噴射成型工藝是利用噴射設(shè)備將樹(shù)脂霧化，并與即時(shí)切斷的纖維在空間混合后，落在模具面上，然后壓實(shí)排出氣泡，固化成型的一種工藝方法。噴射成型是在手糊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其將手糊操作中的纖維鋪覆和浸膠工作由設(shè)備來(lái)完成，是一種相對(duì)效率較高的成型工藝。

按噴射的動(dòng)力形式可分為氣動(dòng)型和液壓型

氣動(dòng)型是由壓縮空氣從噴嘴高速流出，引射噴出樹(shù)脂的一種方式，特點(diǎn)是霧化效果好，但飛濺嚴(yán)重，操作環(huán)境極差。

液壓型是采用常規(guī)動(dòng)力給封閉腔內(nèi)的樹(shù)脂施加一定的壓力，再經(jīng)槍口射出，利用噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行霧化，其特點(diǎn)是減輕了飛濺，改善了操作環(huán)境。

 2. 按膠液的混合形式可分為預(yù)混型、內(nèi)混型和外混型三種類(lèi)型

預(yù)混型是指樹(shù)脂液體在加入噴射設(shè)備之前就將各組分混合好，再送入設(shè)備經(jīng)噴嘴噴出，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，但需要清洗全部管路，容易出現(xiàn)樹(shù)脂固化堵塞。

內(nèi)混型是指將樹(shù)脂和固化劑等組分在槍頭內(nèi)部的紊流混合器內(nèi)混合后，經(jīng)噴嘴噴出，查詢(xún)更多復(fù)材工藝登錄復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)，其特點(diǎn)是沒(méi)有直接霧化固化劑，環(huán)境污染小，但槍頭部分仍需要清洗，如有不當(dāng)，會(huì)造成堵塞。

外混型是指樹(shù)脂和固化劑均單獨(dú)、同時(shí)噴出槍嘴霧化，在霧化空間中混合的一種類(lèi)型，其特點(diǎn)是：可實(shí)現(xiàn)槍頭免清洗，但由于固化劑的單獨(dú)霧化，對(duì)環(huán)境造成的污染比較嚴(yán)重。

噴射成型是由手糊成型發(fā)展而來(lái)，主要針對(duì)手糊工藝中的一些瓶頸問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，如增強(qiáng)材料的鋪覆以及樹(shù)脂的均勻浸漬等，噴射成型工藝與手糊工藝相比，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）生產(chǎn)效率是手糊工藝的2-4倍；

（2）利用粗紗代替織物，降低了材料成本；

（3）成型過(guò)程中無(wú)接縫，制品的整體性好；

（4）可在生產(chǎn)過(guò)程中，自由調(diào)節(jié)產(chǎn)品壁厚、纖維含量及纖維長(zhǎng)度等；

（5）可以加入大量的填料，降低成本。

（1）產(chǎn)品纖維含量、厚度均勻程度等很大程度上取決于操作工人的技術(shù)水平，可控性較差。

（2）增強(qiáng)材料以短切形式存在，樹(shù)脂含量較高，產(chǎn)品強(qiáng)度不高；

（3）操作過(guò)程中由于需要霧化和分散，原材料的損耗較大；

（4）由于霧化和分散的原因，操作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差；

（5）陰模成型比陽(yáng)模成型難度大，大型制品比小型制品更適合噴射工藝；

（6） 由于需要設(shè)備，初期投資比手糊方法要大。

合理的選擇原材料是保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本的重要環(huán)節(jié)，原材料的選取一般要滿足以下要求：產(chǎn)品要求的各種性能指標(biāo)；適應(yīng)噴射成型的工藝特性；價(jià)格低，貨源充足等。

（1）黏度　對(duì)于噴射成型工藝，要求樹(shù)脂易于噴射并易于霧化，這樣才能更好的浸潤(rùn)玻璃纖維，還可以加入更多的填料，以降低產(chǎn)品成本。如樹(shù)脂黏度過(guò)大，噴出、霧化、浸潤(rùn)都可能出現(xiàn)問(wèn)題。一般可選用黏度為0.3-0.8Pa·s之間的原料樹(shù)脂。

（2）觸變性　觸變性是噴射成型樹(shù)脂最重要的特點(diǎn)，因?yàn)樵卺槍?duì)大型或有垂直面的模具進(jìn)行操作時(shí)，樹(shù)脂很容易流動(dòng)，造成較高位置出現(xiàn)干紗，如果采用黏度更大的樹(shù)脂或增加填料用量，一是不易浸漬纖維，二是輥壓時(shí)排泡困難，無(wú)法進(jìn)行，所以樹(shù)脂的觸變性顯得尤為重要，其作用是盡量保證樹(shù)脂留在所噴落的位置不流動(dòng)。噴射工藝中樹(shù)脂的觸變性一般控制在1.5～4。

