热固性塑料注塑成型技术

热固性塑料注塑成型技术内容摘要：

0℃ ～ 120℃ ，包括主浇道、 主流道、分流道、浇口、辅助流道 )和动、定模型腔的高温区 (165。 C， 190℃ )；一次注射合模间隙为 2． 5—5mm，成型周期视制品结构和厚薄而定，一般在 45s一 60s。 (4)反应注塑成型 反应注塑成型是低粘度高活性的两组分原料，高压撞击混合后，注入模腔，快速聚合、固化成型制 件的特殊注射成型方法。 它省去了单体的聚合、物料的预成型 (如造粒、预混等工艺 )，聚合、固化、 成型在一个流程中完成，因此又称。 „„一步法 ”注塑技术。 目前，原料仅限于聚氨酯树 脂，所以该工艺专 指聚氨酯的反应注射成型 (RIM—PU)o RIM较一般的热固性塑料注塑成型具有很多优点。 如无需单体聚合、配料和塑化等过程，直接成型， 工艺过程简化；液体物料粘度低、流动性好，注射压力和锁模力仅为一般注射成型的 1／ 100—1／ 40，注 射压力通常采用 0． 68MPa，能耗低，成型设备和模具造价低。 投资仅为一般注塑成型设备的 l／ 4一 l／2． 且设备占地面积仅为螺杆注射机的 1／ 6—1／ 5；适合成型大面积、薄壁和形状复杂的注塑制品，单件可达 50kg，表面无熔融接缝；制品密度低、力学强度高、色彩丰富 ，塑件可从刚性到弹性体，具有整体性的 表层结构。 耐腐蚀性好，且由模具表面得到的纹路具有很好的再现性。 其缺点是材料仅限于聚氨酯树脂，且不适于成型 3mm以下的硬质薄壁制品。 目前，其主要应用领 域是汽车外覆盖件等大型塑件、电器外壳部件、仿木家具和隔热材料等。 RRIM是在 RIM基础上．在体系中引入诸如含短纤维的或有发泡能力的原料浆等，以改善材料的 热固性塑料注塑成型技术 177 力学性能和电性能，特别是增大弯曲强度、减少热膨胀系数，替代钢材用于汽车配件等工业结构件。 所 采用的增强材料有纤维、片状及特殊粉状填料三类，纤维类主要有石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须 以及各种磨碎纤维等，填料类主要是超细无机填料和功能性填料。 20世纪 80年代中期开发成功了一种 纤维织物或毡作增强材料的工艺，称为结构反应注射成型 (简称 SRIM法 )；它是先将纤维织物或毡铺 放在模具中，合模后再注射成型不同品种的增强型聚氨酯制 品。 SRIM保持了 RIM的技术优势，同时将 玻纤和碳纤维及其织物或毡、尼龙毡、聚酯毡、不锈钢纤维毡等增强材料引入材料体系，显著提高了材 料的机械性能、热稳定性和刚度。 使用最多的是连续玻纤毡。 (5)液体注塑成型 (UM) 液体注塑成型是以热固性液体树脂为注射原料，配合特定量的固化剂，通过液体注射机或专门的树 脂灌注机，在一定压力、温度和时间范围内，注入模具并快速固化得到制件的成型方式。 它与反应注射 成型的区别在于：前者需在固化剂作用下，常温或高温下固化成型的；或者是两种不同组分的原料混合 后在模具内通过化学反 应固化成型的，不外加固化剂。 适用于 LIM工艺的液态注塑料有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂等。 目前， 国内只采用液态环氧注塑料，其主料和固化剂的比例多为 l： 1。 LIM成型需专用的成型设备，主要由供料部分、定量及注射部分、混合及喷嘴部分组成，其注射喷 嘴应采用液压控制喷嘴，同时还需装配水冷设备，以防止喷嘴溢料和物料在喷嘴外产生高温固化。 另外， 由于注射物料粘度很低，要特别注意模具型腔的排气问题。 LIM成型方式囊括的成型技术范围较大，诸如树脂传递模塑技术 (RTM)以及其派生出的成型技术 (真 空辅助 RTM、 SCRIMP法等 )均可纳入该类成型方式。 (6)模塑料注塑成型 (IBMC) 模塑料注射成型主要指的是团状模塑料 (BMC)的注塑成型。 模塑料是由热固性树脂、固化剂、增强 纤维、低收缩添加剂、填料以及其他组分组成，通过捏合预成型，再经增稠达到不粘手程度；其制造成 本较低，通常多是采用模压成型。 