SMC模壓成型工藝過程
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SMC模壓成型工藝過程,主要有以下幾個工序
1. 壓制前準備
(1)SMC的質(zhì)量檢查
SMC片材的質(zhì)量對成型工藝過程及制品質(zhì)量有很大的影響。因此,壓制前必須了解料的質(zhì)量,如樹脂糊配方、樹脂糊的增稠曲線、玻纖含量、玻纖浸潤劑類型、單重、薄膜剝離性,硬度及質(zhì)量均勻性等。
(2)剪裁
按制品的結構形狀,加料位置,流程決定片材剪裁的形狀與尺寸,制作樣板裁料。剪裁的形狀多為方形或圓形,尺寸多按制品表面投影面積的40%-80%。為防止外界雜質(zhì)的污染,上下薄膜在裝料前才揭去。
(3)設備的準備
①熟悉壓機的各項操作參數(shù),尤其要調(diào)整好工作壓力和壓機運行速度及臺面平行度等。
②模具安裝一定要水平,并確保安裝位置在壓機臺面的中心,壓制前要先徹底清理模具,并涂脫模劑。加料前要用干凈紗布將脫模劑擦均,以免影響制品外觀質(zhì)量。對于新模具,用前必須去油。
2、加料
(1)加料量的確定
每個制品的加料量在首次壓制時可按下式計算:加料量=制品體積×1.8
(2) 加料面積的確定
加料面積的大小,直接影響到制品的密度程度料的流動距離和制品表面質(zhì)量.它與SMC的流動與固化特性、制品性能要求、模具結構等有關。一般加料面積為40%-80%。過小會因流程過長而導致玻纖取向,降低強度,增加波紋度,甚至不能充滿模腔;過大,不利于排氣,易產(chǎn)生制品內(nèi)裂紋。
(3)加料位置與方式 加料位置與方式直接影響到制品的外觀,強度與方向性。通常情況下,料的加料位置應在模腔的中部。對于非對稱復雜制品,加料位置必須確保成型時料流同時達到模具成型內(nèi)腔各端部。
加料方式必須有利于排氣。多層片材疊合時,最好將料塊按上小下大呈寶塔形疊置。另外,料塊盡量不要分開加,否則會產(chǎn)生空氣裹集和熔接區(qū),導致制品強度下降。
(4) 其他
在加料前,為增加片材的流動性,可采用100℃或120℃下預熱操作。這一點對成型深拉形制品尤其有利。
3、 成型
當料塊進入模腔后,壓機快速下行。當上、下模吻合時,緩慢施加所需成型壓力,經(jīng)過一定的固化制度后,制品成型結束。成型過程中,要合理地選定各種成型工藝參數(shù)及壓機操作條件。
(1)成型溫度
成型溫度的高低,取決于樹脂糊的固化體系,制品厚度 ,生產(chǎn)效率和制品結構的復雜程度。成型溫度必須保證固化體系引發(fā)、交聯(lián)反應的順利進行,并實現(xiàn)完全的固化。
一般來說,厚度大的制品所選擇的成型溫度應比薄壁制品低,這樣可防止過高溫度在厚制品內(nèi)部產(chǎn)生過度的熱積聚。如制品厚度為25-32mm,其成型溫度為135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。
成型溫度的提高,可縮短相應的固化時間;反之,當成型溫度降低時,則需延長相應的固化時間。成型溫度應在最高固化速度和最佳成型條件之間權衡選定。一般認為,SMC成型溫度在120-155℃之間。
(2)成型壓力
SMC成型壓力隨制品結構、形狀、尺寸及SMC增稠程度而異。形狀簡單的制品僅需25-30Mpa的成型壓力;形狀復雜的制品,成型壓力可達140-210Mpa。SMC增稠程度越高,所需成型壓力也越大。
成型壓力的大小與模具結構也有關系。垂直分型結構模具所需的成型壓力低于水平分型結構模具。配合間隙較小的模具比間隙較大的模具需較高壓力。
外觀性能和平滑度要求高的制品,在成型時需較高的成型壓力。
總之,成型壓力的確定應考慮多方面因素。一般來說,SMC成型壓力在3-7Mpa之間。
(3)固化時間
SMC在成型溫度下的固化時間(也叫保溫時間)與它的性質(zhì)及固化體系、成型溫度、制品厚度和顏色等因素有關。
固化時間一般按40s/mm計算。對3mm以上厚制品,有人認為每增加4mm,固化時間增加1min。
4、壓機操作
由于SMC是一種快速固化系統(tǒng),因此壓機的快速閉合十分重要。如果加料后,壓機閉合過緩,那么易在制品表面出現(xiàn)預固化補斑,或產(chǎn)生缺料、或尺寸過大。在實現(xiàn)快速閉合的同時,在壓機行程終點應細心調(diào)節(jié)模具閉合速度,減緩閉合過程,利于排氣。
某種SMC典型成型周期如下:
壓機開啟7s 制品取出10s 加料20s 模具閉合10s 固化周期73s,共計120s.
SMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生產(chǎn)技術
片狀模壓料(Sheet Molding Compound, SMC)是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈,兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料,屬于預浸氈料范圍。是目前國際上應用最廣泛的成型材料之一。
SMC是用不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑和著色劑等混合成樹脂糊浸漬短切纖維粗紗或玻璃纖維氈,并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來形成的片狀模壓料。SMC作為一種發(fā)展迅猛的新型模壓料,具有許多特點:①重現(xiàn)性好,不受操作者和外界條件的影響;②操作處理方便;③操作環(huán)境清潔、衛(wèi)生,改善了勞動條件;④流動性好,可成型異形制品;⑤模壓工藝對溫度和壓力要求不高,可變范圍大,可大幅度降低設備和模具費用;⑥纖維長度40~50mm,質(zhì)量均勻性好,適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品;⑦所得制品表面光潔度高,采用低收縮添加劑后,表面質(zhì)量更為理想;⑧生產(chǎn)效率高,成型周期短,易于實現(xiàn)全自動機械化操作,生產(chǎn)成本相對較低。
SMC作為一種新型材料,根據(jù)具體用途和要求的不同又發(fā)展出一系列新品種,如HNC、XMC、ZMC等。
①高強度模壓料(Hight Molding Compound, HMC) 和高強度片狀模壓料XMC主要用于制造汽車部件。HMC中不加或少加填料,采用短切玻璃纖維,纖維含量為65%左右,玻璃纖維定向分布,具有極好的流動性和成型表面,其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC用定向連續(xù)纖維,纖維含量達70%~80%,不含填料。
②ZMC是一種模塑成型技術,ZMC三個字母并無實際含義,而是包含模塑料、注射模塑機械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強度指標,又具有優(yōu)良的外觀和很高的生產(chǎn)效率,綜合了SMC和HMC的優(yōu)點,獲得了較快的發(fā)展。
1、 SMC的原材料
SMC的原材料由合成樹脂、增強材料和輔助材料三大類組成。
(1)合成樹脂 合成樹脂為不飽和聚酯樹脂,不同的不飽和樹脂對樹脂糊的增稠效果、工藝特性以及制品性能、收縮率、表面狀態(tài)均有直接的影響。SMC對不飽和聚酯樹脂有以下要求:
①粘度低,對玻璃纖維浸潤性能好;
②同增稠劑具有足夠的反應性,滿足增稠要求;
③固化迅速,生產(chǎn)周期短,效率高;
④固化物有足夠的熱態(tài)強度,便于制品的熱脫模;
⑤固化物有足夠的韌性,制品發(fā)生某些變形時不開裂;
⑥較低的收縮率。