（3）固化特性　噴射操作需要一定的時(shí)間，而且產(chǎn)品的大小形狀的不同，操作時(shí)間也會(huì)有差異，這就需要所用樹(shù)脂有較適宜的固化特性和可控性。

（4）浸漬脫泡性　要求樹(shù)脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性要好，經(jīng)過(guò)輥壓浸漬，氣泡容易排出。

目前用于噴射成型的樹(shù)脂體系主要為不飽和聚酯樹(shù)脂和乙烯基酯樹(shù)脂，大部分產(chǎn)品均采用室溫固化體系，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，也有采用80℃以下中溫固化體系材料。

（1）硬挺度適當(dāng)，切割性良好；

（2）不易產(chǎn)生靜電，分散性好；

（3）浸漬性好，浸漬速度快；

噴射成型工藝中采用的增強(qiáng)材料是玻纖粗紗，為防止其快速運(yùn)動(dòng)和磨擦中產(chǎn)生靜電，常用的表面處理劑以沃蘭為主，現(xiàn)在又開(kāi)發(fā)了切割性較好的硅烷系處理劑。

　　纖維分散性好是保證噴射制品厚度及均勻性的重要因素，同時(shí)也能使之與樹(shù)脂的混合更充分，從而使噴射在立面上的纖維不易脫落。也能夠加速浸潤(rùn)過(guò)程。

模具是噴射成型中必不可少的依托工裝。噴射工藝中合理的模具設(shè)計(jì)同樣是質(zhì)量和成本的重要決定因素之一，在模具設(shè)計(jì)中，需要考慮的主要有以下因素。

（1）符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度要求；

（2）有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受生產(chǎn)過(guò)程中接觸的外力作用；

（3）脫模性良好；

（4）對(duì)產(chǎn)品的收縮放量有充分的考慮，噴射產(chǎn)品的樹(shù)脂含量一般較高，成型后的制品收縮率也相對(duì)較大，在模具設(shè)計(jì)中，特別是陰模成型時(shí)，要充分考慮材料收縮將會(huì)給產(chǎn)品尺寸帶來(lái)的影響；

（5）模具的圓角設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品允許的范圍內(nèi)，模具的圓角設(shè)計(jì)得越大，越有利于噴射成型；

（6）模具材料，一般可用于復(fù)合材料成型的模具材料均適用，如玻璃鋼，金屬等。

噴射成型設(shè)備，從簡(jiǎn)單的噴射成型機(jī)到自動(dòng)化的噴射成型生產(chǎn)線，經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。噴射成型工藝所用的主要設(shè)備是噴射機(jī)。國(guó)外在60年代已經(jīng)開(kāi)始了噴射設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)工作，目前在用的噴射設(shè)備，大部分是歐美國(guó)家生產(chǎn)的設(shè)備，由于材質(zhì)技術(shù)、加工精度及市場(chǎng)等因素影響，國(guó)產(chǎn)噴射機(jī)的發(fā)展較為緩慢。

噴射機(jī)主要由樹(shù)脂輸送系統(tǒng)、樹(shù)脂噴射系統(tǒng)和無(wú)捻粗紗切割系統(tǒng)組成，即輸料泵、噴槍和切紗器。其功能是將樹(shù)脂與固化劑等助劑混合噴出并霧化、將纖維按設(shè)定長(zhǎng)度切斷并分散噴向樹(shù)脂的霧化扇面上，由樹(shù)脂夾帶纖維落向模具表面，隨噴射方向的移動(dòng)，在模具表面形成一層疏松的纖維、樹(shù)脂混合物。其中，樹(shù)脂的噴出速度和纖維的切割速度均單獨(dú)可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品要求的纖維含量。不同類(lèi)型的噴射機(jī)，其各組分的混合順序、噴出方式、速度和比例的調(diào)整方式可能存在差異，但均可實(shí)現(xiàn)上述功能。

下面以應(yīng)用最為廣泛的柱塞式噴射機(jī)為例，對(duì)噴射機(jī)的各系統(tǒng)原理簡(jiǎn)述如下：

該系統(tǒng)主要為液體原料提供足夠的動(dòng)力，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂與固化劑的不同比例設(shè)定。實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂等組分的輸送有多種方式，有壓力罐式，有柱塞泵式，有齒輪泵式等，目前應(yīng)用最多是還是柱塞泵式噴射機(jī)。

