聚合物成型新工藝

1、聚合物成型新工藝姓名：宋信虹姓名：宋信虹學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：1411072328主要內(nèi)容 1.振動(dòng)輔助成型原理及特點(diǎn) 2.氣輔成型的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及前景 3.樹(shù)脂傳遞模塑成型（RTM）的成型原理、特點(diǎn)、及應(yīng)用前景 4、RTM成型、手糊成型、噴射成型、SMC成型四者的優(yōu)缺點(diǎn)比較 5、微孔注射發(fā)泡成型原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀1.振動(dòng)輔助成型原理及特點(diǎn)1.1 原理：動(dòng)態(tài)注射成型技術(shù) 如果在注射成型過(guò)程中引入振動(dòng)，使注射螺桿在振動(dòng)力的作用下產(chǎn)生軸向脈動(dòng)，則成型過(guò)程料筒及模腔中熔體的壓力將發(fā)生脈動(dòng)式的變化，改變外加振動(dòng)力的振動(dòng)頻率與振幅。分類：在機(jī)頭上引入機(jī)械振動(dòng)；機(jī)頭引入超聲振動(dòng)；在擠出全過(guò)程引入振動(dòng)。1.

2、2 振動(dòng)力場(chǎng)對(duì)擠出過(guò)程作用的機(jī)理 擠出過(guò)程中的振動(dòng)力場(chǎng)作用提高了制品在縱向和橫向上的力學(xué)性能，并且使二者趨于均衡 ，這種自增強(qiáng)和均衡作用是聚合物大分子之間排列和堆砌有序程度提高的結(jié)果，也是振動(dòng)力場(chǎng)對(duì)聚合物熔體作用的結(jié)果，可以解釋為是振動(dòng)力場(chǎng)作用使聚合物熔體大分子在流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生平面二維取向作用而產(chǎn)生“擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)”的結(jié)果。在高分子材料成型加工過(guò)程中引入振動(dòng) ，會(huì)對(duì)高分子材料成型過(guò)程產(chǎn)生一系列影響。振動(dòng)力場(chǎng)能量的引入并不是能量的簡(jiǎn)單疊加 ，而是利用高分子材料成型過(guò)程在振動(dòng)力場(chǎng)作用下表現(xiàn)出來(lái)的非線性特性，降低成型過(guò)程能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是一種新型的低能耗成型方法。1.3 特點(diǎn)：振動(dòng)擠出對(duì)塑料制品性能的

3、影響 引入振動(dòng)力場(chǎng)后，在產(chǎn)量相同的條件下，輸送塑化的能耗需求降低 ，螺桿的長(zhǎng)徑比可以相應(yīng)減少，而且在一定的振動(dòng)參數(shù)范 圍內(nèi) ，不但能夠保證甚至還能提升制品綜合性能。眾多的實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明：將振動(dòng)力場(chǎng)引入聚合物成型加工的全過(guò)程可以降低聚合物熔體黏度 、降低出口壓力、減少擠出脹大、提高熔融速率 、增加分子取向、降低功耗、提高制品力學(xué)性能等。2.氣輔成型的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及前景氣體輔助注射成型技術(shù)的工藝過(guò)程是：先向模具型腔中注入塑料熔體，再向塑料熔體中注入壓縮氣體。輔助氣體的作用，推動(dòng)塑料熔體充填到模具型腔的各個(gè)部分,使塑件最后形成中空斷面而保持完整外形。與普通注射成型相比，這一過(guò)程多了一

4、個(gè)氣體注射階段，且制品脫模前由氣體而非塑料熔體的注射壓力進(jìn)行保壓。在成型后的制品中，由氣體形成的中空部分被稱為氣道。 由于具有廉價(jià)、易得且不與塑料熔體發(fā)生反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，因此一般所使用的壓縮氣體為氮?dú)?。氣體輔助注射成型的流程以短射制程為例，一般包括以下幾個(gè)階段。第一階段：按照一般的注塑成型工藝把一定量的熔融塑膠注射入模穴；第二階段：在熔融塑膠尚未充滿模腔之前，將高壓氮?dú)馍淙肽Ｑǖ闹醒?；第三階段：高壓氣體推動(dòng)制品中央尚未冷卻的熔融塑膠，一直到模穴末端，最后填滿模腔；第四階段：塑膠件的中空部分繼續(xù)保持高壓，壓力迫使塑料向外緊貼模具，直到冷卻下來(lái)；第五階段：塑料制品冷卻定型后，排除制品內(nèi)部的高壓氣體，然