。2)增強材料 增強材料為短切玻璃纖維粗紗或原絲。在不飽和聚酯樹脂模塑料中,用于SMC的增強材料目前只有短切玻璃纖維氈,而用于預混料的增強材料比較多,有短切玻璃纖維,石棉纖維、麻和其它各種有機纖維。在SMC中,玻璃纖維含量可在5%~50%之間調(diào)節(jié)。
。3)輔助材料 輔助材料包括固化劑(引發(fā)劑)、表面處理劑、增稠劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑、填料和交聯(lián)劑。
2、SMC的制備工藝
SMC生產(chǎn)的工藝流程主要包括樹脂糊制備、上糊操作、纖維切割沉降及浸漬、樹脂稠化等過程,其工藝流程圖如下:
。1)樹脂糊的制備及上糊操作 樹脂糊的制備有兩種方法--間歇法和連續(xù)法。間歇法程序如下:
①將不飽和聚酯樹脂和苯乙烯倒入配料釜中,攪拌均勻;
②將引發(fā)劑倒入配料釜中,與樹脂和苯乙烯混勻;
③在攪拌作用下加入增稠劑和脫模劑;
④在低速攪拌下加入填料和低收縮添加劑;
⑤在配方所列各組分分散為止,停止攪拌,靜置待用。連續(xù)法是將SMC配方中的樹脂糊分為兩部分,即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一部分,其余組分為另一部分,分別計量、混勻后,送入SMC機組上設置的相應貯料容器內(nèi),在需要時由管路計量泵計量后進入靜態(tài)混合器,混合均勻后輸送到SMC機組的上糊區(qū),再涂布到聚乙烯薄膜上。
(2)浸漬和壓實 經(jīng)過涂布樹脂糊的下承載薄膜在機組的牽引下進入短切玻璃纖維沉降室,切割好的短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上,達到要求的沉降量后,隨傳動裝置離開沉降室,并和涂布有樹脂糊的上承載薄膜相疊合,然后進入由一系列錯落排列的錕陣中,在張力和輥的作用下,下、上承載薄膜將樹脂糊和短切玻璃纖維緊緊壓在一起,經(jīng)過多次反復,使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡,形成密實而均勻的連續(xù)SMC片料。
1. 壓制前準備
(1)SMC的質(zhì)量檢查
SMC片材的質(zhì)量對成型工藝過程及制品質(zhì)量有很大的影響。因此,壓制前必須了解料的質(zhì)量,如樹脂糊配方、樹脂糊的增稠曲線、玻纖含量、玻纖浸潤劑類型、單重、薄膜剝離性,硬度及質(zhì)量均勻性等。
(2)剪裁
按制品的結構形狀,加料位置,流程決定片材剪裁的形狀與尺寸,制作樣板裁料。剪裁的形狀多為方形或圓形,尺寸多按制品表面投影面積的40%-80%。為防止外界雜質(zhì)的污染,上下薄膜在裝料前才揭去。
(3)設備的準備
①熟悉壓機的各項操作參數(shù),尤其要調(diào)整好工作壓力和壓機運行速度及臺面平行度等。
②模具安裝一定要水平,并確保安裝位置在壓機臺面的中心,壓制前要先徹底清理模具,并涂脫模劑。加料前要用干凈紗布將脫模劑擦均,以免影響制品外觀質(zhì)量。對于新模具,用前必須去油。
2、加料
(1)加料量的確定
每個制品的加料量在首次壓制時可按下式計算:加料量=制品體積×1.8
(2) 加料面積的確定
