊滚压 使树脂浸透纤维使树脂浸透纤维 压实并压实并 除去气泡除去气泡 最后固化成制品最后固化成制品 喷射成形工艺喷射成形工艺 n喷射成型的优点 喷射成型的优点 n 用玻纤粗纱代替织物 可降低材料成本 用玻纤粗纱代替织物 可降低材料成本 n 生产效率比手糊的高生产效率比手糊的高2 4倍 倍 n 产品整体性好 无接缝 层间剪切强度高 树脂产品整体性好 无接缝 层间剪
3、切强度高 树脂 含量高 抗腐蚀 耐渗漏性好 含量高 抗腐蚀 耐渗漏性好 n 可减少飞边 裁布屑及剩余胶液的消耗 可减少飞边 裁布屑及剩余胶液的消耗 n 产品尺寸 形状不受限制 产品尺寸 形状不受限制 n其缺点为 其缺点为 树脂含量高 制品强度低 树脂含量高 制品强度低 n 产品只能做到单面光滑 产品只能做到单面光滑 n 污染环境 有害工人健康 污染环境 有害工人健康 喷射成型效率达喷射成型效率达15kg min15kg min 故适合于大型船体制造 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
4、 件及大型浮雕制品等 喷枪 喷射设备 喷射成形工艺流程喷射成形工艺流程 玻璃纤维无捻粗纱玻璃纤维无捻粗纱 聚酯树脂聚酯树脂加热加热 引发剂引发剂 促进剂促进剂 静态混合静态混合切割喷枪切割喷枪喷射成型喷射成型 模具模具 辊压辊压 固化固化脱模脱模 喷射成型的分类 胶液胶液喷射动力喷射动力 气动型气动型 液压型液压型 胶液胶液混合形式混合形式 内混合型内混合型 外混合型外混合型 先混合型先混合型 气动型 气动型是用气动型是用空气空气引射喷涂系统引射喷涂系统 靠压缩空靠压缩空 气的喷射将胶衣气的喷射将胶衣雾化雾化并喷射到模具上并喷射到模具上 部部 分树脂和引发剂烟雾被压缩空气扩散到分树脂和引发剂烟
5、雾被压缩空气扩散到 周围的空气中周围的空气中 因此这种形式已经很少使因此这种形式已经很少使 用用 液压型 液压型是无空气的液压喷射系统液压型是无空气的液压喷射系统 靠靠液压液压 将胶液挤成将胶液挤成滴状滴状并喷涂到模具上并喷涂到模具上 因为没因为没 有压缩空气的液压喷涂系统有压缩空气的液压喷涂系统 所以所以没有烟没有烟 雾雾 材料浪费少材料浪费少 内混合型 内混合型是将树脂与引发剂分别送到内混合型是将树脂与引发剂分别送到喷喷 枪头部的紊流混合器枪头部的紊流混合器充分混合充分混合 因为引发因为引发 剂不与压缩空气接触剂不与压缩空气接触 就就不产生引发剂蒸不产生引发剂蒸 汽汽 但缺点是但缺点是喷枪
6、易堵喷枪易堵 必须用溶剂及时清必须用溶剂及时清 洗洗 外混合型 外混合型是引发剂和树脂在喷枪外的外混合型是引发剂和树脂在喷枪外的空空 气中相互混合气中相互混合 由于引发剂在同树脂混合由于引发剂在同树脂混合 前必须与空气接触前必须与空气接触 而而引发剂又容易挥发引发剂又容易挥发 因此既浪费材料又容易污染环境因此既浪费材料又容易污染环境 先混合型 先混合型是将树脂先混合型是将树脂 引发剂和促进剂先分引发剂和促进剂先分 别送至别送至静态混合器静态混合器充分混合充分混合 然后再送至然后再送至 喷枪喷射喷枪喷射 喷射成型的优点 喷射成型的优点喷射成型的优点 1 生产效率比手糊提高生产效率比手糊提高2 4
7、倍生产效率可倍生产效率可 达达15kg min 2 可用较少设备投资实现可用较少设备投资实现中批量生产中批量生产 3 用玻璃纤维无捻初纱代替织物用玻璃纤维无捻初纱代替织物 材料材料成本成本 低低 4 产品整体性好产品整体性好无接缝无接缝 5 可自由调变产品壁厚可自由调变产品壁厚 纤维与树脂比例纤维与树脂比例 喷射成型工艺的缺点 1 现场污染大现场污染大 2 制品树脂含量高制品树脂含量高 3 制品强度较低制品强度较低 喷射成型过程工艺控制 喷射工艺参数 1 纤维纤维 n选用经前处理的专用无捻初纱选用经前处理的专用无捻初纱 n制品纤维含量控制在制品纤维含量控制在25 45 低于 低于25 时 滚压
