第二章-喷射成型

第二章喷射成型工艺1.概述2.喷射成型机工作原理3.喷射成型工艺过程控制4.喷射成型设备第一节概述是为改进手糊成型工艺而开发的一种半机械化成型工艺，是手糊工艺的变形。一般是将分别混有促进剂和引发剂的树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合)喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品。玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂加热引发剂促进剂静态混合切割喷枪喷射成型模具辊压固化脱模喷射成型工艺流程喷射成型主要由三个部分组成：喷射输送管道混合按胶液喷射动力分：气动型和液压型。按胶液混合形式可分为：内混合型、外混合型、先混合型。气动型是空气引射喷涂系统，靠压缩空气的喷射将胶液雾化并喷涂到芯模上。部分树脂和引发剂烟雾被压缩空气扩散到周围空气中，因此目前较少使用。气动型喷射液压型是无空气的液压喷涂系统。靠液压将胶液挤成滴状并喷涂到模具上。因没有压缩空气喷射造成的扰动，所以没有烟雾、材料浪费少。液压型喷射将树脂与引发剂分别送到喷枪头部的紊流混合器充分混合，因引发剂不与压缩空气接触，故不产生引发剂蒸气。缺点是喷枪易堵，必须用溶剂及时清洗。内混合型喷射引发剂和树脂在喷枪外的空气中相互混合。由于引发剂在同树脂混合前必须与空气接触，而引发剂又容易挥发，因此既浪费材料又引起环境污染。外混合型喷射将树脂、引发剂和促进剂先分别送至静态混合器充分混合，然后再送至喷枪喷出。先混合型喷射玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂加热引发剂促进剂静态混合切割喷枪喷射成型模具辊压固化脱模•优点–生产效率比手糊提高2-4倍，生产量可达15kg/min；–可用较少设备投资，实现中批量生产。–用玻璃纤维无捻粗纱代替织物，材料成本低产品整体性好，无接缝；–可自由调变产品壁厚、纤维与树脂比例。•缺点–现场污染大；–树脂含量高，制品强度较低。第二节喷射成型机工作原理1.压力提供胶液喷射成型机2.泵供胶式喷射成型机1、压力提供胶液喷射成型机胶液分别装在几个压力罐中，靠输入罐中一定压力的气体为动力，迫使胶液通过管道进入喷枪而被连续喷出。压力提供胶液喷射成型机主要由压力贮罐(气体/胶液)、树脂喷枪、纤维切割喷射器、小车、支架等部分组成。此外，还有压缩空气和树脂胶液管道和控制阀。双罐供胶式喷射成型机123456789101112131-气水分离器；2-气阀门；3-调压阀；4-放气阀；5-调压阀；6，7-压力罐；8-安全阀；9,10-调压阀；12-纤维切割喷射器；11,13-树脂喷射器两个压力贮罐，一个装树脂和引发剂的混合胶液，一个装树脂和促进剂的混合胶液。两罐分别与两个胶液喷枪相连。12345678910111213喷射过程中，两种不同树脂混合胶液和短切玻璃纤维是在模具表面前的空间交叉混合的。两个树脂胶液喷枪和纤维切割喷射器，三者之间的喷射角可相互调节，从而改变喷射过程中纤维和胶液交叉混合的位置拟适应喷射不同形状制品的需要。喷射成型时，由压力气源供给的具有一定压力的气体，经气水分离器后分作四路：一路经调压阀5分别进入两个压力贮罐，气体压力压迫两压力罐中的树脂胶液流入喷枪，实现两树脂胶液喷枪的连续喷射；一路经压阀3进入喷枪体后部气缸中，用以调控喷枪胶液喷射量；12345678910111213一路经调压器9用于驱动纤维切割喷射器气动马达而带动切割辊旋转，实现纤维的连续切断；一路经调压阀10供给喷枪使胶液雾化和供给纤维切割喷射器喷射短切纤维。各路工作气体的压力和流量分别由各自的调压阀和气阀控制调节，并有相应仪表显示。123456789101112132、泵供胶式喷射成型机树脂胶液和辅助剂分别由各自的泵供给各自的喷枪，在喷射过程中于枪外空间交叉混合；树脂胶液和各组份辅助剂分别由各自的泵输入到一个静态混合器中，充分混合后再由同一个喷枪喷射。