常用的柱塞泵式噴射機(jī)一般只有兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的柱塞泵，一個(gè)用于泵送樹(shù)脂液體，另一個(gè)作為伺服泵，按設(shè)定比例配送固化劑，主要結(jié)構(gòu)如圖所示：

portant; overflow-wrap: break-word !important;">從結(jié)構(gòu)可知，這種設(shè)備也幾乎是專(zhuān)為不飽和聚酯樹(shù)脂體系設(shè)計(jì)的，其固化劑的配比范圍為0.5-4％，適合不飽和聚酯樹(shù)脂體系，生產(chǎn)過(guò)程中，如果還需要加入第三種以上組分，則只能將其它組分預(yù)先加入到樹(shù)脂中并攪拌均勻后，才能接入噴射機(jī)。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">樹(shù)脂的輸送量由往復(fù)氣缸的運(yùn)行速度決定，而這一速度也是由氣源的壓力和流量決定的，通常情況下，我們控制樹(shù)脂的流量都是通過(guò)調(diào)整馬達(dá)的供給氣壓得以實(shí)現(xiàn)。而且最終的樹(shù)脂流量還與樹(shù)脂本身的黏度等有關(guān)，實(shí)際生產(chǎn)中一般在調(diào)整好設(shè)備參數(shù)后，都要先在容器中試噴一些樹(shù)脂，通過(guò)稱(chēng)量來(lái)確定噴射的流量或速度。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">穩(wěn)定的固化劑比例是樹(shù)脂輸送系統(tǒng)的最關(guān)鍵指標(biāo)，伺服泵是一種經(jīng)計(jì)算的機(jī)械聯(lián)動(dòng)泵，理論上可以絕對(duì)保證固化劑的配比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，所以被廣泛使用，但由于柱塞泵的結(jié)構(gòu)限制，在泵速過(guò)慢或有一定程度磨損，查詢(xún)更多復(fù)材工藝登錄復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)，或有臟污時(shí)會(huì)有內(nèi)部泄漏的情況發(fā)生，造成固化劑的比例不足，所以使用時(shí)還要格外注意隨時(shí)檢查。為了解決這個(gè)問(wèn)題，也有先進(jìn)一點(diǎn)的設(shè)備，在固化劑的管路中增加流量監(jiān)測(cè)及報(bào)警裝置。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">柱塞泵是往復(fù)泵的一種，往復(fù)泵的特點(diǎn)是在往復(fù)行程頂點(diǎn)處有短暫的停頓，所以其輸送的液體也會(huì)隨之出現(xiàn)脈動(dòng)現(xiàn)象，新式的噴射機(jī)采用在輸出管路中增加一個(gè)緩沖罐的方式，來(lái)減弱脈動(dòng)現(xiàn)象，效果不錯(cuò)。另外，由于樹(shù)脂和固化劑是機(jī)械式聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以脈動(dòng)也是完全同步的，這對(duì)固化劑比例基本無(wú)影響，只是影響瞬間的纖維-樹(shù)脂比例，實(shí)際生產(chǎn)中也很難測(cè)出這一影響的程度，故此，噴射機(jī)的脈動(dòng)現(xiàn)象對(duì)噴射工藝及制品質(zhì)量的影響比較小。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">壓力罐式的噴射機(jī)，有單罐式，有雙罐式。單罐式的很簡(jiǎn)單，就是一次性將樹(shù)脂所有組分都混合好后，再加入到壓力罐中，加壓，使之通過(guò)管路輸送到槍頭。雙罐式是指把樹(shù)脂和固化劑分別置入兩個(gè)壓力罐，加壓輸送，利用壓力的大小及流通口徑的大小來(lái)控制比例，這是一種非常不穩(wěn)定的控制方法，目前這種設(shè)備應(yīng)用已經(jīng)很少見(jiàn)到。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">齒輪泵式噴射機(jī)，這是目前較新形式的機(jī)種，這種泵輸送壓力大，不易發(fā)生內(nèi)泄漏，可定量輸送，設(shè)備維護(hù)次數(shù)大大減少，各方面性能較之柱塞泵，均有不同程度的提高，價(jià)格偏高。
二、樹(shù)脂混合及噴射系統(tǒng)

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">除預(yù)混型壓力罐式噴射機(jī)外，其它機(jī)型基本都是將樹(shù)脂膠液和固化劑兩組分同時(shí)輸送到槍頭，內(nèi)混型槍頭是使兩組分在噴出槍頭之前進(jìn)行混合，主要由一個(gè)靜態(tài)混合器來(lái)實(shí)現(xiàn)；外混型槍頭是兩組分均單獨(dú)噴出槍頭，噴出后以霧狀相互交織碰撞，實(shí)現(xiàn)混合。兩種槍頭各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比如下：

