1、噴射成型工藝及應用噴射成型工藝及應用授授 課課 人：劉東雷人：劉東雷單單 位：南昌大學機電工程學院位：南昌大學機電工程學院系系 所：材料成型系所：材料成型系高分子材料成型新技術及模具高分子材料成型新技術及模具CAD/CAE/KBECAD/CAE/KBE研究室研究室目目 錄錄 概論概論 噴射成型工藝的原材料及模具噴射成型工藝的原材料及模具 噴射成型工藝噴射成型工藝 噴射成型制品質量控制噴射成型制品質量控制 典型工藝的發展典型工藝的發展噴成成型簡介噴成成型簡介噴射成型的定義噴射成型的定義由來：由來：在低壓接觸成型工藝基礎上發展起來的一在低壓接觸成型工藝基礎上發展起來的一種成型效率相對較高的工藝，主

2、要是將手糊成型種成型效率相對較高的工藝，主要是將手糊成型中纖維鋪覆和浸漬工作由設備來完成。中纖維鋪覆和浸漬工作由設備來完成。定義：定義：是利用設備將樹脂霧化，并于即時切斷的是利用設備將樹脂霧化，并于即時切斷的玻璃纖維在空間混合后，噴在模具表面上、排出玻璃纖維在空間混合后，噴在模具表面上、排出氣泡并壓實，固化成型。氣泡并壓實，固化成型。 噴射成型工藝過程噴射成型工藝過程噴槍噴槍噴射機噴射機噴射成型工藝的發展噴射成型工藝的發展目前噴射成型在各種成型方法中所占比重很大目前噴射成型在各種成型方法中所占比重很大, ,美國占美國占27%27%，日本占，日本占16%,16%,用以制造汽車車身用以制造汽車車身

3、, ,船船身身, ,浴缸浴缸, ,儲灌的過渡層儲灌的過渡層. .國內用的噴射成型機主國內用的噴射成型機主要是依靠進口。要是依靠進口。噴射成型工藝特點噴射成型工藝特點優點：優點：生產效率高：是手糊的生產效率高：是手糊的24倍。倍。材料成本降低：粗紗代替織物、可加入大量材料成本降低：粗紗代替織物、可加入大量的填料。的填料。成型過程中無縫接，制品整體性好。成型過程中無縫接，制品整體性好。工藝自由度大：生產過程中可根據產品性能工藝自由度大：生產過程中可根據產品性能須要自由調節產品厚度、纖維含量、長度等。須要自由調節產品厚度、纖維含量、長度等。噴射成型工藝特點噴射成型工藝特點缺點：缺點：產品強度不高：增

4、強材料以短切形式存在。產品強度不高：增強材料以短切形式存在。材料（能源）損耗較大：操作過程中須要霧材料（能源）損耗較大：操作過程中須要霧化和分散?；头稚?。操作環境差：霧化、分散。操作環境差：霧化、分散。陰模成型難度較大，適合大型制品。陰模成型難度較大，適合大型制品。設備投資比手糊成型大。設備投資比手糊成型大。噴射成型分類噴射成型分類膠液噴射動力形式：動力形式：氣動型：霧化效果好，飛濺嚴重，環境差。液壓型：飛濺相對減少，環境改善。膠液噴射噴出形式：噴出形式：預混型：設備簡單、清洗困難，樹脂容易堵塞。內混型：不須直接霧化固化劑，環境污染小，仍需清洗槍頭，易堵塞。外混型：槍頭免清洗，固化劑單獨霧化

5、，環境污染嚴重。噴射成型原材料、模具噴射成型原材料、模具及設備及設備原材料選擇原則：a. 產品性能指標b. 成型工藝性c. 價格低d. 貨源充足玻璃纖維粗紗 不飽和聚酯樹脂乙烯基樹脂 噴射成型樹脂體系噴射成型樹脂體系黏度：黏度：要求樹脂易于噴射并霧化，以利于浸潤玻纖材料、利于加入更多填料，降低成本。黏度過大時，噴出、霧化、浸潤都可能出現問題。觸變性：觸變性：是噴射成型樹脂最重要的特點是噴射成型樹脂最重要的特點，其作用是盡量保證樹脂留在所噴位置不流動，噴射成型樹脂觸變性一般控制在1.54Pa。觸變性差的樹脂成型，易于造成高位干紗，如果采用黏度更大的樹脂或增加填料，又不利于浸漬纖維、脫泡困難。固化

6、特性：固化特性：噴射成型操作須要一定的時間，且產品大小與形狀不同，操作時間也有差異，這就須要樹脂有適宜的固化特性和可控性。浸漬脫泡性：浸漬脫泡性：要求樹脂對纖維的浸漬性好，輥壓易于脫泡。噴射成型增強材料體系噴射成型增強材料體系防靜電：防靜電：表面處理劑一般采用沃蘭、硅烷類（切割性較好）硬挺度：硬挺度：適當、易于切割分散性：分散性：分散性好浸漬性：浸漬性：浸漬效果好，速度快噴射成型模具噴射成型模具設計要求：符合產品的設計要求強度、剛度：要求，能夠承受成型過程中接觸外力作用脫模性：好收縮、變形：考慮產品的收縮性要求，預收縮放量、反變形設計，特別是陰模成型過度圓角：在產品結構允許范圍內，圓角設計盡可