这种树脂与辅助剂在系统内部混合的喷射成型机，只用一个胶液喷枪、且喷枪结构简单、质量轻，喷射过程中引发剂浪费少。柱塞泵供胶式喷射成型机静态混合器柱塞泵(计量泵)的理论流量：Q＝60nFs(m3/h)n一泵转速，r/minF一柱塞截面积，m2；s－柱塞行程，m。树脂柱塞泵同两个辅助剂柱塞泵，三者流量比例关系：Q1:Q2:Q3＝F1l1:F2(l2+l3):F3l3Q1、Q2、Q3—分别为树脂及辅助剂泵流量；F1、F2、F3一分别为树脂及辅助剂泵活塞截面积l1、l2、l3—分别为各泵柱塞在摇臂上的位置。通过改变辅助剂泵柱塞在摇臂上的位置，即可准确调控树脂同辅助剂间的流量配比为了使树脂泵输出的胶液压力和流量稳定树脂泵和辅助剂泵压出的树脂与辅助剂在这里得到充分混合，然后流入喷枪并在喷射气体作用下喷射到模具表面工作气体驱动纤维切割喷射器的气动马达，将玻璃纤维连续切割成短切纤维喷出，并同胶液汇合粘附到模具上。第三节喷射成型工艺过程控制1.喷射工艺参数2.喷射成型工艺要点3.喷射成型制品的缺陷与防治纤维:树脂含量:胶液粘度:选用前处理的专用无捻粗纱,制品纤维含量控制在28％一33％。纤维长度一般为25mm-50mm。喷射制品采用不饱和聚酯树脂，含胶量约为60％左右。应控制在易于喷射雾化、易于浸渍玻璃纤维、易于排除气泡而又不易流失，粘度应在0.3Pa·s-0.8Pa·s，触变度以1.5-4.0为宜。1、喷射工艺参数喷射量：喷枪夹角：喷雾压力：适宜的压力同胶液粘度有关，若粘度在0.2Pa·s时，雾化压力为0.3MPa-0.35MPa。喷枪口与成型表面距离350mm-400mm，选用20°夹角为宜。与喷射压力和喷嘴直径有关。喷嘴直径在1.2mm-3.5mm之间选定，可使喷胶量在8g/s-60g/s之间调变。柱塞泵供胶的胶液喷射量是通过柱塞的行程和速度来调控的。2、喷射成型工艺要点成型环境温度以25±5℃为宜；制品喷射成型工序应标准化；为避免压力波动，喷射机应由独立管路供气；树脂胶液罐内温度应维持胶液粘度适宜；喷射开始，应注意玻纤和树脂喷出量，调压以达到规定的玻纤含量。纤维切割不准(误切)而要调整切割辊与支承辊间隙时，为使纤维喷出量不变，也调整一次气压。如必要时，需用转速表校验切割辊转速。喷射成型时，在模具上先喷上一层树脂，然后再开动纤维切割器。喷射最初和最后层时，应尽量薄些，以获得光滑表面。喷枪移动速度均匀，不允许漏喷，不能走弧线。相邻两个行程间重叠宽度应为前一行程宽度的l/3，以得到均匀连续的涂层。前后涂层走向应交叉或垂直，以便均匀覆盖。每个喷射面喷完后，立即用压辊滚压，要特别注意凹凸表面。压平表面，整修毛刺，排出气泡，然后再喷第二层。要充分调整喷枪和纤维切割喷射器喷出的纤维和胶液的喷涂直径，以期得到最好的脱泡效果。特殊部位的喷射：喷射制品曲面时，喷射方向应始终沿曲面法线方向；喷射沟槽时，应先喷四周和侧面，然后在底部补喷适量纤维，防止树脂在沟槽底部集聚；喷射转角时，应从夹角部位向外喷射，防止在角尖出现胶液集聚。3.喷射成型制品的缺陷与防治垂流：树脂粘度、触变度低；喷涂时的玻纤体积大；玻纤含量低；玻纤软。浸渍不良：树脂粘度高；树脂与玻纤喷涂直径不一致；玻纤含量高；凝胶快。固化不均：树脂反应性过高；固化剂分散不均。损耗多：玻纤硬；喷射过度；玻纤和树脂喷射直径不一致。气泡：脱泡不充分；树脂浸渍不良；玻纤含量高。第四节喷射成型设备1.树脂胶液喷枪2.玻璃纤维切割喷射器3.静态混合器喷射工艺的主要设备是喷射机。喷射机按喷射压力不同分为高压喷射机和低压(气动)喷射机；按树脂(加有促进剂)和引发剂的混合方式不同分成枪内混合和枪外混合；还有专门喷射胶衣的胶衣树脂喷射机或胶衣和玻纤混合喷射机。喷射机单嘴、双喷嘴、多喷嘴喷枪；气动控制、手动控制喷枪；气压雾化、液压雾化喷枪；内混合式、外混合式喷枪（树脂与引发剂）喷枪1.喷嘴帽；2.气管接头；3.枪体；4.气管接头；5.