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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、進氣管、氣門閥蓋、前燈罩、保險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，同時在要求抗震、阻燃、美觀、耐用、經(jīng)濟的航空、建筑、家具等市場中也能獲得開發(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程中模具、工藝及制品后處理的特點及發(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：TQ323? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：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 ℃進行的，直至達到預(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)常見有3種：1）團狀;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，選擇對應(yīng)形態(tài)的不飽和聚酯材料。

1.2 性能對比

通過選取同比例組分的團狀料和粒狀料進行性能對比，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、絕緣強度、耐電起痕指數(shù)等基本相當(dāng);在機械特性上，拉升應(yīng)力、彎曲強度、沖擊強度等，團狀材料優(yōu)于粒狀材料，片狀材料優(yōu)于團狀材料。因團狀/片狀材料的制作流程及工藝比較簡單，通常采用半干法制造的玻璃纖維增強材料，所以其材料成本遠低于粒狀料。另外，團狀或片狀材料其存儲條件比粒狀料苛刻，存儲環(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量后的材料放入模具外的材料室，然后機構(gòu)將材料室送入已開模預(yù)熱的模具型腔上方，打開材料室將材料放入模具型腔后進行模壓成型。注射成型與熱塑性注射成型類似。

1.4 各成型方式對比

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

（2）傳遞成型特點：①制品毛邊相對少、成型周期短;②可生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精細嵌件制品;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可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

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

1.5 材料形態(tài)對應(yīng)成型方式

片狀料通常采用模壓成型。團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。相對應(yīng)的，注射成型方式可加工團狀料和顆粒料。傳遞成型只可加工顆粒料。模壓成型可加工片狀料和團狀料。

2 成型技術(shù)特點

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性，造成射嘴堵塞或材料流動性不穩(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：熱塑成型過程是材料在注塑機料筒加熱后形成熔融狀注入模具中，模具通過冷卻系統(tǒng)將熔融狀態(tài)材料固化。而熱固成型過程是為了避免材料在注塑料筒內(nèi)升溫凝固，對料筒進行冷卻，通過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性及交聯(lián)反應(yīng)速度，對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，溫度低時材料難以流動，溫度稍高時材料開始交聯(lián)硬化流動性變差，材料流動性與溫度關(guān)系曲線呈拋物線，拐點溫度一般在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、高保壓壓力及時間。另外對制品生產(chǎn)高穩(wěn)定性要求，材料的含水率也需進行控制，可適當(dāng)對材料進行預(yù)干燥。

2.2.2 排氣系統(tǒng)

不飽和聚酯成型過程中模具內(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)會產(chǎn)生水、氨等低分子物質(zhì)，所以在成型過程中需通過模具或設(shè)備的排氣系統(tǒng)進行排氣。

傳統(tǒng)排氣是通過模具分型面開排氣槽及在固化過程中通過注塑機開模釋放氣體，該模式會導(dǎo)致制品產(chǎn)生很大的飛邊。隨著注塑機技術(shù)的發(fā)展，其性能也得到了提升，可對注射、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，使氣體可通過模具縫隙釋放而又不產(chǎn)生大的飛邊，或者可通過抽真空系統(tǒng)對模具進行抽氣，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)過程中所產(chǎn)生的低分子物質(zhì)黏度低，會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。通過機械手或機器人自動清理模具，可以提高生產(chǎn)效率及制品生產(chǎn)過程的穩(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越小，但制品還是避免不了存在飛邊。

自動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化設(shè)備。自動去毛邊裝置，針對制品飛邊位置，制作合適的工裝予以去除，并輔以流水線實現(xiàn)全自動去除飛邊。拋丸噴去飛邊機，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內(nèi)，拋丸機通過高速旋轉(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。通過機器人夾取制品，通過打磨或噴丸去除制品飛邊。

3 結(jié)語

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

參考文獻

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