5、后開(kāi)模取出制品。 根據(jù)具體工藝過(guò)程的不同，氣體輔助注射成型可分為標(biāo)準(zhǔn)成型法、副腔成型法、熔體回流法和活動(dòng)型芯法四種。1、標(biāo)準(zhǔn)成型法是先向模具型腔中注入經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量的塑料 熔體，再通過(guò)澆口和流道注入壓縮氣體。2、副腔成型法是在模具型腔之外設(shè)置一個(gè)可與型腔相通的副型腔。3、熔體回流法與副腔成型法類似，所不同的是模具沒(méi)有副型腔。4、活動(dòng)型芯法是在模具型腔中設(shè)置活動(dòng)型芯。2.1 氣體輔助注射成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)1.所需注射壓力小2.制品翹曲變形小3.可消除縮痕，提高表面質(zhì)量，降低廢品率4.可以用于成型壁厚差異較大的制品5.可通過(guò)氣體的穿透減輕制品重量，節(jié)省原材料用量，并縮短成型周期， 提高生產(chǎn)率6.該技

6、術(shù)可適用于熱塑性塑料、一般工程塑料及其合金以及其他用于注射 成型的材料優(yōu)點(diǎn)：需要增加供氣和回收裝置及氣體壓力控制單元，從而增加了設(shè)備投資；對(duì)注射機(jī)的注射量和注射壓力的精度要求有所提高；制品中接觸氣體的表面與貼緊模壁的表面會(huì)產(chǎn)生不同的光澤；制品質(zhì)量對(duì)工藝參數(shù)更加敏感，增加了對(duì)工藝控制的精度要求。缺點(diǎn)：2.2 氣體輔助注射成型技術(shù)的應(yīng)用:氣體輔助注射成型技術(shù)可應(yīng)用于各種塑料產(chǎn)品上，如電視機(jī)或音箱外殼、汽車塑料產(chǎn)品、家具、浴室、廚具、家庭電器和日常用品、各類型塑膠盒和玩具等管狀和棒狀零件大型平板類零件缺陷的復(fù)雜零件我國(guó)氣體輔助注射成型技術(shù)的應(yīng)用起步雖然較晚，但隨著家電、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)成型塑

7、料制品的要求也在不斷提高，有力地推動(dòng)了這項(xiàng)技術(shù)的引進(jìn)、研究和推廣應(yīng)用。3.樹(shù)脂傳遞模塑成型（RTM）的成型原理、特點(diǎn)、及應(yīng)用前景原理：是將玻璃纖維增強(qiáng)材料鋪放到閉模具的模腔內(nèi)，用壓力將樹(shù)脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強(qiáng)材料，然后固化，脫模成型制品。特點(diǎn)：1、可以制造兩面光的制品；2、成型效率高，適合中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（20000件/年內(nèi)）； 3、RTM為閉模操作，不污染環(huán)境；不損害健康； 4、增強(qiáng)材料可任意方向鋪放，容易實(shí)現(xiàn)按制品受力狀況合理鋪放增強(qiáng)材料； 5、原材料及能源消耗少； 6、建廠投資少。應(yīng)用：目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有：汽車殼體及部件

8、、娛樂(lè)車構(gòu)件、螺旋槳、天線罩、機(jī)器罩、浴盆、淋浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。 4、RTM成型、手糊成型、噴射成型、SMC成型四者的優(yōu)缺點(diǎn)比較：4.1 RTM成型 它的基本原理是將玻璃纖維增強(qiáng)材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力將樹(shù)脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強(qiáng)材料，然后固化，脫模成型制品。RTM成型技術(shù)的特點(diǎn)： 可以制造兩面光的制品； 成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn) RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康； 原材料及能源消耗少；4.2 手糊成型工藝手糊成型工藝又稱接觸成型工藝。是手工作業(yè)把玻璃纖維織物和樹(shù)脂交替鋪在模具上，然后固化成型為玻璃鋼制品的工藝。優(yōu)點(diǎn)

9、是成型不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、見(jiàn)效快。適宜我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展。且工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)技術(shù)易掌握，只需經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)即可進(jìn)行生產(chǎn)。易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要，可在產(chǎn)品不同部位任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料；制品的樹(shù)脂含量高，耐腐蝕性能好。缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、速度慢、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、不宜大批量生產(chǎn)。且產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。生產(chǎn)環(huán)境差、氣味大、加工時(shí)粉塵多，易對(duì)施工人員造成傷害。4.3 噴射成型工藝 噴射成型工藝是將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時(shí)將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹(shù)脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一

10、定厚度時(shí)，用輥輪壓實(shí)，使纖維浸透樹(shù)脂，排除氣泡，固化后成制品。噴射成型的優(yōu)點(diǎn)：用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高24倍；產(chǎn)品整體性好，無(wú)接縫，層間剪切強(qiáng)度高，樹(shù)脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。其缺點(diǎn)為：樹(shù)脂含量高，制品強(qiáng)度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。4.4 片狀模塑料SMC的成型工藝片狀模塑料SMC的成型工藝主要有以下兩類：將玻纖含量為 2540（根據(jù)具體要求而定）的SMC片材，按產(chǎn)品形狀要求剪裁成一定的尺寸，揭去兩面的PE薄膜，按一定要求疊放在熱的對(duì)模上進(jìn)行加壓加溫成型；先在熱模內(nèi)按要求鋪放好

