噴涂成型適于多品種中、小批量制品的生產(chǎn)，也可成型大型制品和形狀復(fù)雜的制品，同時(shí)還能夠成型裝有嵌件、加強(qiáng)筋的制品。噴涂成型工藝設(shè)備投資相對(duì)較少，由于物料只是在環(huán)境條件下噴射到模具上，模具型腔受壓力作用較小，因此可用非金屬材料制造模具，且制造成本大幅度下降。
噴涂成型又稱噴射成型，是把短切纖維增強(qiáng)材料與樹(shù)脂體系同時(shí)噴涂在型腔內(nèi)，然后壓實(shí)固化成熱固性復(fù)合材料制品的一種成型工藝。噴涂成型是將含有固化劑的樹(shù)脂體系和含有引發(fā)劑的樹(shù)脂體系分別從噴槍的兩個(gè)噴嘴中噴涂到型腔內(nèi)，與此同時(shí)，也運(yùn)用噴槍上的切割器將連續(xù)纖維切成短纖維（約25mm長(zhǎng)），待噴涂到規(guī)定的厚度，便可利用輥筒滾壓，將其壓實(shí)，固化成型制品。
設(shè)備
噴射工藝的主要設(shè)備是噴射機(jī)。噴射機(jī)按噴射壓力不同分為高壓噴射機(jī)和低壓（氣動(dòng)）噴射機(jī)；按樹(shù)脂和引發(fā)劑的混合方式不同分成槍內(nèi)混合和槍外混合；還有專門(mén)噴射膠衣的膠衣樹(shù)脂噴射機(jī)或膠衣和玻纖混合噴射機(jī)。
對(duì)制品和模具設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)要求
不管是大型制品還是小型制品，其拐角處的凸突部位應(yīng)大于10mm，而凹陷部位應(yīng)大于5mm，避免產(chǎn)生銳角結(jié)構(gòu)；起模斜角應(yīng)大于3°；制品壁厚應(yīng)控制在2～8mm之間；加強(qiáng)筋方向應(yīng)與纖維取向一致，其出模斜度應(yīng)大于2°～5°；嵌件應(yīng)采用不同方法（開(kāi)口、打孔、打彎等方法）加以固定，并進(jìn)行倒角處理，以免制品應(yīng)力集中。
對(duì)原材料的要求
噴射工藝要求樹(shù)脂系統(tǒng)粘度合適，易于噴射霧化，易于浸潤(rùn)玻璃纖維和易于去除氣泡且不易流失，粘度應(yīng)在0.3～0.6Pa·s，觸變度以1.5～4為好。加入的促進(jìn)劑不應(yīng)使樹(shù)脂黏度和觸變度明顯降低。噴射要求樹(shù)脂系統(tǒng)有適宜的固化特性，它與制品大小、環(huán)境溫度、樹(shù)脂黏度和樹(shù)脂噴射量等因素有關(guān)，其中樹(shù)脂噴射量又與泵壓有關(guān)，隨著泵壓增高，樹(shù)脂噴射量增大。對(duì)雙噴頭的噴射機(jī)，樹(shù)脂流量的穩(wěn)定性顯得特別重要。為了保持樹(shù)脂流量的穩(wěn)定性，樹(shù)脂罐應(yīng)保持恒溫。
噴射工藝要求所選用的玻璃纖維粗紗與樹(shù)脂的浸漬性好、帶靜電少、分散性好。纖維分散性是保證纖維均勻分布和制品厚度均一的重要因素。特別在噴射制品的垂直面時(shí)，它可以保證樹(shù)脂和纖維不易從模具上脫落下來(lái)。另外，要求纖維有一定的硬挺性，在經(jīng)過(guò)切斷器時(shí)容易切斷。
噴射工藝過(guò)程
噴射成型多采用不飽和聚酯樹(shù)脂系統(tǒng)，環(huán)境溫度以25±5℃為宜。溫度過(guò)高樹(shù)脂固化加快，容易引起管道堵塞，溫度過(guò)低樹(shù)脂黏度大，不易混合均勻且制品的固化速度慢。噴射成型時(shí)，先開(kāi)樹(shù)脂開(kāi)關(guān)，在模具上噴上一層樹(shù)脂，然后開(kāi)動(dòng)切割器，開(kāi)始噴射纖維和樹(shù)脂的混合物。噴一層纖維樹(shù)脂后需立即用輥?zhàn)訚L壓，使之壓實(shí)、浸漬并排除氣泡。滾壓時(shí)要注意棱角和凹凸表面，必要時(shí)可用熱輥滾壓，但溫度不能太高。噴槍噴射時(shí)，移動(dòng)速度要均勻，注意噴滿模具的整個(gè)工作面，不漏噴。每噴一層（指未壓實(shí)的）厚度應(yīng)小于10mm。噴射第一、二層和最后一層時(shí)，應(yīng)噴的薄一些，以便使制品獲得較光滑的內(nèi)外表面。噴射完畢，所用容器、管道、噴槍、壓輥要徹底清洗干凈，以免殘存的樹(shù)脂固化損壞設(shè)備和工具。
