復合材料幾種閉模成型工藝比較介紹及區別

玻璃鋼閉模工藝技術(shù)，是指將樹(shù)脂注射至閉合模內，在不暴露于外界空氣情況下，完成固化過(guò)程的工藝方法。閉模工藝技術(shù)有以下幾種：真空注射，樹(shù)脂傳遞模塑 (RTM)，結構反應注射模塑(SRIM)，注射工藝，增強反應注射模塑(RRIM)等。

 對于真空注射、RTM、SRIM等三種閉模工藝而言，設備投資以SRIM最高，其次RTM，真空注射最低。這些工藝方法，在加工周期、自動(dòng)化水平、批量大小等方面，也有一定規律性。

 例如，加工周期以SRIM為最短(約8分鐘左右)，RTM次之(10～80分鐘左右)，真空注射成型最長(cháng)(1個(gè)多小時(shí)至10多個(gè)小時(shí))。自動(dòng)化水平，以SRIM為最高，它的年生產(chǎn)能力也最高，生產(chǎn)成本中所含勞動(dòng)力費用最低。

 上述這些工藝均采用樹(shù)脂注射的方法，一個(gè)重要的區別，在于增強材料，是在閉合模具以前，還是在樹(shù)脂浸漬以前，放進(jìn)模具之中。這對于控制增強材料的含量和定向排列，無(wú)疑是一個(gè)十分重要的因素RTM、SRIM 工藝，由于采用對模技術(shù)，因而對玻璃纖維含量的控制較為有利。必須指出，當采用閉模工藝技術(shù)時(shí)，所用的樹(shù)脂也是至關(guān)重要的。通常采用真空注射專(zhuān)用樹(shù)脂，低收縮 RTM 樹(shù)脂，以及混合型樹(shù)脂等。

(1)真空注射模塑工藝

該工藝采用樹(shù)脂注射技術(shù)，并輔以真空，以有助于注射過(guò)程。通常，有一個(gè)可變形的膜，以作為模具的另一面。模具的一半，一般可利用手糊模具或噴射成型模具，只需稍加修改即可使用。這種工藝不需要大量的模具或設備投資，生產(chǎn)批量較大產(chǎn)品質(zhì)量較高。

 真空注射模塑工藝所用的增強材料，可以是短切玻纖氈，也可以是芳綸纖維或碳纖維織物。該工藝的優(yōu)點(diǎn)歸納如下:沒(méi)有苯乙烯揮發(fā)物；工作場(chǎng)地清潔；芯材與插入部件容易粘結；設備投資較低，可以利用手糊或噴射模具。但這種真空注射模塑工藝也有不足之處，例如真空注射工藝必須使用氈材作為增強材料，價(jià)格稍貴于無(wú)捻粗紗；又如，氈材和薄膜的定位較為困難，與噴射成型相比，更費工時(shí)等。

 真空注射成型工藝制成的產(chǎn)品，主要應用于船艇、運輸、建筑業(yè)等方面。例如，可制造各種玻璃鋼卡車(chē)車(chē)身夾層板和公共汽車(chē)整體夾層板，風(fēng)車(chē)的帆蓬(11m長(cháng)，玻纖含量為68％)，近海石油平臺夾層板，建筑物房頂等。真空注射成型工藝，適合于制造批量中等的，機械性能要求中等或較高的，2米以上的大型部件。

(2)樹(shù)脂傳遞模塑工藝 (RTM)

 該工藝可以看成是低壓下的樹(shù)脂注射工藝，壓力約為0.3～0.6MPa。近年來(lái)國外開(kāi)發(fā)了許多RTM專(zhuān)用樹(shù)脂，并能獲得高質(zhì)量的A級表面。這些樹(shù)脂系統，加入低收縮添加劑，最佳的固化溫度約為70℃，遠低于通常SMC低收縮系統140～160℃的固化溫度。

 當前，絕大多數RTM工藝都使用膠衣樹(shù)脂，以獲得較好的表面質(zhì)量。但是在使用低收縮RTM系統時(shí)，不需要使用膠衣樹(shù)脂，從而也不會(huì )產(chǎn)生苯乙烯揮發(fā)物。

RTM制品的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，主要是汽車(chē)業(yè)和建筑業(yè)，以及要求表面質(zhì)量較高的其他領(lǐng)域。目前國外主要研制開(kāi)發(fā)和建立RTM的整機系統，包括：A級表面質(zhì)量 RTM專(zhuān)用樹(shù)脂；較高溫度RTM工藝參數；注射設備的評估等。比利時(shí)最大的玻璃鋼生產(chǎn)企業(yè)Indupol公司，成功地開(kāi)發(fā)了RTM樹(shù)脂及其相應的工藝技術(shù)，不但能保證制品生產(chǎn)的重現性，還可減少工時(shí)。DSM樹(shù)脂公司開(kāi)發(fā)不飽和聚酯和聚氨酯的混合型樹(shù)脂，其性能可達到：粘度低于 200～400MPa.s(室溫下)；低溫下固化速度快(70℃下膠凝時(shí)間為1分鐘)；

(3)結構反應注射模塑工藝(SRIM)

該工藝成型設備應包括以下幾個(gè)部分：增強材料預成型機，生產(chǎn)模具，工夾具和注射機等。工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，SRIM往往需要配套有增強材料預成型機，預成型周期約為幾分鐘。通常有兩種預成型方法，一種是連續短切氈熱成型方法，用紅外線(xiàn)加熱氈片，加上粘結劑熱壓固化預成型；另一種是直接噴射玻璃纖維方法，采用短切纖維和混有少量粉狀粘結劑一起噴射，并吸咐到篩子屏上，而后熔融、預成型固化冷卻。當今的遙控技術(shù)，可使纖維準確地鋪放在所需的地方。對于某些產(chǎn)品，例如平板，可以不需要預成型工藝，也經(jīng)�？梢圆辉诰�(xiàn)預成型，由合作伙伴按制品的形狀，完成預成型工藝。

 SRIM模具，可用不同的材質(zhì)制成。通常 SRIM工藝的年批量，可達數千件以上，因而往往采用鎳質(zhì)模具，也可使用鋁質(zhì)模具或合金模具。這些非鋼質(zhì)模具，不但所施壓力和溫度可以降低，而且可節省較多的模具費用。一般講，SRIM 的閉模效果較為嚴密，所施的壓力范圍較寬，注射壓力較低，平均值約為1MPa。注射機通常有兩個(gè)預混合器，一般均在非臨界狀態(tài)下混合樹(shù)脂，混勻比例較寬�；靹驑�(shù)脂經(jīng)過(guò)預混合器后，注射至加熱的模具內。注射機價(jià)格，介于噴射成型機和PU混合機之間。

 SRIM工藝的特點(diǎn)如下：無(wú)苯乙烯揮發(fā)量；產(chǎn)品質(zhì)量較好，兩面光亮，無(wú)纖維外露；制品內增強材料的含量和定位較為準確，因而其強度較高；設備投資較為低廉。其制品開(kāi)發(fā)的主要市場(chǎng)，是運輸、建筑電工電子等行業(yè)。