11、一定量（根據(jù)玻纖含量要求而定）的連續(xù)玻纖預(yù)成型氈，然后將不含玻纖或僅含少量玻纖（一般為5以下）的SMC片材經(jīng)剪裁、撕去薄膜后疊放在預(yù)成型氈上，最后鋪上一層表面氈。 SMC工藝的特點(diǎn)是： (1)操作方便。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，改善了濕法成型的作業(yè)環(huán)境和勞動(dòng)條件。 (2)產(chǎn)品的可沒(méi)計(jì)性強(qiáng)。可通過(guò)改變組份的種類和配方，改變成型工藝來(lái)滿足不同產(chǎn)品的不同要求。如耐腐蝕、絕緣、絕熱、零收縮、柔性、低密度、高強(qiáng)、A級(jí)表面、抗靜電等等。(3)成型流動(dòng)性好?？沙尚徒Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，特別適合制作大型薄殼異形制品。能實(shí)現(xiàn)制品變厚度，帶嵌件、孔洞、凸臺(tái)、加強(qiáng)筋、螺紋等功能。 (4)產(chǎn)品內(nèi)外光潔，

12、尺寸準(zhǔn)確，適合制作汽車外圍件，電氣零部件，機(jī)械部件，防腐容器等產(chǎn)品。適合大規(guī)模生產(chǎn)，成本較低。 (5)增強(qiáng)材料在生產(chǎn)與成型過(guò)程中均無(wú)損傷，長(zhǎng)度均勻，制品強(qiáng)度較高，可進(jìn)行輕型結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，色彩艷麗。 SMC工藝也有其不足之處，主要是SMC機(jī)組、壓機(jī)、模具要求高投入，同時(shí)，生產(chǎn)技術(shù)要求較高。5、微孔注射發(fā)泡成型原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型中，通常采用化學(xué)發(fā)泡劑，由于其產(chǎn)生的發(fā)泡壓力較低，生產(chǎn)的制件在壁厚和形狀方面受到限制。微孔發(fā)泡注射成型采用超臨界的惰性氣體受到限制。微孔發(fā)泡注射成型采用超臨界的惰性氣體（CO2、N2）作為物理發(fā)泡劑其工藝過(guò)程分為四步： （1）氣體溶解：將惰性氣體的超

13、臨界液體通過(guò)安裝在構(gòu)簡(jiǎn)上的注射器注人聚合物熔體中，形成均相聚合物/氣體體系； （2）成核：充模過(guò)程中氣體因壓力下降從聚合物中析出而形成大量 均勻氣核； （3）氣泡長(zhǎng)大：氣在精確的溫度和壓力控制大； （4）定型：當(dāng)氣泡長(zhǎng)大到一定尺寸時(shí)，冷卻定型微孔發(fā)泡注射成型工藝過(guò)程可分為以下四個(gè)基本階段：（）脂熔融階段。從料斗加人的樹(shù)脂在料筒中熔融塑化。 （）超臨界氣體（Super Critical Find, SCF）注人、混合和擴(kuò)散階段。SCF發(fā)生裝置在料筒的特定位置注入超臨界氣體，與樹(shù)脂熔體均勻混合，此階段可看作未開(kāi)瓶蓋的啤酒。（）注射階段。將樹(shù)脂熔體注人模具，相當(dāng)于把啤酒瓶蓋拔掉，隨著模具內(nèi)壓力的降低，時(shí)間的延長(zhǎng)，熔體內(nèi)的超臨界氣體像啤酒一樣發(fā)泡。（）發(fā)泡階段。它可分為氣體核的發(fā)生、氣泡成長(zhǎng)和氣泡穩(wěn)定等階段。成功的微孔發(fā)泡注射成型均會(huì)經(jīng)歷上述四個(gè)階段。其中液體狀聚合物和氣體超臨界液體狀態(tài)所形成的單相熔融物的溫度和壓力必須控制精確，以防止該熔融物預(yù)先發(fā)泡。泡沫微孔的成核、增大、注射時(shí)的凝結(jié)過(guò)程以及微孔的最終尺寸和形狀取決于注塑成型的工藝條件。減少制品重量，制品無(wú)縮孔、凹斑及翹曲。縮短成型周期；提高了樹(shù)脂的流動(dòng)性 微孔泡沫塑料注射成型的特點(diǎn)： 微孔發(fā)泡成型優(yōu)點(diǎn)：1. 它形成的氣泡直徑小,可以生產(chǎn)因一般泡沫塑料中微孔較大而難以生產(chǎn)的薄壁（1mm）制品。2. 微孔發(fā)泡材料