2.2　噴射成型工藝

2.2.1　噴射成型機

2.2.1.1　噴射成型機的結構

噴射成型機的主要組成部件是玻璃纖維切割噴射器、膠液噴槍以及用于輸送樹脂及固化劑的泵、料桶與壓縮空氣源、用于控制的調節(jié)器和計量器、玻纖束導向系統(tǒng)和設備載架等。噴射成型機由壓縮空氣提供動力，輸送樹脂和固化劑的兩個連動泵，將樹脂及固化劑分別壓入噴槍，并在噴槍系統(tǒng)內充分混合后，噴到工件模具上。同時，增強材料通過噴槍的膠輥與刀片被切割成段，也用壓縮空氣噴射到模具上，而后再用手動壓輥滾壓脫泡，最后經(jīng)固化成產(chǎn)品。

（1）玻璃纖維切割噴射器　它將由紗團引出的連續(xù)纖維切斷為所需要長度的短纖維并連續(xù)地噴灑在成型模具上。

（2）樹脂膠液噴槍　它用于噴射樹脂和固化劑，在成型機工作過程中，可以通過改變固化劑泵活塞的行程來控制固化劑與樹脂的比例大小。膠液噴槍的分類方法很多。噴槍按混合形式可分為以下幾種。

①外部混合型　噴槍具有四個噴嘴，其中兩個用于樹脂，兩個用于固化劑。四個噴嘴安排在正方形的四個角上，正方形的中間是短切纖維的噴嘴。噴出的短切纖維被樹脂和固化劑包圍，因此，玻璃纖維不容易噴濺出來。這種噴槍不需要溶劑沖洗，但是在每次噴射結束以后噴槍的前端應該洗干凈。

②無空氣外部混合型　噴槍具有一個或兩個樹脂噴嘴，一個固化劑噴嘴。固化劑由壓力罐輸送到噴嘴，在足夠的壓力下使固化劑霧化，不需要空氣輔助。切割器被置于噴嘴的頂部，通過適當?shù)恼{節(jié)，切割器將短切纖維噴入樹脂和固化劑的噴射面內。該種噴槍不需要用溶劑沖洗，但每次噴射結束后，應該將噴嘴洗干凈。

③空氣輔助內部混合型　噴槍在內部將空氣、固化劑和樹脂混合在一起。短切纖維被噴到混合物噴射面的上面，一定量的短切纖維的噴濺是不可避免的。空氣與固化劑及樹脂混合的結果，使得在制品中易產(chǎn)生孔隙。需要用溶劑沖洗噴槍內部混合腔。

④無空氣內部混合型　樹脂和固化劑被壓入內部混合腔混合，在高壓（至少5.6MPa）下從噴嘴噴出，短切纖維也被噴到混合物噴射面的上面。在每次噴射后必須用溶劑沖洗其混合腔。

⑤已混合型（無空氣）　噴槍具有兩個噴嘴，事先調配好的含固化劑樹脂由噴嘴噴出。切割器置于噴嘴上面并可以調節(jié)，使得纖維噴嘴最小。噴槍在每次噴射后不需要溶劑沖洗。

（3）玻纖束導向系統(tǒng)　更好控制玻纖束的傳送，減少因玻纖纏繞造成的停機。

（4）設備載架　方便設備的移動。

2.2.1.2　噴射成型機的主要技術參數(shù)

噴射成型機的主要技術參數(shù)見表2-5。

①該公司2014年復合材料展覽會產(chǎn)品說明書。

2.2.2　噴射工藝參數(shù)

（1）環(huán)境溫度　噴射成型時的環(huán)境溫度為15～35℃，而以（25±5）℃最為適宜。溫度過高則樹脂固化快，能引起系統(tǒng)堵塞或積層固化應力不均；過低則樹脂黏度大，混合不均，固化速度慢，甚至可以引起立面流膠。

（2）纖維長度及用量　制品纖維含量控制在28%～40%。低于25%時，滾壓容易，但制品強度低；大于45%時，滾壓困難，氣泡難以排凈。纖維長度一般為25～50mm。小于10mm時，制品強度降低；大于50mm時，不易分散。

（3）噴射量　在噴射成型過程中，應使膠液噴射量與纖維切割量在一定的比例上穩(wěn)定且相匹配（含膠量約為60%）。噴射量太小，生產(chǎn)效率低；噴射量過大，影響制品質量。噴射量與噴射壓力由噴嘴直徑?jīng)Q定，噴嘴直徑在1.2～3.5mm，可控制噴射量在35～170g/s。

（4）噴槍夾角　噴槍夾角對樹脂與引發(fā)劑在槍外混合均勻度的影響極大。噴槍不同夾角噴出來的樹脂混合空間不同。為操作方便，噴槍夾角一般為20°。確定操作距離主要考慮產(chǎn)品形狀和樹脂膠液飛失等因素。若改變操作距離，則需調整噴槍夾角以保證樹脂在靠近成型面處交集混合。噴槍口與成型表面距離一般為350～400mm。

（5）噴霧壓力　噴槍的噴霧壓力的主要作用是保證兩組分樹脂均勻混合，噴霧壓力太小，混合不均勻；噴霧壓力太大，樹脂流失過多，造成浪費。適宜噴槍的噴霧壓力與膠液黏度有關，若黏度在0.2Pa·s左右，則霧化壓力為0.3～0.35MPa。

2.2.3　噴射成型工藝

①噴射開始，可通過調整氣壓對玻璃纖維和樹脂噴出量進行調節(jié)，以達到規(guī)定的玻璃纖維含量。

②噴射成型時，首先在模具上噴上一層樹脂（或膠衣），然后開動纖維切割器。為使制品表面光滑，在噴射最初和最后層時，應盡量薄些。

③噴槍移動速度均勻，噴射軌跡應為均勻直線，以防漏噴。相鄰兩個行程間重疊寬度應為前一行程寬度的1/3，以得到均勻和連續(xù)的涂層。為獲得均勻覆蓋，前后涂層走向應交叉或垂直。

④每個噴射面噴完后，立即用壓輥滾壓，要特別注意凹凸表面。壓平表面，整修毛刺，排出氣泡，然后再噴第二層。

⑤要充分調整噴槍和纖維切割噴射器噴出的纖維及膠液的噴射量，以得到較好的脫泡效果。

⑥噴射制品曲面時，噴射方向應始終沿曲面法線方向；噴射溝槽時，應首先噴四周和側面，然后在底部補噴適量纖維，防止樹脂在溝槽底部集聚；噴射轉角時，為防止在角尖出現(xiàn)膠集聚，應從夾角部位向外噴射。