portant; overflow-wrap: break-word !important;">表3-1 內(nèi)混和外混設(shè)備性能比較

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項(xiàng)目	內(nèi)混型	外混型
槍頭重量	較重 因?yàn)槎嗔嘶旌掀鞑糠旨耙唤M內(nèi)部閥門(mén)	稍輕
混合效果	較好 主要是所有物料都必須通過(guò)混合器，比較穩(wěn)定	一般 因?yàn)閮山M分的扇面總會(huì)有交集以外的部分
環(huán)境影響	稍好 槍內(nèi)混合，避免了固化劑的大量揮發(fā)	很差  固化劑揮發(fā)嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)感覺(jué)明顯
清洗及維護(hù)性	停機(jī)后必須在凝膠時(shí)間內(nèi)清洗槍頭	停機(jī)數(shù)小時(shí)內(nèi)可不必清洗
故障率	較高，因?yàn)榧幢闶乔逑春?，槍頭內(nèi)部的滲出液仍可能引起槍內(nèi)固化。	較低 槍內(nèi)固化一般是由于密封件的失效引起，幾率較小
成本	較高 需要清洗液及相關(guān)配套設(shè)施	較低 理論上無(wú)需清洗液，實(shí)際只需用少量
擴(kuò)展性	較好 可以用于RTM注射工藝	不能做為它用

portant; overflow-wrap: break-word !important;">樹(shù)脂的噴出一般都是由不同型號(hào)的噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可根據(jù)要求，選用不同流量、不同角度的噴嘴。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">三、無(wú)捻粗紗切割噴射系統(tǒng)

    這里主要介紹玻璃纖維切紗器，噴射機(jī)上用的切紗器是一種專(zhuān)用的切紗器，體積小巧，可以固定在噴射槍頭上，隨槍頭運(yùn)動(dòng)，其功能主要是將無(wú)捻粗紗切成0.5-2英吋長(zhǎng)的短切纖維，然后分散噴出與霧狀樹(shù)脂碰撞混合，再落到模具表面形成積層。

    切紗器上可調(diào)的參數(shù)主要有兩個(gè)，一是切紗速度，二是短切紗的長(zhǎng)短。切紗速度主要由調(diào)節(jié)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制；纖維的長(zhǎng)短主要由刀片的安裝間距來(lái)決定，常用的短切紗長(zhǎng)度為1英吋，過(guò)短時(shí)制品強(qiáng)度下降幅度較大，過(guò)長(zhǎng)時(shí)，不易切割和分散，故障率會(huì)明顯增加，浸潤(rùn)困難，生產(chǎn)效率也會(huì)受到影響。

    切紗器使用中，與刀輪對(duì)應(yīng)的支撐輥會(huì)發(fā)生磨損，需要定期檢查調(diào)?；蚋鼡Q，切紗速度主要由氣馬達(dá)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，一般在更換設(shè)備、更換原材料、更改要求指標(biāo)時(shí)，都要在調(diào)好轉(zhuǎn)速后，用容器分別接盛樹(shù)脂和纖維，同時(shí)噴射，然后通過(guò)稱(chēng)重來(lái)確認(rèn)纖維含量，再開(kāi)始噴射產(chǎn)品。

四、其它輔助工具

    在玻璃鋼噴射成型工藝中，除毛刷、剪刀有所用處外，廣泛的經(jīng)常使用的手工工具是壓輥。壓輥的種類(lèi)很多，就材質(zhì)來(lái)講，有塑料壓輥和金屬壓輥之分，按結(jié)構(gòu)和形狀又有圓柱狀，圓盤(pán)異形及柔性與剛性之分。一般壓輥沿軸線設(shè)有軸孔，和手柄連在一起的輥軸即穿在軸孔中。柔性壓輥有塑料制成的和鋼絲纏制的螺旋形的，柔性壓輥用于玻璃鋼噴射成型制品的異形曲面，圓柱形壓輥用于產(chǎn)品的平面和柱狀面，其它異形壓輥主要用于產(chǎn)品的溝槽、圓角等處的成型，壓輥的作用是將噴射后蓬松的積層壓實(shí)，排出其中的氣泡，壓輥的凸出部分在滾軋纖維的同時(shí)，其溝槽結(jié)構(gòu)可以順利的導(dǎo)出氣泡，并且在樹(shù)脂偏多的地方，溝槽內(nèi)還可以蓄積一定量的樹(shù)脂，在輥壓其它樹(shù)脂少的地方時(shí)，會(huì)自動(dòng)釋放以浸漬纖維，故而在一定程度上起到調(diào)節(jié)含膠量的作用。

    總之，噴射成型工藝是一種借助于機(jī)械的手工成型工藝，噴射機(jī)及輔助工具固然對(duì)制品質(zhì)量會(huì)有一定影響，與其它成型工藝相比，噴射操作工的技術(shù)素質(zhì)和認(rèn)真的態(tài)度對(duì)制品質(zhì)量的影響會(huì)更大一些。