沈俊龍

摘 要：概述了玻璃PU RIM包邊總成的應(yīng)用和成型工藝，以及在成型中常見缺陷——?dú)馀莓a(chǎn)生的原因分析。

關(guān)鍵詞：PU RIM；聚氨酯；多元醇；異氰酸酯；汽車玻璃；氣泡

反應(yīng)注射成型（RIM）技術(shù)是一種快速生產(chǎn)聚合物制品的重要工業(yè)技術(shù)，是將兩種或兩種以上高活性的液體物料通過(guò)精確計(jì)量，在混合頭高壓碰撞混合后直接注入模具，迅速反應(yīng)得到模制品[1]。RIM聚氨酯彈性體（簡(jiǎn)稱：PU RIM），20世紀(jì)90年代，國(guó)外開始將RIM技術(shù)引入汽車玻璃包邊制品的生產(chǎn)，使聚氨酯彈性體與玻璃一次性結(jié)合成整體，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的操作工藝，縮短了操作時(shí)間，使生產(chǎn)效率大大提高。近年來(lái)，我國(guó)汽車制造業(yè)和玻璃配件企業(yè)發(fā)展迅速，也逐步將該工藝用于玻璃包邊制品的生產(chǎn)[2]。

玻璃制品是屬于易碎品，傳統(tǒng)的注射工藝模內(nèi)型腔壓力大，玻璃難以承受這么高的注射壓力，在成型過(guò)程中玻璃就很容易破裂。PU RIM成型中型腔壓力低，被越來(lái)越多地應(yīng)用玻璃制品的包邊產(chǎn)品中，其中在汽車玻璃包邊總成和建筑上用的太陽(yáng)能光伏板封邊、建筑中空玻璃的封邊等的應(yīng)用最為廣泛。隨著建筑業(yè)和汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，聚氨酯彈性體材料的需求量越來(lái)越大，要求也越來(lái)越高。

本文對(duì)PU RIM成型工藝做了概述，并對(duì)成型中最常見的缺陷——?dú)馀莓a(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

1 RIM聚氨酯彈性體玻璃包邊總成成型工藝

PU RIM材料反應(yīng)前是由兩個(gè)不同組份組成的，一個(gè)組份是多元醇，簡(jiǎn)稱：Poly。另外一個(gè)組份是異氰酸酯，簡(jiǎn)稱：ISO。目前用于PU RIM彈性體材料的ISO主要有兩大類，一類是耐候性好的脂肪族材料，其異氰酸酯是異氟爾酮二異氰酸酯，簡(jiǎn)稱：IPDI；另外一類是耐候比較差，但力學(xué)性能較好的芳香族材料，其異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯，簡(jiǎn)稱MDI。和RIM聚氨酯發(fā)泡材料不同，不論是IPDI體系還是MDI體系材料，RIM聚氨酯彈性體材料成型后截面是致密光亮的，不能有任何氣孔，這樣才能保證材料的力學(xué)性能。在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存中一定要控制好多元醇的含水率。否則反應(yīng)后的材料就會(huì)出現(xiàn)截面不致密，有發(fā)泡細(xì)孔。成型后的材料密度一般在1000 -1100kg/m3之間。

RIM 聚氨酯彈性體玻璃包邊總成成型工藝流程為：

噴脫模劑→玻璃（嵌件）定位→合?！鸶邏骸⑸洹袒_模→取件

2 PU RIM成型中產(chǎn)生氣泡的原因分析

在PU RIM注射過(guò)程氣體被包裹于材料中間形成的氣室，分布在制品表層就表現(xiàn)為凸起的氣泡，分布在制品中間就表現(xiàn)為暗泡，分布在制品最表層和模具型腔一同組成的密閉氣室，這種氣室通常比較小，就表現(xiàn)為針孔。以下就產(chǎn)生氣泡的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2.1 注射流量太快