气缸体；6.弹簧；7.调节阀；8.活塞；9.针阀杆；10.胶液管接头喷枪•针阀杆装在枪体中，前端圆锥体可与喷嘴帽的圆孔配合，后端与汽缸活塞连接。活塞右端的汽缸体中还装有一压缩弹簧。•当气源未向汽缸供气时，汽缸活塞在弹簧作用下带动针阀杆向左移动，喷枪喷嘴关闭。此时即使喷枪与胶液压力罐连通，胶液也不会喷出。当需要喷射时，则首先应通过管接头2、4向喷枪输入压力气体。由管接头2输入的压缩气体用作胶液的喷射和雾化。由管接头4输入的气体进入汽缸左腔，用于控制针阀的启闭。•喷嘴开启的大小取决于输入喷枪汽缸中气体的压力。外部混合型喷枪外部混合型喷枪具有四个喷嘴，其中两个用于树脂，两个用于固化剂（空气雾化)。四个喷嘴安排在正方形的四个角上，正方形的中间是短切纤维的喷嘴；喷出的短切纤维被树脂和固化剂包围，因此，玻璃纤维不容易喷溅出来。这种喷枪不需要溶剂冲洗，但是在每次喷射结束以后喷枪的前端应该洗干净。固化剂由压力罐输送到喷枪，在足够的压力下使固化剂雾化不需要空气辅助。这种类型的喷枪具有一个或两个树脂喷嘴，切割器放置于喷枪的顶部，通过适当的调节，切割器将短切纤维喷入树脂和固化剂的喷射面内。无空气外部混合型喷枪空气辅助内部混合型喷枪是目前使用最普遍的一种喷枪。喷枪在内部将空气、固化剂和树脂混合在一起。短切玻璃纤维被喷到混合物喷射面的上面，一定量的玻璃纤维的喷溅是不可避免的。空气与固化剂和树脂混合的结果，使得在制品中易产生孔隙。这种喷枪需要用溶剂冲洗内部混合胶。空气辅助内部混合型喷枪4-垫辊；5－牵引辊；6－切割辊；9－玻璃纤维玻璃纤维三辊切割喷射器1-机壳；2-进气管；3-气动马达；4－喷枪玻纤切割器纤维在旋转的切割辊与垫辊之间被切断并被喷射气流吹散，连续向外喷出。4-垫辊；5－牵引辊；6－切割辊；9－玻璃纤维静态混合器的种类很多，但工作原理基本相同，都是以流体动力学的剪切应力场为基础实现几种介质相互混合的。它们的混合元件都静止不动。混合器连接在液流管路中，介质连续地流经混合器时，被混合元件机械地细分、转向和重新汇合，从而获得混合与均化。静态混合器螺旋式混合元件分为左旋式与右旋式两种元件，间隔排放。元件的作用：将中心原料翻到边缘，边缘原料翻到中心；物料过一个元件分割一次（分成2份）。分割份数与元件个数的关系：S=2nn为元件个数。螺旋式静态混合器是靠介质流动时，介质在混合元件作用下产生分割、转流、掺和来实现混合的。混合过程：混合器两端分别与输送介质的管道连接。当介质流经第一个混合元件时便被分割成两层，由于混合元件的流道是螺旋状的，故液流在流动过程中被迫改变方向，形成液流的翻转，原来在组合元件中心部位的料流转到了边缘，而原来在边缘的料流又转到了中心部位，从而使介质流得到初步混合。当液流继续流至第二个混合元件时，前一个混合元件两边的料流又再次被分割，并在分割后的流动过程中再次翻转混合。就这样介质液流在流经混合甜的过程中被不断地分割、翻转混合，从而达到混合的目的。喷射成型机的静态混合器，混合元件的个数通常为8-12个，静态混合器的安装可以不考虑液流的流动方向。1.压缩空气调节器；2.泵；3.储罐（A树脂加促进剂，B树脂加引发剂）；4.喷枪；5.短切纤维A:泵压枪外混合喷射系统，加有引发剂的树脂和加有促进剂的树脂分别装在两个贮罐3-A和3-B内，用压力泵分别从两罐中提取定比例的树脂输送至喷枪4，靠泵压使树脂雾化并在喷枪外混合均匀，同时带走经短切的纤维5一道喷射在模具表面上。1.压缩空气调节器；2.泵；3.储罐（A树脂加促进剂）；4.喷枪；5.短切纤维；6.引发剂注射器；7.压力罐（A溶剂、B引发剂）B:空气雾化，枪内混合喷射系统，加有促进剂的树脂装在储罐(3-A)内由泵输送，引发剂装在注射器6内，用压缩空气输送，同时由另一管道输送压力空气至喷嘴。树脂、引发剂和短切纤维在喷枪内进行混合雾化喷射至模具上。枪内混合系统必须提供溶剂(7一A)清洗喷枪，防止树脂在枪内固化1.压缩空气调节器；3.储罐（A树脂加促进剂）；4.喷枪；5.短切纤维