噴射工藝參數(shù)如下：
● 引發(fā)劑。噴射系統(tǒng)中，促進(jìn)劑用量是固定的，引發(fā)劑用量可根據(jù)環(huán)境（溫度和濕度）和制品的要求在0.5%～3.6%之間調(diào)整，故每次噴射前應(yīng)作凝膠試驗(yàn)。在噴射裝置中，一般先將樹(shù)脂與促進(jìn)劑按固定比例充分混合（稱它為預(yù)加速樹(shù)脂），然后將預(yù)加速樹(shù)脂與引發(fā)劑分別通過(guò)樹(shù)脂泵和引發(fā)劑泵在噴槍內(nèi)部或外部混合。
● 樹(shù)脂泵壓力。樹(shù)脂泵壓力主要根據(jù)樹(shù)脂溫度、黏度、噴涂面積等因素選擇，它必須經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單試驗(yàn)確定。壓縮空氣管徑和管長(zhǎng)對(duì)出口壓力也有較大影響。當(dāng)壓力合適時(shí)，噴在模具上的樹(shù)脂無(wú)飛濺、夾帶的空氣少，氣泡能在1～2min內(nèi)自行消失，表明噴涂面寬度適中，故可以此作為調(diào)節(jié)壓力的標(biāo)準(zhǔn)。
● 噴射量。噴射量太大影響制品質(zhì)量，噴射量太小又降低生產(chǎn)效率，因此應(yīng)控制適中。噴射量與噴射壓力和噴嘴直徑有關(guān)，改變動(dòng)力源壓力可以調(diào)節(jié)噴射壓力。噴嘴直徑在1.2～3.5mm之間選擇，可使噴射量速度在8~60g/s之間調(diào)整。
● 噴槍夾角。預(yù)加速樹(shù)脂和引發(fā)劑在噴槍外的混合程度與噴槍出口的夾角有關(guān)。不同夾角噴射出來(lái)的樹(shù)脂混合交距不同，一般噴槍夾角為20°，噴槍口與模具表面距離為350～400mm，這樣便于操作，膠液混合的質(zhì)量均勻。如果要改變噴射距離，則需調(diào)整噴射夾角以保證樹(shù)脂在到達(dá)成型面前交集混合。確定噴射距離時(shí)，要考慮制品的形狀和膠液飛失等因素。
● 纖維與樹(shù)脂的混合。被切斷的纖維在落到模具之前應(yīng)與噴出的樹(shù)脂系統(tǒng)充分混合以防止制品中纖維和樹(shù)脂分布不均勻。
● 噴射走向。一般的噴射走向是從上到下、從右到左、平行、勻速地移動(dòng)，不能走弧線。相鄰的兩個(gè)行程間的重疊寬度為前一個(gè)行程寬度的三分之一以便得到一個(gè)均勻連續(xù)的涂層。前一個(gè)涂層與后—個(gè)涂層的走向應(yīng)交叉或垂直以達(dá)到均勻覆蓋的目的。噴槍與噴涂面的夾角應(yīng)為90°。
● 纖維品種、含量與長(zhǎng)度。噴射用無(wú)捻粗紗在制品中的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))通常控制在35％左右。低于25％滾壓方便，但制品強(qiáng)度太低；纖維含量高于45％時(shí)滾壓不方便，氣泡也較多。纖維長(zhǎng)度以25～50mm為宜。
● 特殊部位的噴射。噴射制品曲面時(shí)，噴槍與噴射方向應(yīng)始終沿著曲面的法線方向；噴射制品上的溝槽時(shí)，應(yīng)先噴四周和側(cè)面，然后在底部補(bǔ)噴適量纖維，防止樹(shù)脂在溝槽底部聚集；噴射制品轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)從角尖部位向外噴射，防止在角尖出現(xiàn)樹(shù)脂聚集。