模塑料的注塑成型与模压成型相比，成型压力低、固化时间短、模具 设备费用低、制品性能均匀、自动化程度高。 近年来，主要是围绕汽车工业的应用不断扩展的。 模塑料的注塑成型必须保持玻璃纤维的长度、准确计量以及稳定塑 化系统的压力，所以通常采用深 螺槽无压缩段的螺杆，并在料筒头部装上防流的针阀；同时，对于 BMC注塑成型还必须注意材料的流 动路线、流道结构尺寸、尽量小的阻力或死角，防止材料流动困难或出现积料。 为防止玻璃纤维通过模 具流道弯道因过度受损而降低强度，在模具浇注系统集流腔的设计时，应考虑摩擦面及弯道阻力，注意 要使主流道尽可能短、用圆形分流道、浇口要尽可能浅。 并增加浇口截面。 4热固性塑料注塑成型技术的发展现状 随着热固性塑料注塑成型技术的发展和新工艺的不断涌现，笔者倾向于将成型工艺种类分为预成型 料注塑成型和 液态树脂注塑 (注射 )成型两类，即预成型料注塑成型包括一般热固性注塑成型、无流道 注塑成型、注射压缩成型和模塑料注塑成型，液态树脂注塑 (注射 )成型包括反应注射成型、液体注塑 成型以及由此发展出来的增强型反应注射成型、结构反应注射成型、树脂传递模塑、真空辅助树脂传递 模塑技术等。 相比而言，液体注塑 (注射 )成型技术所用原料粘度低，可采用低注射压力、小锁模力成 型，使得成型设备和模具系统的制造费用大大降低，经济性好；同时，可采用在模具中预先铺置增强 178 2020年塑料高新科技成果交流会论文集 材料，使材料和制品的结构可设计性很强，各项性能指标均可达到较高的水准，因此该类技术优势显著。 为世界各国所重视，近年来发展势头强劲，新工艺仍在不断涌现。 现简单介绍一下注射 BMC成型(IBMC) 和树脂传递模塑 (RTM)技术的发展情况。 4 ． 1 注射 BMC 成型 技术(IBMC) 国外 IBMC是在八十年代中期开始发展起来的，通常采用不饱和聚酯为基体。 由于 IBMC在材料性 能、工艺、生产效率、使用效果等方面的众多优点，以及材料利用率和产品成品率高等优势，使其在轿 车反光罩上很快得到推广应用。 目前，国外轿车前大灯反光罩已有 70％采用 IBMC材料，并仍处在快速 增长，预计年增长率将达到 15％一 20％。 增强塑料杂志更是在 1997年连续报道了 IBMC的进展及前景， 尤其介绍了 IBMC在汽车、电器、电子等行业上的应用。 目前，新型 IBMC材料可用于制作耐温 13839。 E一 149℃ 的 汽车发动机外壳部件等。 国内的研究主要是针对轿车前大灯反光罩的迫切要求发展起来的。 中山大学和华南理工大学对 BMC注射过程中的螺槽内温度分布州、物料在螺杆和喷嘴流道中的流动和强度损失删、模具中的温度场一1 以及工艺性设计埘、影响制品强度因素的分析 168。 1 、成型过程中的热行为 ”21等方面进行了深入的研究； “九 五 ”期间，北京玻璃钢研究设计院和天津汽车灯厂合作开发出车灯反光罩用注射 BMC材料㈣，研究了 在注射成型过程中的粘度控制问题 168。 ‟。 解决了工艺上的一系列问题，并形成了 200吨／年的注射 BMC T —l。 料的生产 线。 目前，国内开发的 IBMC材料性能已基本达到国外进口材料的水平。 汽车反光罩用 IBMC材料与模压成型用的 BMC有较大的差异，其关键是制品的 A级表面质量、较 高的材料韧性等材料特性，以及模塑料在注射过程中的流变及固化行为等工艺特性和生产效率，这也是 困扰我国 IBMC技术进步的主要技术难点。 (1)表面质量 A级表面技术是汽车材料应用的关键技术之一，是集材料、工艺、加工等于一起的 I39。 1综合技术。 国内许多科研院所均将其列为重点攻关的技术之一，我国较国外在技术成熟程度方面有较大差距。 通常的 BMC材料存在表面 波纹度大、光型等满足不了轿车的要求等问题，而且材料的工艺性能无 法满足注射成型的工艺要求。 这是天津汽车灯厂 1 992年引进意大利注射机后，。