几种闭模成型工艺技术述评

雪花

您好，我目前有种产品需要运用复合材料，其体积较大，外观结构较复杂，并且需能够浮在水上。我想在内部用PUR，外包壳约5-10mm，这层壳我想用玻璃钢或者PA66GF40，想向您咨询一下可行的加工方法。图纸已经设计出来了，可以寄给您看，如有时间可要帮帮忙，谢谢！我的信箱：xue.hua@hotmail.com

frp小子

  当前，许多国家都对生产环境苯乙烯含量的法定标准，作了严格的规定，例如，英国100ppm；法国50ppm；德国20ppm；瑞典20ppm；挪威25ppm；荷兰50ppm。为此，积极寻找降低苯乙烯挥发量的方法，已成为玻璃钢业界的一个重要课题。闭模工艺技术，是降低苯乙烯挥发量的一种有效手段。 本文将专门评述几种闭模工艺技术的有关方面。
　　玻璃钢闭模工艺技术，是指将树脂注射至闭合模内，在不暴露于外界空气情况下，完成固化过程的工艺方法。闭模工艺技术有以下几种：真空注射，树脂传递模塑 (RTM)，结构反应注射模塑(SRIM)，注射工艺，增强反应注射模塑(RRIM)等。
　　对于真空注射、RTM、SRIM等三种闭模工艺而言，设备投资以SRIM最高，其次RTM，真空注射最低。这些工艺方法，在加工周期、自动化水平、批量大小等方面，也有一定规律性。
　　例如，加工周期以SRIM为最短(约8分钟左右)，RTM次之(10～80分钟左右)，真空注射成型最长(1个多小时至10多个小时)。自动化水平，以SRIM为最高，它的年生产能力也最高，生产成本中所含劳动力费用最低。
　　上述这些工艺均采用树脂注射的方法，一个重要的区别，在于增强材料，是在闭合模具以前，还是在树脂浸渍以前，放进模具之中。这对于控制增强材料的含量和定向排列，无疑是一个十分重要的因素RTM、SRIM 工艺，由于采用对模技术，因而对玻璃纤维含量的控制较为有利。必须指出，当采用闭模工艺技术时，所用的树脂也是至关重要的。通常采用真空注射专用树脂，低收缩 RTM 树脂，以及混合型树脂等。
　　(1)真空注射模塑工艺
　　该工艺采用树脂注射技术，并辅以真空，以有助于注射过程。通常，有一个可变形的膜，以作为模具的另一面。模具的一半，一般可利用手糊模具或喷射成型模具，只需稍加修改即可使用。这种工艺不需要大量的模具或设备投资，生产批量较大产品质量较高。
　　真空注射模塑工艺所用的增强材料，可以是短切玻纤毡，也可以是芳纶纤维或碳纤维织物。该工艺的优点归纳如下:没有苯乙烯挥发物；工作场地清洁；芯材与插入部件容易粘结；设备投资较低，可以利用手糊或喷射模具。但这种真空注射模塑工艺也有不足之处，例如真空注射工艺必须使用毡材作为增强材料，价格稍贵于无捻粗纱；又如，毡材和薄膜的定位较为困难，与喷射成型相比，更费工时等。
　　真空注射成型工艺制成的产品，主要应用于船艇、运输、建筑业等方面。例如，可制造各种玻璃钢卡车车身夹层板和公共汽车整体夹层板，风车的帆蓬(11m长，玻纤含量为68％)，近海石油平台夹层板，建筑物房顶等。真空注射成型工艺，适合于制造批量中等的，机械性能要求中等或较高的，2米以上的大型部件。
(2)树脂传递模塑工艺 (RTM)
　　该工艺可以看成是低压下的树脂注射工艺，压力约为0.3～0.6MPa。近年来国外开发了许多RTM专用树脂，并能获得高质量的A级表面。这些树脂系统，加入低收缩添加剂，最佳的固化温度约为70℃，远低于通常SMC低收缩系统140～160℃的固化温度。
　　当前，绝大多数RTM工艺都使用胶衣树脂，以获得较好的表面质量。但是在使用低收缩RTM系统时，不需要使用胶衣树脂，从而也不会产生苯乙烯挥发物。
　　RTM制品的开发市场，主要是汽车业和建筑业，以及要求表面质量较高的其他领域。目前国外主要研制开发和建立RTM的整机系统，包括：A级表面质量RTM专用树脂；较高温度RTM工艺参数；注射设备的评估等。比利时最大的玻璃钢生产企业Indupol公司，成功地开发了RTM树脂及其相应的工艺技术，不但能保证制品生产的重现性，还可减少工时。DSM树脂公司开发不饱和聚酯和聚氨酯的混合型树脂，其性能可达到：粘度低于200～400MPa.s(室温下)；低温下固化速度快(70℃下胶凝时间为1分钟)；较高的机械强度及其模量，断裂延伸率为±7％。

　　(3)结构反应注射模塑工艺(SRIM)
　　该工艺成型设备应包括以下几个部分：增强材料预成型机，生产模具，工夹具和注射机等。工业化生产时，SRIM往往需要配套有增强材料预成型机，预成型周期约为几分钟。通常有两种预成型方法，一种是连续短切毡热成型方法，用红外线加热毡片，加上粘结剂热压固化预成型；另一种是直接喷射玻璃纤维方法，采用短切纤维和混有少量粉状粘结剂一起喷射，并吸咐到筛子屏上，而后熔融、预成型固化冷却。当今的遥控技术，可使纤维准确地铺放在所需的地方。对于某些产品，例如平板，可以不需要预成型工艺，也经常可以不在线预成型，由合作伙伴按制品的形状，完成预成型工艺。
　　SRIM模具，可用不同的材质制成。通常SRIM工艺的年批量，可达数千件以上，因而往往采用镍质模具，也可使用铝质模具或合金模具。这些非钢质模具，不但所施压力和温度可以降低，而且可节省较多的模具费用。一般讲，SRIM 的闭模效果较为严密，所施的压力范围较宽，注射压力较低，平均值约为1MPa。注射机通常有两个预混合器，一般均在非临界状态下混合树脂，混匀比例较宽。混匀树脂经过预混合器后，注射至加热的模具内。注射机价格，介于喷射成型机和PU混合机之间。
　　SRIM工艺的特点如下：无苯乙烯挥发量；产品质量较好，两面光亮，无纤维外露；制品内增强材料的含量和定位较为准确，因而其强度较高；设备投资较为低廉。其制品开发的主要市场，是运输、建筑电工电子等行业。