RTM(Resin
Transfer Molding)是將樹(shù)脂注入閉合模具中浸潤增強材料并固化成型的工藝方法,適于多品種、中批量、高質(zhì)量先進(jìn)復合材料成型。這一先進(jìn)工藝有著(zhù)諸多優(yōu)點(diǎn),可使用多種纖維增強材料和樹(shù)脂體系,有極好的制品表面。適用于制造高質(zhì)量復雜形狀的制品,且纖維含量高、成型過(guò)程中揮發(fā)成分少、環(huán)境污染少,生產(chǎn)自動(dòng)化適應性強、投資少、生產(chǎn)效率高。
近十幾年來(lái),RTM工藝發(fā)展迅速。1995年以來(lái),國外每年以20%的速度增長(cháng)。與幾種常用工藝相比,RTM工藝可以生產(chǎn)高性能、尺寸較大、高綜合度、批量中等的產(chǎn)品。產(chǎn)品數量在1500-40000件,適于RTM工藝。因此,RTM是一種很有前途的成型工藝。目前,RTM工藝已廣泛應用于建筑、交通、電訊、衛生、航空航天等領(lǐng)域。國內引進(jìn)RTM工藝設備始于80年代,盡管引進(jìn)的設備不少,但由于該工藝較年青,技術(shù)上有一定難度,產(chǎn)品經(jīng)常出現一些缺陷,本文就RTM制品常見(jiàn)缺陷進(jìn)行分析,以供參考。
1、產(chǎn)品表面局部粗糙無(wú)光澤
RTM產(chǎn)品產(chǎn)生這種現象的主要原因是產(chǎn)品輕度粘模。用手在模具上觸摸,當觸摸到這些部位時(shí),手感極其粗糙。通常產(chǎn)品生產(chǎn)一段時(shí)間后,就會(huì )出現這樣的問(wèn)題,這時(shí)需要及時(shí)清洗模具。首先用水砂紙打磨模具上粗糙的部位,然后用棉絲蘸丙酮擦凈整個(gè)模具,最后給模具涂覆脫模劑。
2、膠衣起皺
膠衣起皺的主要原因是在澆注樹(shù)脂之前,膠衣樹(shù)脂固化不完全,澆注樹(shù)脂中的苯乙烯單體溶脹膠衣樹(shù)脂,產(chǎn)生皺紋。因此噴涂膠衣時(shí)要注意以下幾個(gè)方面:
(1)膠衣層厚度,通常為0.3-0.5mm或400-500g/㎡,需要時(shí)可增加其厚度;
(2)檢查促進(jìn)劑、固化劑的加入量和混合比例,促進(jìn)劑和固化劑用量一定要加足;
(3)待膠衣完全固化后再澆注樹(shù)脂。
3、漏膠
漏膠的主要原因是模具合模后不嚴密或密封墊不嚴密。合模前應檢查密封圈是否完好,有無(wú)裂縫等,發(fā)現問(wèn)題要及時(shí)更換。合模時(shí),模具要壓緊密封墊,澆注時(shí)一旦發(fā)現漏膠應立即緊固漏膠部位周?chē)穆菟ā?/span>
4、氣泡
從理論上分析,產(chǎn)生氣泡的原因有四種:
(1)模腔內樹(shù)脂固化反應放熱過(guò)高,固化時(shí)間過(guò)短,因而模腔中的氣體沒(méi)有完全排出;
(2)樹(shù)脂注入模腔時(shí)帶入空氣過(guò)多,灌注時(shí)間內無(wú)法全部排出,甚至氣泡一直居于模腔頂部,從上而下的樹(shù)脂不能將其攜帶出去;
(3)樹(shù)脂粘度過(guò)大,氣泡在灌注時(shí)間內不能全部從產(chǎn)品中溢出。而且由于樹(shù)脂粘度大,流動(dòng)緩慢,甚至可能剛將氣泡攜至產(chǎn)品側面中部區(產(chǎn)品較高時(shí)),從而脫模后的產(chǎn)品含氣泡(或坑狀缺膠)較多;