噴射制品的缺陷分析
表1列出了噴射制品的缺陷、產(chǎn)生原因和改進(jìn)措施。通過(guò)查詢?cè)摫砀瘢纯烧业较鄳?yīng)的問(wèn)題解決方案。
玻璃鋼制品的應(yīng)用案例
機(jī)車(chē)玻璃鋼前端體積大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，合理地選擇模具的結(jié)構(gòu)形式及其制造工藝方法將直接關(guān)系到前端件的制造工藝及產(chǎn)品質(zhì)量。為此，在選擇前端件模具的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，要考慮以下幾個(gè)因素。
● 模具必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度及尺寸穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)合理，尺寸準(zhǔn)確，制造方便，拆卸、組合簡(jiǎn)易省力。
● 便于制件成型、操作。
● 確保制件方便、順利地脫模。
為滿足這些要求，這里對(duì)前端制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析：前端件是左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在前窗和側(cè)窗部位都有下陷。這樣，模具只能是組合結(jié)構(gòu)。考慮到脫模時(shí)將模具向兩側(cè)分離比較方便，因此，將模具的結(jié)構(gòu)形式確定為對(duì)開(kāi)式組合陰模。模具由6個(gè)部件組成：2個(gè)對(duì)開(kāi)半模、2個(gè)前窗活塊、2個(gè)側(cè)窗活塊。在2個(gè)對(duì)開(kāi)半模上各裝4個(gè)輪子，這樣，在脫模分離半模時(shí)，非常省力。
前端件的模具是在1:1的木模型上分塊制造的，選用的材料是玻璃鋼，全部采用多次噴射(每次噴射積層不大于3mm)多次固化的工藝方法。除在一些復(fù)雜部位使用國(guó)外玻璃纖維外，其余均使用國(guó)產(chǎn)材料。制造的玻璃鋼模具組裝后檢測(cè)，最大對(duì)角線尺寸(長(zhǎng)4092mm)與木模型的尺寸誤差為4～6mm，最大寬度尺寸（長(zhǎng)3104mm)與木模型的尺寸誤差為2～7mm，完全符合設(shè)計(jì)要求。
在前端件的玻璃鋼模具及前端件產(chǎn)品的制造中都存在著如何能保證其順利脫模的問(wèn)題，尤其是前端件產(chǎn)品。為保證制件結(jié)構(gòu)及外型的整體性，提高制件的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性及整體的協(xié)調(diào)性，采用玻璃鋼對(duì)開(kāi)式組合陰模進(jìn)行整體成型。制件與模具的接觸面積約30m2，為保證脫模順利，對(duì)脫模劑的性能提出了較高的要求。為此選擇了5種脫模劑進(jìn)行模擬性試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)5種脫模劑的綜合性能比較，選用了自配的復(fù)合型脫模劑(石蠟乳液—聚乙烯醇溶液)。實(shí)施方法是，首先使用石蠟乳液使其在模具表面形成一層光滑的蠟?zāi)ぃ笤谄浔砻嫔嫌镁垡蚁┐既芤褐瞥梢粚泳垡蚁┐急∧ぃ@樣就制成了復(fù)合型脫模劑層。盡管所使用的復(fù)合型脫模劑中的任一種脫模劑的粘結(jié)力都很低，但在脫模劑與模具之間制件的界面上仍有一定的粘附力，當(dāng)采用復(fù)合型脫模劑時(shí)，制件脫模時(shí)在粘合力最小的兩側(cè)脫模劑之間分離。通過(guò)前端件的玻璃鋼模具和前端件制品試制，證明這種復(fù)合型脫模劑能較好地滿足使用要求。