8、容易 但强度太低 大于时 滚压容易 但强度太低 大于45 时 滚时 滚 压困难 气泡较多 压困难 气泡较多 n纤维长度一般为纤维长度一般为25 50mm 小于 小于10mm 制 制 品强度降低 大于品强度降低 大于50mm时 不易分散时 不易分散 树脂含量和黏度 2 树脂含量树脂含量 喷射制品采用不饱和聚酯树脂喷射制品采用不饱和聚酯树脂 含含 胶量越为胶量越为60 左右左右 含胶量过低含胶量过低 纤维浸润不均纤维浸润不均 粘结不牢粘结不牢 主要通过喷枪控制胶液喷射量主要通过喷枪控制胶液喷射量 3 胶液黏度胶液黏度 应控制在易于喷射雾化应控制在易于喷射雾化 易于浸润易于浸润 玻璃纤维玻璃纤维 易
9、于排气泡而又不易流失易于排气泡而又不易流失 黏度在黏度在 0 3 0 8Pa s 触变度以 触变度以1 5 4为宜 为宜 在此范在此范 围内胶液易于喷射雾化 围内胶液易于喷射雾化 喷射量 4 喷射量喷射量 n在喷射成型过程中在喷射成型过程中 应始终保持胶液喷射量与应始终保持胶液喷射量与 纤维切割量的比例适宜且稳定纤维切割量的比例适宜且稳定 在满足这一条在满足这一条 件下件下 喷射量太小喷射量太小 生产效率低生产效率低 喷射量过大喷射量过大 影影 响制品质量响制品质量 n喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关 喷嘴直径喷嘴直径 在在1 2 3 5mm之间选定之间选定 可使可
10、使喷胶量在喷胶量在 8 60g s之间调变之间调变 柱塞泵供胶的柱塞泵供胶的胶液喷射量胶液喷射量 是通过柱塞的行程和速度来调控的是通过柱塞的行程和速度来调控的 5喷枪夹角喷枪夹角 n喷枪夹角喷枪夹角对树脂与引发剂在枪外混合均匀度对树脂与引发剂在枪外混合均匀度 影响极大影响极大 不同夹角喷出来的树脂混合交距不不同夹角喷出来的树脂混合交距不 同同 为操作方便 选用为操作方便 选用20度夹角度夹角为宜为宜 n喷枪口与成型表面距离喷枪口与成型表面距离350 400mm 确定确定 操作距离主要考虑产品形状和树脂液飞失等操作距离主要考虑产品形状和树脂液飞失等 因素因素 如果要改变操作距离如果要改变操作距离
11、 则需调整喷枪夹角则需调整喷枪夹角 以保证树脂在靠近成型面处交集混合以保证树脂在靠近成型面处交集混合 6 喷雾压力喷雾压力 n要能保证两组分树脂均匀混合要能保证两组分树脂均匀混合 n压力太小压力太小 混合不均匀混合不均匀 压力太大压力太大 树脂流失过多树脂流失过多 n适宜的适宜的压力同胶液黏度有关压力同胶液黏度有关 若黏度在若黏度在0 2Pa s 时时 雾化压力为雾化压力为0 3 0 35MPa 喷射成型工艺要点 1 成型环境温度成型环境温度 以以20 30度度为宜为宜 再高再高 固化固化 快快 系统易堵塞系统易堵塞 过低过低 胶液黏度大胶液黏度大 浸润不均浸润不均 固化慢固化慢 2制品喷射成
12、型工序应标准制品喷射成型工序应标准 以免因操作者不以免因操作者不 同而产生过的质量差异同而产生过的质量差异 3为避免压力波动为避免压力波动 喷射机应由独立管路供气喷射机应由独立管路供气 气体要彻底除湿气体要彻底除湿 以免影响固化以免影响固化 喷射成型工艺要点 4树脂胶液灌内温度应根据须要进行树脂胶液灌内温度应根据须要进行加温或保加温或保 温温 以维持胶液黏度适宜以维持胶液黏度适宜 5喷射开始喷射开始 应应注意玻璃纤维和树脂喷出量注意玻璃纤维和树脂喷出量 调整调整 气压气压 以达到规定的玻璃纤维含量以达到规定的玻璃纤维含量 6纤维切割不准纤维切割不准 误切误切 而要而要调整切割辊与支承调整切割辊
