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注射成型工艺之真空--压力注射工艺介绍

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-24  浏览次数:106

  真空-压力注射工艺,是一种闭模模塑工艺。它是在阳模和阴模间铺放好玻纤增强材料,闭模后抽真空,并在压力下将液态树脂注入模腔,使其浸透玻璃纤维,然后固化成型。由于这种工艺可直接密闭模塑,因而制品内外表面光洁,壁厚公差小,并且能减少有害物质对操作者的接触,改善劳动条件。
  国外自六十年代开始,对真空-压力注射工艺进行了深入的研究,并取得了较快的进展。尤其在客机和战斗机机头雷达罩等方面,获得了很好的效果。我国一些材料研究所,也早在七十年代开始,结合国情,研究开发真空-压力注射工艺,并在民品开发方面,收到了良好的效果。
  一、真空-压力注射工艺的特点
  首先,该工艺成型制品的空隙率较小,一般在0.2%以下,并且由于不需进行机加工,减少了玻璃钢表面的吸水途径,因此制品的吸水率较低。据层压板水泡试验结果,真空-压力注射制品的吸水率为0.04%,而手糊制品的吸水率为0.12~0.50%,模压制品的为0.38~0.39%,酚醛压制工艺制品的,约为0.45~1.70%。
  其次,该成型工艺,由于闭模后模腔空间一定,因而可严格控制树脂含量,实践证明,层合板及其制品树脂含量的精度在±1.5以内。
  第三,其制的表面质量好,光洁度高,尺寸稳定性和重复性好,根据对层压板厚度实测平均误差,均小于0.1毫米。
  二、真空-压力注射成型工艺过程
  该工艺过程,包括检查模具、涂胶模剂、玻璃布套缝合、合模、检查模具气密性、抽真空、配胶、压注、固化、脱模等工序。由于模腔要抽真空,因此模具在铸造时必须保证无砂眼,加工好的模具应仔细检查,对漏气的地方要进行局部修理,成型前需清理模具,除去油污和尘土,然后才喷涂脱模剂,合模后,还需认真检查气密情况。玻璃纤维布或编织套,套在阴模上后,为防止松动,尚需扎紧,合模后需要升温至70℃,在减压下进行干燥,而后降温至50℃保持一定的时间。
  该工艺所用的树脂,除要求有合适的粘度外,尚需要求树脂的凝胶时间,要比压注时间至少多5个小时以上。配胶时,将树脂、固化剂及其他助剂,按一定比例先后加入到树脂混合釜内,经充分搅拌均匀后,接通真空系统,抽去树脂内的气泡,加热到注入温度50℃左右。然后,利用压力或泵,将树脂混合物从模具下部压入模腔,当模具上部流出胶液时,表明树脂已充满模腔,可停止压注,封住出胶口。
  按固化制度进行固化及后处理,冷却至室温后脱模。
  三、真空-压力注射成型工艺影响因素
  该工艺成型方法所用树脂的粘度,直接影响注射压力和生产周期。当树脂粘度较高时,要求注射压力相应增加。树脂粘度太高时,必然要求提高树脂输送管道和模具的耐压程度,从而增加了系统和模具的设计和加工的难度。另外,粘度增加后,注满模腔的时间加长,生产效率相应地也会有所降低。
  真空-压力注射成型工艺对模具要求,也十分严格。模具的刚性和内腔偏差太小,均对制品的质量有较大的影响。模具刚性小,在压注过程中会引起模具尺寸的变化,从而导致产品中树脂和纤维的含量不均匀,以至会使制品变形。另外,增强材料的铺层密度均匀与否,对制品的质量也会有很大的影响。
  四、真空-压力注射工艺的开发应用
  由于该工艺制品性能较为优异,与手糊、压制工艺相比,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度、挤压强度等性能指标,均有所提高,因此具有很大的开发前景。
  该工艺与国外RTM工艺相比,具有独到之处。例如,美国维纳斯设备采用液压注射工艺,利用泵输送胶液,要求树脂粘度在0.5Pa.s(500厘泊)以下,超过时成型很困难。而真空-注射工艺对树脂粘度要求不严,在30Pa.s以下都可以,最宜范围为0.2~5Pa.s,国产的不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂均可适用。
  又如,国外RTM工艺所用的增强材料,是连续纤维毡、短切纤维毡、无捻粗纱布、预成型坯或表面毡等,尤以连续纤维毡应用最广。短切纤维毡和无捻粗纱布,由于变形及仿形能力差,通常只能用于制备平板,以及形状简单的制品。我国连续纤维毡、短切纤维毡的产量、质量、品种等,目前均存在一些问题,为此近些年来引进的维纳斯液压注射成型机,多数未能发挥设备的作用。而这种真空-压力注射成型工艺,所用的增强材料,是国内产量众多的平纹、斜纹玻纤布,无捻粗纱布,以及玻纤编织套等,完全适合我国国情,宜于推广使用。
  再如,在产品性能方面,国外 RTM 工艺制品的含胶量在60%以上,其力学性能与手糊相仿,但真空-压力注射工艺的树脂含胶量在30%~42%,故其力学性能较为优异。
  这种真空-压力注射工艺已成功地开发了多种制品,例如,雷达罩、天线、风扇叶片、管道、农用喷雾器等。另外,在发动机叶片、头盔、建筑壁板、贮油罐、汽车部件、座椅、浴盆,以及冲浪板、舢板、滑雪板等方面,也有很大的开发应用前景。
 
关键词: 注射成型 真空
 
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