生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該注意的一些事項(xiàng)包括：
● 引發(fā)劑用量的選擇。引發(fā)劑用量的選擇主要是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度、濕度及產(chǎn)品工藝對(duì)凝膠時(shí)間的要求，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備上的引發(fā)劑泵的位置，可在0.5％～3％之間調(diào)整。如20℃時(shí)，要求凝膠時(shí)間為1lmin，引發(fā)劑用量取2.5％就比較合適。每次選定引發(fā)劑用量后，必須用設(shè)備做兩次以上的取樣試驗(yàn)。
● 含膠量的控制。含膠量可以通過(guò)兩種途徑來(lái)控制：通過(guò)選擇不同型號(hào)的噴嘴調(diào)節(jié)樹(shù)脂的輸出量；通過(guò)增加或減少玻璃纖維股數(shù)調(diào)節(jié)纖維的輸出量。
通常纖維的輸出量為1~1.8kg/min，樹(shù)脂噴射量為2~3.6kg/min。如使用3股纖維和中等型號(hào)的噴嘴（如4004SS）時(shí)，含膠量可控制在66%左右。
● 噴射積層厚度的控制。噴射積層厚度可以根據(jù)噴射輸出量和所需噴射的制件面積來(lái)計(jì)算。通常，使用3股纖維和中型噴嘴時(shí)，樹(shù)脂的輸出量為3.6kg/min，纖維的輸出量為1.8kg/min，總輸出量為5.4kg/min。根據(jù)總輸出量，只要控制好噴射面積和噴射時(shí)間，就可得到預(yù)期的積層厚度。這種控制厚度的方法只是理論上的計(jì)算，在實(shí)際操作中很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橹萍男螤畈灰欢ê芤?guī)整，操作噴槍噴射的時(shí)間及其移動(dòng)速度也不易嚴(yán)格控制。在實(shí)際操作中常用隨噴射隨測(cè)試的方法來(lái)控制積層的厚度，這樣可以較好地控制制件各部位的厚度。對(duì)于厚度大于3mm的制件，要采取分次噴射的成型方法。一般來(lái)說(shuō)，第一次噴射的積層厚度為1~2mm，以后各次為2~3mm。后次噴射必須在前次噴射的積層基本固化后方可進(jìn)行，這樣可以避免因積層太厚引起固化時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱燒蝕現(xiàn)象，影響制件質(zhì)量。
● 噴射操作要領(lǐng)。噴射玻璃纖維積層時(shí)，從噴槍噴射出的樹(shù)脂和玻璃纖維所形成的扇面應(yīng)相吻合，樹(shù)脂的扇面要略寬于玻璃纖維的扇畫(huà)。樹(shù)脂的扇面可以通過(guò)更換不同型號(hào)的噴嘴在25°～60°之間調(diào)整，每—個(gè)噴嘴都有其固定的噴射角度。如3004SS噴嘴和4004SS噴嘴，其噴射角度分別為30°和40°。玻璃纖維的噴射扇面可通過(guò)調(diào)節(jié)噴槍上的纖維切斷器與噴嘴的相對(duì)高度來(lái)與樹(shù)脂扇面進(jìn)行吻合。噴射的走向通常是從上向下，從左向右進(jìn)行往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。噴槍的移動(dòng)速度要均勻、穩(wěn)定，相鄰兩行程之間要有一定的重疊寬度，—般是后次噴射積層壓合前次噴射積層三分之一的寬度，這樣就可以得到厚度均勻一致的噴射積層。
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