PU RIM材料在混合室中充分混合后通過(guò)混合頭中的活塞桿把混合好的材料推送到模具型腔內(nèi)。在PU還沒完全反應(yīng)固化之前，雙組份材料呈液狀，25℃條件下，其粘度在500-1200mpas之間。流體在密閉空間中的流動(dòng)如果流水太快就會(huì)形成湍流，流動(dòng)過(guò)程中就會(huì)因?yàn)椴牧媳旧淼牧鲃?dòng)產(chǎn)生氣泡。通常為了獲得良好的制品外觀，需要控制好注射流速，保持液態(tài)材料在模具型腔中的流動(dòng)是層流流動(dòng)。

2.2 多元醇含水率偏高

在雙組份PU反應(yīng)中，水是聚氨酯材料反應(yīng)總的一種最常見最的發(fā)泡劑。如果多元醇中的含水率偏高，反應(yīng)過(guò)程中多元醇中的水分就會(huì)和異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生放出二氧化碳?xì)怏w。如果含水率太高，反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化氣體就多，型腔又是相對(duì)密閉的，那么多余的氣體就容易在制品中形成氣泡。通常多元醇的含稅率要求<0.1% Wt。

2.3 注射高壓不匹配

PU RIM在反應(yīng)之前多元醇和異氰酸酯都在單獨(dú)的管路中循環(huán)，在注射前8-10S，設(shè)備通過(guò)提高流速提升混合的壓力，其目的主要是提升計(jì)量精度和保證混合均勻，通常情況下混合壓力要求在160-175bar之間。如果多元醇和異氰酸酯的混合壓力差別大，就容易造成混合不均勻，從而在制品表面產(chǎn)生氣泡。通?？刂苾蓚€(gè)組份之間的混合壓力差不超過(guò)15bar。

2.4 材料的反應(yīng)活性大

雙組份聚氨酯材料在充分混合后到完全固化的這段時(shí)間稱為反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng)活性越大反應(yīng)時(shí)間就越短，反之，反應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)。PU RIM成型中，在材料還沒有填充滿的時(shí)候材料要保持流動(dòng)性，如果反應(yīng)活性大，材料流動(dòng)到末端匯合處的粘度就會(huì)變得很高，甚至無(wú)法注滿。在這樣的情況下，為了縮短注射時(shí)間，就不得不提高流量，這樣就容易在型腔內(nèi)產(chǎn)生湍流，從而產(chǎn)生氣泡。

2.5 密封條溢料

模具型腔周邊與都有一圈密封條，其作用是夾緊玻璃和防止PU材料在成型時(shí)溢到玻璃包邊區(qū)域以外。如果密封條和玻璃之間局部沒有貼合好，注射成型時(shí)材料就會(huì)溢到玻璃包邊區(qū)域以外，這樣注射壓力就會(huì)減低，如果大面積溢料，那么在型腔比較寬的區(qū)域就會(huì)造成PU材料流動(dòng)的料峰分叉，容易把空氣包覆在材料中形成氣泡。

3 研究的意義

通過(guò)對(duì)PU RIM成型中氣泡產(chǎn)生原因的分析，用于指導(dǎo)本領(lǐng)域工程技術(shù)人員處理實(shí)際生產(chǎn)中遇到相類似的問(wèn)題，減少調(diào)試時(shí)間和調(diào)試費(fèi)用，從而提高產(chǎn)出效率和成品率。

4 結(jié)論

PU RIM成型中產(chǎn)生氣泡的主要原因：

注射流量太快，型腔內(nèi)PU材料成湍流流動(dòng)；

多元醇含水率偏高，反應(yīng)時(shí)放出二氧化碳；

注射高壓不匹配混合不均勻；

密封條溢料寬截面料流分叉，料峰包覆氣體。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐培林，張淑琴.聚氨酯材料手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]宋聰梅. RIM聚氨酯彈性體與玻璃粘接性能的研究[J].彈性體，2011，21（1）：33-35.