7、能的大模具材料：無特殊要求，一般復合材料成型的模具材料均可，金屬、玻璃鋼等。噴射成型設備噴射成型設備噴射成型工藝所用的主要設備是噴射機。噴射成型設備，從簡單的噴射成型機到自動化噴射成型生產線，經歷了一個較長的發展過程。我國在60年代已開始了噴射設備的研制開發工作，但目前國內生產的廠家極少，但這一技術是應該發展的。噴射機：主要是由樹脂噴射系統和無捻粗紗切割噴射系統組成。其功能是由纖維切割器噴射出的、與樹脂成一定重量比的、專用的短切玻纖無捻粗紗紗段，均勻的撒落在由樹脂噴槍噴嘴噴射出的、具有一定速度、霧化的、含有各種助劑的樹脂微粒形成的扇面上，然后二者同時噴射到模具型面上，經軋棍、擠壓、固化、脫模而

8、成型為玻璃鋼制品。柱塞泵式噴射成型機（STJ01）噴射成型工藝噴射成型工藝促進劑樹脂填料玻璃纖維無捻粗紗固化劑樹脂噴槍切紗器噴射模具輥壓排泡固化脫模毛坯件修整成品噴射成型噴射成型工藝流程 工藝流程工藝流程纖維材料： 材料：無捻粗紗；含量：通?？刂圃?0%左右，低于25%時，輥壓方便，但制品強度低，纖維含量高于45%時，輥壓脫泡困難；長度：以25mm為宜。工藝參數工藝參數樹脂材料： 材料：噴射制品采用不飽和聚酯樹脂；含膠量：約為60%左右，含膠量過低，含膠量不均，粘接不牢；引發劑：噴射系統中，促進劑比例一般是固定的，引發劑用量須要根據環境溫度和制品要求在0.5%4%之間調整；凝膠測試：每次噴射成

9、型前須要做凝膠測試 ；膠液粘度： 應控制在易于噴射霧化、易于浸漬玻璃纖維、易于排除氣泡而又不易流失，粘度控制在0.30.8Pa.s，觸變指數以1.54為宜。噴射量： 在噴射成型中，應始終保持膠液噴射量與纖維切割量的比例適宜。柱塞泵供膠的膠液噴射量是通過柱塞的行程和速度來調控的。噴射量與噴射壓力和噴嘴直徑有關,噴嘴直徑在1.2-3.5mm之間選定，可使噴膠量在8-60g/s之間調變，柱塞泵供膠的膠液噴射量是通過柱塞的行程和速度來調控的。噴槍夾角： 對樹脂與引發劑在槍外混合均勻度影響極大，不同夾角噴射出來的樹脂混合交距不同，為了操作方便，一般選用20夾角為宜。噴槍口與成型表面距離350-400mm

10、，確定操作距離主要考慮產品形狀和樹脂液飛失等因素，如果要改變操作距離，則需調整噴槍夾角以保證樹脂在靠近成型面處交集混合。噴霧壓力： 噴霧壓力大小要能保證兩種樹脂組分均勻混合，同時還要使樹脂損失最小。壓力太小，混合不均勻；壓力太大，樹脂流失過多。適宜的壓力同膠液黏度有關，若黏度在0.2Pa.s時，霧化壓力為0.3-0.35MPa。工藝要點工藝要點p成型環境溫度以20-30度為宜，再高，固化快、系統易堵塞；過低，膠液黏度大，浸潤不均，固化慢。p制品噴射成型工序應標準，以免因操作者不同而產生過的質量差異。p為避免壓力波動，噴射機應由獨立管路供氣，氣體要徹底除濕，以免影響固化。p樹脂膠液溫度應根據須要

11、進行加溫或保溫，以維持膠液黏度適宜。p噴射開始，應注意玻璃纖維和樹脂噴出量，調整氣壓，以達到規定的玻璃纖維含量.p纖維切割不準(誤切)而要調整切割輥與支承輥間隙，為使纖維噴出量不變，也要調整氣壓，如必要時，需要轉速表校驗切割輥轉速。p噴射成型時，在模具上先噴涂一層樹脂，然后再開動纖維切割器；噴射最初和最后層時，應盡量薄些，以獲得光滑表面。p噴槍移動速度均勻，不允許漏噴，不能走弧線；p相鄰兩個行程間重疊寬度應為前一行程寬度的1/3，以得到均勻連續的涂層；p前后涂層走向應交叉或垂直,以便均勻覆蓋。p每個噴射面噴射完后，立即用壓輥滾壓，要特別注意凹凸表面，壓平表面，修整毛刺,排出氣泡，然后再噴出第二

12、層。n要充分調整噴槍和纖維切割噴射器噴出的纖維和膠衣的噴射直徑，以期得到最好的噴射效果。n噴射曲面：噴射方向應始終沿曲面法線方向。n噴射溝槽：應先噴射四周和側面，然后在底部補噴適量纖維，防止樹脂在溝槽底部聚集。n噴射轉角：應從夾角部位向外噴射，防止在角尖出現樹脂聚集。噴射成型制品質量控制噴射成型制品質量控制u流掛現象u浸漬性差u固化不均、不足u粗砂切割不良u氣泡u厚度不均u白化、龜裂缺陷種類缺陷種類垂流缺陷產生的原因1. 樹脂黏度,觸變度低2. 噴射時的玻璃纖維體積大3. 玻璃纖維含量低垂流缺陷的防治1. 提高黏度和觸變度，厚度大于5mm時,效果不大2. 提高樹脂噴射壓力3. 縮短玻璃纖維切割長度4. 使噴槍接近型面進行噴涂5. 提高玻璃纖維含量浸潤不良產生的原因1 樹脂黏度高2 樹脂與玻璃纖維噴涂直徑不一致3 玻璃纖維含量高4 凝膠快浸潤不良的防治1 使黏度降低到0.8Pa.s以下2 調整噴涂直徑3 降低含量