13、与支承 辊间歇辊间歇 为使纤维喷出量不变为使纤维喷出量不变 也要调整气压也要调整气压 如必要时如必要时 需要需要转速表校验切割辊转速转速表校验切割辊转速 7喷射成型时喷射成型时 在模具上先喷涂一层树脂在模具上先喷涂一层树脂 然后再然后再 开动纤维切割器开动纤维切割器 喷射最初和最后层时喷射最初和最后层时 应尽应尽 量薄些量薄些 以获得光滑表面以获得光滑表面 喷射成型工艺要点 8 喷枪移动速度均匀喷枪移动速度均匀 不允许漏喷不允许漏喷 不能走弧线不能走弧线 相相 邻两个行程间重叠宽度应为前一行程宽度的邻两个行程间重叠宽度应为前一行程宽度的 1 3 以得到均匀连续的涂层以得到均匀连续的涂层 前后涂
14、层走向应前后涂层走向应 交叉或垂直交叉或垂直 以便均匀覆盖以便均匀覆盖 9 每个喷射面喷射完后每个喷射面喷射完后 立即用压辊滚压立即用压辊滚压 要特别要特别 注意凹凸表面注意凹凸表面 压平表面压平表面 修整毛刺修整毛刺 排出气泡排出气泡 然后再喷出第二层然后再喷出第二层 喷射成型工艺要点 10 要充分调整喷枪和纤维切割喷射器喷出的要充分调整喷枪和纤维切割喷射器喷出的纤纤 维和胶衣的喷射直径维和胶衣的喷射直径 以期得到最好的喷射效以期得到最好的喷射效 果果 11特殊部位的喷射特殊部位的喷射 喷射曲面制品时喷射曲面制品时 喷射方向应喷射方向应 始终始终沿曲面法线方向沿曲面法线方向 喷射沟槽时喷射沟
15、槽时 应应先喷射四先喷射四 周和侧面周和侧面 然后在底部补喷适量纤维然后在底部补喷适量纤维 防止树脂防止树脂 在沟槽底部聚集在沟槽底部聚集 喷射转角时喷射转角时 应从夹角部位向应从夹角部位向 外喷射外喷射 防止在角尖出现树脂聚集防止在角尖出现树脂聚集 喷射成型制品的缺陷与防治 喷射成型制品的缺陷种类 1 垂流垂流 2 浸润不良浸润不良 3 固化不良固化不良 4 损耗多损耗多 5 气泡气泡 垂流缺陷产生的原因 1 树脂黏度树脂黏度 触变度低触变度低 2 喷射时的玻璃纤维体积大喷射时的玻璃纤维体积大 3 玻璃纤维含量低玻璃纤维含量低 垂流缺陷的防治 1 提高黏度和触变度提高黏度和触变度 厚度大于厚
16、度大于5mm时时 效效 果不大果不大 2 避免误切避免误切 提高树脂喷射压力提高树脂喷射压力 缩短玻璃缩短玻璃 纤维切割长度纤维切割长度 使喷枪接近型面进行喷涂使喷枪接近型面进行喷涂 3 提高玻璃纤维含量提高玻璃纤维含量 浸润不良产生的原因 1 树脂黏度高树脂黏度高 2 树脂与玻璃纤维喷涂直径不一致树脂与玻璃纤维喷涂直径不一致 3 玻璃纤维含量高玻璃纤维含量高 4 凝胶快凝胶快 浸润不良的防治 1 使黏度降低到使黏度降低到0 8Pa s以下以下 2 调整喷涂直径调整喷涂直径 3 降低含量降低含量 4 减少固化剂用量减少固化剂用量 调节作业场温度调节作业场温度 固化不良产生的原因 1 树脂反应性过高树脂反应性过高 2 固化剂分散不良固化剂分散不良 固化不良的防治 1 降低反应性降低反应性 2 调整固化剂喷嘴调整固化剂喷嘴 3 检查喷射器检查喷射器 混合器混合器 和储存器和储存器 4 使用稀释剂的引发剂应增加喷出量使用稀释剂的引发剂应增加喷出量 耗损多产生的原因 1 喷射过度喷射过度 2 纤维和树脂的喷射直径不一致纤维和树脂的喷射直径不一致 耗损多的防治 1 调整喷射角度和喷射距离调整喷射