加料面積的大小,直接影響到制品的密度程度料的流動距離和制品表面質(zhì)量.它與SMC的流動與固化特性、制品性能要求、模具結構等有關。一般加料面積為40%-80%。過小會因流程過長而導致玻纖取向,降低強度,增加波紋度,甚至不能充滿模腔;過大,不利于排氣,易產(chǎn)生制品內(nèi)裂紋。
(3)加料位置與方式 加料位置與方式直接影響到制品的外觀,強度與方向性。通常情況下,料的加料位置應在模腔的中部。對于非對稱復雜制品,加料位置必須確保成型時料流同時達到模具成型內(nèi)腔各端部。
加料方式必須有利于排氣。多層片材疊合時,最好將料塊按上小下大呈寶塔形疊置。另外,料塊盡量不要分開加,否則會產(chǎn)生空氣裹集和熔接區(qū),導致制品強度下降。
(4) 其他
在加料前,為增加片材的流動性,可采用100℃或120℃下預熱操作。這一點對成型深拉形制品尤其有利。
3、 成型
當料塊進入模腔后,壓機快速下行。當上、下模吻合時,緩慢施加所需成型壓力,經(jīng)過一定的固化制度后,制品成型結束。成型過程中,要合理地選定各種成型工藝參數(shù)及壓機操作條件。
(1)成型溫度
成型溫度的高低,取決于樹脂糊的固化體系,制品厚度 ,生產(chǎn)效率和制品結構的復雜程度。成型溫度必須保證固化體系引發(fā)、交聯(lián)反應的順利進行,并實現(xiàn)完全的固化。
一般來說,厚度大的制品所選擇的成型溫度應比薄壁制品低,這樣可防止過高溫度在厚制品內(nèi)部產(chǎn)生過度的熱積聚。如制品厚度為25-32mm,其成型溫度為135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。
成型溫度的提高,可縮短相應的固化時間;反之,當成型溫度降低時,則需延長相應的固化時間。成型溫度應在最高固化速度和最佳成型條件之間權衡選定。一般認為,SMC成型溫度在120-155℃之間。
(2)成型壓力
SMC成型壓力隨制品結構、形狀、尺寸及SMC增稠程度而異。形狀簡單的制品僅需25-30Mpa的成型壓力;形狀復雜的制品,成型壓力可達140-210Mpa。SMC增稠程度越高,所需成型壓力也越大。
成型壓力的大小與模具結構也有關系。垂直分型結構模具所需的成型壓力低于水平分型結構模具。配合間隙較小的模具比間隙較大的模具需較高壓力。
外觀性能和平滑度要求高的制品,在成型時需較高的成型壓力。
總之,成型壓力的確定應考慮多方面因素。一般來說,SMC成型壓力在3-7Mpa之間。
(3)固化時間
SMC在成型溫度下的固化時間(也叫保溫時間)與它的性質(zhì)及固化體系、成型溫度、制品厚度和顏色等因素有關。
固化時間一般按40s/mm計算。對3mm以上厚制品,有人認為每增加4mm,固化時間增加1min。
4、壓機操作
由于SMC是一種快速固化系統(tǒng),因此壓機的快速閉合十分重要。如果加料后,壓機閉合過緩,那么易在制品表面出現(xiàn)預固化補斑,或產(chǎn)生缺料、或尺寸過大。在實現(xiàn)快速閉合的同時,在壓機行程終點應細心調(diào)節(jié)模具閉合速度,減緩閉合過程,利于排氣。
某種SMC典型成型周期如下:
壓機開啟7s 制品取出10s 加料20s 模具閉合10s 固化周期73s,共計120s.
SMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生產(chǎn)技術
片狀模壓料(Sheet Molding Compound, SMC)是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈,兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料,屬于預浸氈料范圍。是目前國際上應用最廣泛的成型材料之一。
SMC是用不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑和著色劑等混合成樹脂糊浸漬短切纖維粗紗或玻璃纖維氈,并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來形成的片狀模壓料。SMC作為一種發(fā)展迅猛的新型模壓料,具有許多特點:①重現(xiàn)性好,不受操作者和外界條件的影響;②操作處理方便;③操作環(huán)境清潔、衛(wèi)生,改善了勞動條件;④流動性好,可成型異形制品;⑤模壓工藝對溫度和壓力要求不高,可變范圍大,可大幅度降低設備和模具費用;⑥纖維長度40~50mm,質(zhì)量均勻性好,適宜于壓制截面變化不大的大型薄壁制品;⑦所得制品表面光潔度高,采用低收縮添加劑后,表面質(zhì)量更為理想;⑧生產(chǎn)效率高,成型周期短,易于實現(xiàn)全自動機械化操作,生產(chǎn)成本相對較低。
SMC作為一種新型材料,根據(jù)具體用途和要求的不同又發(fā)展出一系列新品種,如HNC、XMC、ZMC等。
①高強度模壓料(Hight Molding Compound, HMC) 和高強度片狀模壓料XMC主要用于制造汽車部件。HMC中不加或少加填料,采用短切玻璃纖維,纖維含量為65%左右,玻璃纖維定向分布,具有極好的流動性和成型表面,其制品強度約是SMC制品強度的3倍。XMC用定向連續(xù)纖維,纖維含量達70%~80%,不含填料。
②ZMC是一種模塑成型技術,ZMC三個字母并無實際含義,而是包含模塑料、注射模塑機械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強度指標,又具有優(yōu)良的外觀和很高的生產(chǎn)效率,綜合了SMC和HMC的優(yōu)點,獲得了較快的發(fā)展。
1、 SMC的原材料
SMC的原材料由合成樹脂、增強材料和輔助材料三大類組成。
(1)合成樹脂 合成樹脂為不飽和聚酯樹脂,不同的不飽和樹脂對樹脂糊的增稠效果、工藝特性以及制品性能、收縮率、表面狀態(tài)均有直接的影響。SMC對不飽和聚酯樹脂有以下要求:
①粘度低,對玻璃纖維浸潤性能好;
②同增稠劑具有足夠的反應性,滿足增稠要求;
③固化迅速,生產(chǎn)周期短,效率高;
④固化物有足夠的熱態(tài)強度,便于制品的熱脫模;
⑤固化物有足夠的韌性,制品發(fā)生某些變形時不開裂;
⑥較低的收縮率。
。2)增強材料 增強材料為短切玻璃纖維粗紗或原絲。在不飽和聚酯樹脂模塑料中,用于SMC的增強材料目前只有短切玻璃纖維氈,而用于預混料的增強材料比較多,有短切玻璃纖維,石棉纖維、麻和其它各種有機纖維。在SMC中,玻璃纖維含量可在5%~50%之間調(diào)節(jié)。
。3)輔助材料 輔助材料包括固化劑(引發(fā)劑)、表面處理劑、增稠劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑、填料和交聯(lián)劑。
2、SMC的制備工藝
SMC生產(chǎn)的工藝流程主要包括樹脂糊制備、上糊操作、纖維切割沉降及浸漬、樹脂稠化等過程,其工藝流程圖如下:
。1)樹脂糊的制備及上糊操作 樹脂糊的制備有兩種方法--間歇法和連續(xù)法。間歇法程序如下:
①將不飽和聚酯樹脂和苯乙烯倒入配料釜中,攪拌均勻;
②將引發(fā)劑倒入配料釜中,與樹脂和苯乙烯混勻;
③在攪拌作用下加入增稠劑和脫模劑;
④在低速攪拌下加入填料和低收縮添加劑;
⑤在配方所列各組分分散為止,停止攪拌,靜置待用。連續(xù)法是將SMC配方中的樹脂糊分為兩部分,即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一部分,其余組分為另一部分,分別計量、混勻后,送入SMC機組上設置的相應貯料容器內(nèi),在需要時由管路計量泵計量后進入靜態(tài)混合器,混合均勻后輸送到SMC機組的上糊區(qū),再涂布到聚乙烯薄膜上。
(2)浸漬和壓實 經(jīng)過涂布樹脂糊的下承載薄膜在機組的牽引下進入短切玻璃纖維沉降室,切割好的短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上,達到要求的沉降量后,隨傳動裝置離開沉降室,并和涂布有樹脂糊的上承載薄膜相疊合,然后進入由一系列錯落排列的錕陣中,在張力和輥的作用下,下、上承載薄膜將樹脂糊和短切玻璃纖維緊緊壓在一起,經(jīng)過多次反復,使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡,形成密實而均勻的連續(xù)SMC片料。