淺述不飽和聚酯成型技術(shù)

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摘? 要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和難題的不斷攻克，不飽和聚酯材料如果在變速箱構(gòu)件、進(jìn)氣管、氣門閥蓋、前燈罩、保險(xiǎn)杠等汽車部件中的得到成功應(yīng)用，其應(yīng)用將不再局限于電子產(chǎn)品、元器件等小型制件，同時(shí)在要求抗震、阻燃、美觀、耐用、經(jīng)濟(jì)的航空、建筑、家具等市場(chǎng)中也能獲得開(kāi)發(fā)應(yīng)用。該文介紹了不飽和聚酯材料成型技術(shù)的種類和特性，討論了不飽和聚酯成型過(guò)程中模具、工藝及制品后處理的特點(diǎn)及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：不飽和聚酯;熱固性;成型技術(shù)

中圖分類號(hào)：TQ323? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

不飽和聚酯一般是由不飽和二元酸二元醇或者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常聚酯化縮聚反應(yīng)是在190 ℃～220 ℃進(jìn)行的，直至達(dá)到預(yù)期的酸值（或黏度），在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成黏稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹(shù)脂。不飽和聚酯具有較好的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、絕緣性及良好的力學(xué)性能。

1 材料及成型方式選擇

1.1 材料形態(tài)

不飽和聚酯材料形態(tài)常見(jiàn)有3種：1）團(tuán)狀;2）片狀;3）粒狀。應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用、性能要求及成型方式，選擇對(duì)應(yīng)形態(tài)的不飽和聚酯材料。

1.2 性能對(duì)比

通過(guò)選取同比例組分的團(tuán)狀料和粒狀料進(jìn)行性能對(duì)比，在熱特性及電氣特性上，熱變形溫度、燃燒性能、耐溫指數(shù)、體積/表面電阻、耐電弧、絕緣強(qiáng)度、耐電起痕指數(shù)等基本相當(dāng);在機(jī)械特性上，拉升應(yīng)力、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等，團(tuán)狀材料優(yōu)于粒狀材料，片狀材料優(yōu)于團(tuán)狀材料。因團(tuán)狀/片狀材料的制作流程及工藝比較簡(jiǎn)單，通常采用半干法制造的玻璃纖維增強(qiáng)材料，所以其材料成本遠(yuǎn)低于粒狀料。另外，團(tuán)狀或片狀材料其存儲(chǔ)條件比粒狀料苛刻，存儲(chǔ)環(huán)境通常要求在25 ℃以下。

1.3 成型方式

不飽和聚酯材料可通過(guò)模壓成型或注射成型的方式生產(chǎn)，其中模壓成型又可分為傳統(tǒng)模壓成型和在傳統(tǒng)模壓成型的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的傳遞成型。傳遞成型其成型方式是將計(jì)量后的材料放入模具外的材料室，然后機(jī)構(gòu)將材料室送入已開(kāi)模預(yù)熱的模具型腔上方，打開(kāi)材料室將材料放入模具型腔后進(jìn)行模壓成型。注射成型與熱塑性注射成型類似。

1.4 各成型方式對(duì)比

（1）傳統(tǒng)模壓成型特點(diǎn)：①設(shè)備模具投入成本低;②制品飛邊大，材料浪費(fèi)多;③制品機(jī)械性能好;④模具磨損小;⑤自動(dòng)化生產(chǎn)水平低、成型周期長(zhǎng)。

（2）傳遞成型特點(diǎn)：①制品毛邊相對(duì)少、成型周期短;②可生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精細(xì)嵌件制品;③制品性能均勻，質(zhì)量穩(wěn)定;④模具的制造成本、設(shè)備投入較高;⑤可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

（3）注射成型特點(diǎn)：①精度高、質(zhì)量穩(wěn)定;②可采用冷流道，無(wú)澆口;③ 模具成本高;④成型周期快，生產(chǎn)效率高;⑤機(jī)械性能較模壓成型有所降低。

1.5 材料形態(tài)對(duì)應(yīng)成型方式

片狀料通常采用模壓成型。團(tuán)狀料可采用模壓成型也可采用注射成型，視性能要求、制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等而定。顆粒料可采用傳遞成型或注射成型。相對(duì)應(yīng)的，注射成型方式可加工團(tuán)狀料和顆粒料。傳遞成型只可加工顆粒料。模壓成型可加工片狀料和團(tuán)狀料。

2 成型技術(shù)特點(diǎn)

2.1 模具

不飽和聚酯熱固性塑料由于固化成型后形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，不能再次熔化成型，所以回收較為困難，通過(guò)回收再應(yīng)用也較少。

模具應(yīng)用冷卻流道系統(tǒng)，可避免產(chǎn)生水口料。不管冷卻流道系統(tǒng)的噴嘴采用閉合系統(tǒng)還是開(kāi)放系統(tǒng)，冷熱界面上必須有適當(dāng)?shù)母綦x，即放置絕緣層，避免模具型腔的加熱溫度傳遞至射嘴，使材料在射嘴上就產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)而固化或降低材料流動(dòng)性，造成射嘴堵塞或材料流動(dòng)性不穩(wěn)定導(dǎo)致制品產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，象欠料、孔洞等。

