淺述不飽和聚酯成型技術

侯德揚

摘? 要：隨著技術的不斷發展和難題的不斷攻克，不飽和聚酯材料如果在變速箱構件、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用，其應用將不再局限于電子產品、元器件等小型制件，同時在要求抗震、阻燃、美觀、耐用、經濟的航空、建筑、家具等市場中也能獲得開發應用。該文介紹了不飽和聚酯材料成型技術的種類和特性，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展方向。

關鍵詞：不飽和聚酯;熱固性;成型技術

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是在190 ℃～220 ℃進行的，直至達到預期的酸值（或黏度），在聚酯化縮反應結束后，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、耐化學腐蝕性、絕緣性及良好的力學性能。

1 材料及成型方式選擇

1.1 材料形態

不飽和聚酯材料形態常見有3種：1）團狀;2）片狀;3）粒狀。應根據不同的應用、性能要求及成型方式，選擇對應形態的不飽和聚酯材料。

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、體積/表面電阻、耐電弧、絕緣強度、耐電起痕指數等基本相當;在機械特性上，拉升應力、彎曲強度、沖擊強度等，團狀材料優于粒狀材料，片狀材料優于團狀材料。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，其中模壓成型又可分為傳統模壓成型和在傳統模壓成型的基礎上發展而成的傳遞成型。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，然后機構將材料室送入已開模預熱的模具型腔上方，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）傳統模壓成型特點：①設備模具投入成本低;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可生產結構復雜、精細嵌件制品;③制品性能均勻，質量穩定;④模具的制造成本、設備投入較高;⑤可實現自動化生產。

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

1.5 材料形態對應成型方式

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、制品結構復雜程度等而定。顆粒料可采用傳遞成型或注射成型。相對應的，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結構，不能再次熔化成型，所以回收較為困難，通過回收再應用也較少。

模具應用冷卻流道系統，可避免產生水口料。不管冷卻流道系統的噴嘴采用閉合系統還是開放系統，冷熱界面上必須有適當的隔離，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生交聯反應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定導致制品產生質量缺陷，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，模具通過冷卻系統將熔融狀態材料固化。而熱固成型過程是為了避免材料在注塑料筒內升溫凝固，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，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。流道不平衡將會導致制品各穴壓力不一致，易出現同一模次的制品中，壓力大的制品飛邊大，壓力小的欠料。熱固模具的模溫（加熱）不平衡會導致模具型腔內溫度不一致，直接影響到熱固材料的流動性及交聯反應速度，對制品的尺寸及外觀產生影響。

2.2 成型工藝

2.2.1 成型參數

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硬化流動性變差，材料流動性與溫度關系曲線呈拋物線，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。另外對制品生產高穩定性要求，材料的含水率也需進行控制，可適當對材料進行預干燥。

2.2.2 排氣系統

不飽和聚酯成型過程中模具內熔料在高壓、高溫條件下與材料中的固化劑發生交聯反應，交聯化學反應會產生水、氨等低分子物質，所以在成型過程中需通過模具或設備的排氣系統進行排氣。

傳統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，該模式會導致制品產生很大的飛邊。隨著注塑機技術的發展，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設置不同的鎖模力，使氣體可通過模具縫隙釋放而又不產生大的飛邊，或者可通過抽真空系統對模具進行抽氣，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反應過程中所產生的低分子物質黏度低，會流入模具上的排氣系統，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，可以提高生產效率及制品生產過程的穩定性。

2.3 制品后處理

雖然隨著模具和成型技術的發展，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，根據不同的制品結構及使用性能需求選擇采用合適的自動化設備。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，并輔以流水線實現全自動去除飛邊。拋丸噴去飛邊機，拋丸材質多樣，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，拋丸機通過高速旋轉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 結語

隨著模具和成型技術的不斷完善和進步，不飽和聚酯制品生產將朝全自動化、無人化方向發展。不飽和聚酯材料性能優越，降低了生產成本，適合在更多的場合推廣應用。

參考文獻

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