FRTP成型法
FRTP是把热塑性树脂和玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维等复合而成的复合材料。通常是把这些材料混合的混合物熔融、混炼做成粒料,采用注射模塑成型。还有的用长纤维做成片状成型材料,用压机成型的模压料片。前者是用纤维增强材料赋予各种树脂耐热性、尺寸稳定性、冲击强度或导电性等提高性能为目的,后者与FRP一样是以制造大型制品为目的,重视纤维排列方向及含量等的影响问题。
所使用的热塑性树脂是多种多样的,如AS、ABS、PA、PBT、PC、PET、POM、PPS等及高性能工程树脂,根据其不同特性而被利用。
(1)模压料片
近来最具实用性的模压料片是以聚苯乙烯为基体,玻璃纤维为增强材料的片材,采用PA、SAN、PBT、PPS,PPO等的FRTP也有出售。
模压料片成型法概要
概要
在比树脂熔融点高出20℃条件下预加热。受热的片材高速合模,高压成型
成型压力一般为981~1961Pa,模具保温60~80℃冷却
优点
用这一工艺可得到复杂形状的制
品,生产效率高
可成型大型制品
由于不损伤玻璃纤维,材料强度高
根据性能要求,可选择树脂,增强纤维
种类、纤维排列方向、填料等
成型装备
成型用模具
坯料剪裁装置
预热装置
成型用压机
缺点
材料成品率低
成型条件设定困难
制品形状稍有限制
模具、预热装置、卸料装置等设备费贵
①模压料片成型注意事项通常采用聚丙烯的模压料片,成型材料的特征是补强材料采用卷曲的涡旋状蓬松的基材。用预加热使坯料膨润,装入金属模内,用压机赋予形状并把熔融的树脂充分浸渍在纤维上,在模具内冷却
固化。因此在成型的各工序中,温度控制和压机的成型周期的设定最为重要。
采用特殊增强材料(单向合股粗纱、碳纤维布等)的模压料片。使用耐高温的工程树脂,用高纤维含量(代替金属材料为目的的材料),被认为是一种预浸渍的压缩成型材料。
②成型工序
a.模具采用具有部分凸缘的金属对模,其边缘要求高精度。坯料尺寸设计成能装进模具的尺寸,积层层数由制品重量决定。
b.无论哪种坯料都要温度均匀而且使表面和内部温差要小。
c.为使玻璃纤维同树脂起充分流动,加压速度要快,成型后在原压力下冷却—定时间。
d.因所使用树脂的种类不同,成型条件也不同,所以需通过试制设计出最佳作业标准。见表7-31。
表7-31模压料片成型条件
基体树脂
PP
PPS
预热温度/℃
金属模具温度/℃
压机成型压力/KPa
加压速度/(mm/s)
成型周期/s
190~230
室温~60
9806~19613
30~100
30~60
250~280
室温~60
13729~41188
20~120
60~180
③模压料片的作业管理必须明确模压料片的标准作业程序。在各项加ZT.序中,表示出必要事项和注意事项,对每件制品要保留记录,在不合格品及缺陷出现时安制订出有效的对策。作业标准见表7-32。
表7-32作业标准示例
No
名称××××作业标准
图号
制定
H8.4.1
项目
指标
事项
1
材料准备
模压料片××㎏
制造,记录lot编号
2
模具准备
检查、修理模具表面的伤痕
3
坯料
剪裁成规定尺寸
剪裁说明书
4
坯料预热
200℃,10min
作业手册
5
坯料装模
正确配置
作业手册
6
合模
合模速度40mm/s
作业手册
7
最终压力
表压11767kPa
作业手册
8
开模取出
开模开始后在60s内装在防止变形的夹具上冷却
附件3,作业手册
9
后加工
安装在加工夹具上去飞边、打孔、其他
作业手册
10
检查
外观检查,全检
尺寸检查,抽检10%
根据外观样本记入公司内部检查表
(2)混炼料的成型
作为FRTP成型材料主要是以颗粒状态供给。用注射模塑法、挤出成型法、压缩模塑法成型。
在FRTP成型加下方法中,有以下相同之处。
①模具装在成型机上、控制温度。
②填入粒料。
③压缩、保压、冷却。
④脱模。
各工序的条件因成型体系不同而不同,各自规定标准作业程序,进行全面管理。
与产品物理性能有关的项目如下。
①除去水分、挥发分。
②防止玻璃纤维折断、损伤。
③熔融状态的流动性(黏度特性)。
④随着流动,纤维基材的配向和合流纹的控制。
⑤脱模后的热变形(翘曲)。
与生产效率有关的项目如下:
①成型压力;
②生产周期的运转速度;
③模具温度;
④冷却时间;
⑤有无热处理等、机械的选择、生产过程控制都是重要的。
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