熱固成型模具有別于熱塑成型模具：熱塑成型過(guò)程是材料在注塑機(jī)料筒加熱后形成熔融狀注入模具中，模具通過(guò)冷卻系統(tǒng)將熔融狀態(tài)材料固化。而熱固成型過(guò)程是為了避免材料在注塑料筒內(nèi)升溫凝固，對(duì)料筒進(jìn)行冷卻，通過(guò)螺桿以較高的注射壓力把黏稠狀材料注入模具內(nèi)，模具通過(guò)加熱固化。熱固成型模具加熱方式主要有電加熱、循環(huán)熱油或蒸汽加熱等，電加熱為最常見(jiàn)和典型的加熱方式，通常采用電熱絲、加熱器、加熱管或者加熱盤。

在流道平衡及模溫平衡方面，熱固成型模具與熱塑成型模具一樣要求良好的平衡性。流道不平衡將會(huì)導(dǎo)致制品各穴壓力不一致，易出現(xiàn)同一模次的制品中，壓力大的制品飛邊大，壓力小的欠料。熱固模具的模溫（加熱）不平衡會(huì)導(dǎo)致模具型腔內(nèi)溫度不一致，直接影響到熱固材料的流動(dòng)性及交聯(lián)反應(yīng)速度，對(duì)制品的尺寸及外觀產(chǎn)生影響。

2.2 成型工藝

2.2.1 成型參數(shù)

熱固性塑料成型溫度范圍窄，溫度低時(shí)材料難以流動(dòng)，溫度稍高時(shí)材料開(kāi)始交聯(lián)硬化流動(dòng)性變差，材料流動(dòng)性與溫度關(guān)系曲線呈拋物線，拐點(diǎn)溫度一般在120 ℃～130 ℃，所以料筒及模具溫度的控制精度是影響成型過(guò)程的關(guān)鍵因素。熱固材料黏性大、注塑壓力大，一般在150 MPa～250 MPa，注射速度慢。為減少制品孔洞并提高致密度，采用高背壓、高保壓壓力及時(shí)間。另外對(duì)制品生產(chǎn)高穩(wěn)定性要求，材料的含水率也需進(jìn)行控制，可適當(dāng)對(duì)材料進(jìn)行預(yù)干燥。

2.2.2 排氣系統(tǒng)

不飽和聚酯成型過(guò)程中模具內(nèi)熔料在高壓、高溫條件下與材料中的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生水、氨等低分子物質(zhì)，所以在成型過(guò)程中需通過(guò)模具或設(shè)備的排氣系統(tǒng)進(jìn)行排氣。

傳統(tǒng)排氣是通過(guò)模具分型面開(kāi)排氣槽及在固化過(guò)程中通過(guò)注塑機(jī)開(kāi)模釋放氣體，該模式會(huì)導(dǎo)致制品產(chǎn)生很大的飛邊。隨著注塑機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其性能也得到了提升，可對(duì)注射、保壓和固化等不同階段材料的形態(tài)設(shè)置不同的鎖模力，使氣體可通過(guò)模具縫隙釋放而又不產(chǎn)生大的飛邊，或者可通過(guò)抽真空系統(tǒng)對(duì)模具進(jìn)行抽氣，使氣體更順暢的脫離模具型腔。

2.2.3 料屑清理

不飽和聚酯材料在交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的低分子物質(zhì)黏度低，會(huì)流入模具上的排氣系統(tǒng)，象分型面上的排氣槽，并形成一層薄的膜狀物，即飛邊。毛邊作為制品外的多余物或料屑，會(huì)吸附在模具內(nèi)或制品上，易造成模具故障或制品不良。通過(guò)機(jī)械手或機(jī)器人自動(dòng)清理模具，可以提高生產(chǎn)效率及制品生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

2.3 制品后處理

雖然隨著模具和成型技術(shù)的發(fā)展，不飽和聚酯制品飛邊越來(lái)越小，但制品還是避免不了存在飛邊。

自動(dòng)化去除飛邊的形式多樣，根據(jù)不同的制品結(jié)構(gòu)及使用性能需求選擇采用合適的自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)去毛邊裝置，針對(duì)制品飛邊位置，制作合適的工裝予以去除，并輔以流水線實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)去除飛邊。拋丸噴去飛邊機(jī)，拋丸材質(zhì)多樣，象不銹鋼、塑料、金剛砂、石英砂、陶瓷、核桃粉等，將制品放置于拋丸機(jī)內(nèi)，拋丸機(jī)通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將砂粒高速拋射出去，沖擊制品上的飛邊，使飛邊脫離制品。通過(guò)機(jī)器人夾取制品，通過(guò)打磨或噴丸去除制品飛邊。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著模具和成型技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，不飽和聚酯制品生產(chǎn)將朝全自動(dòng)化、無(wú)人化方向發(fā)展。不飽和聚酯材料性能優(yōu)越，降低了生產(chǎn)成本，適合在更多的場(chǎng)合推廣應(yīng)用。

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