(4)樹(shù)脂注入模腔的壓力過(guò)大,致使氣泡包容在樹(shù)脂中,難以排出。
對應的解決辦法為:
(1)適當調低灌注用樹(shù)脂固化劑用量;
(2)模具上設計排氣口;
(3)測試樹(shù)脂25℃下的粘度,通常RTM用樹(shù)脂粘度為0.5-1.5PaS。若樹(shù)脂粘度沒(méi)有超標,就應考慮環(huán)境溫度是否過(guò)低,如果溫度過(guò)低可在樹(shù)脂灌注前適當預熱達一恒溫,但溫度選擇要恰當,樹(shù)脂粘度過(guò)低將會(huì )影響產(chǎn)品的力學(xué)性能;
(4)降低樹(shù)脂注射壓力,增加樹(shù)脂注射量,從而降低樹(shù)脂在模腔的流速,增加滲流量。
5、制品出現干斑
RTM工藝產(chǎn)品內部出現干斑主要是玻纖浸潤不夠。如果同期產(chǎn)品中個(gè)別產(chǎn)品的某個(gè)部位出現干斑,也可能是玻纖布被污染造成。通常制品內部出現干斑也與樹(shù)脂粘度有關(guān),所以應首先分析和調節粘度;查看模具流道是否太長(cháng)和太窄,及時(shí)改進(jìn)模具,改進(jìn)給料管,增加給料點(diǎn)。
6、皺褶
皺褶也是許多RTM產(chǎn)品經(jīng)常遇到的問(wèn)題。皺褶與起皺不同,皺褶是由于布層起皺,脫模后產(chǎn)品外觀(guān)可清晰看見(jiàn)布褶,但布褶間被樹(shù)脂填滿(mǎn)。
皺褶產(chǎn)生的主要原因是:
(1)合模時(shí),由于模具對布層的擠壓而產(chǎn)生皺褶;
(2)樹(shù)脂在模具中流動(dòng)時(shí)將布沖擠變形而產(chǎn)生皺褶。
因此,生產(chǎn)RTM工藝產(chǎn)品要注意合模操作方法及布層厚度。合模操作的不當或布層過(guò)厚都易引起皺褶現象;換用耐沖刷性好的玻纖布、預成型坯件或針織復合氈,降低注射壓力,從而降低樹(shù)脂對布層的沖力。
7、裂紋
國內RTM工藝與國外相比,仍存在一定的差距。國內RTM工藝產(chǎn)品的纖維含量較低(一般約50%),而且由于該工藝的技術(shù)不成熟,部分制品的纖維含量分布不均勻,導致纖維含量過(guò)低的部分易出現裂紋。
從理論上分析,裂紋產(chǎn)生的原因有兩種:
(1)制品在模腔內固化不完全,甚至經(jīng)后固化處理后,制品內部仍在緩慢固化,而且樹(shù)脂的固化收縮率又較大,這樣在制品中纖維含量低的部位,承力載體強度不夠,由于固化內應力的作用,制品表面形成裂紋;
(2)制品本身固化已完全,但由于運輸過(guò)程中溫差變化大,熱脹冷縮,產(chǎn)生內應力較大,在制品纖維含量最低的薄弱部位產(chǎn)生裂紋。
因此應根據工藝實(shí)際情況調整工藝參數,提高纖維含量和纖維分布的均勻性。同時(shí)要注意RTM工藝用樹(shù)脂的固化收縮率,樹(shù)脂固化收縮率大,不僅影響產(chǎn)品表面效果,還會(huì )因固化收縮產(chǎn)生的內應力增加脫模難度。這時(shí)應使用低收縮添加劑,或用混合型樹(shù)脂體系降低樹(shù)脂的固化收縮率。