【模压】玻璃钢模压成型工艺

                                          浏览人数:664 发布日期:2019-1-14

                                          模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一 种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热、加压固化成型的方法爱游戏体育下注。

                                           

                                          模压成型工艺的主要优点:

                                          ①生产效率高爱游戏体育下注,便于实现专业化和自动化生产;

                                          ②产品尺寸精度高爱游戏体育下注,重复性好爱游戏体育下注;

                                          ③表面光洁爱游戏体育下注爱游戏体育下注,无需二次修饰爱游戏体育下注;

                                          ④能一次成型结构复杂的制品爱游戏体育下注;

                                          ⑤因为批量生产爱游戏体育下注,价格相对低廉。

                                           

                                          模压成型的不足之处在于模具制造复杂爱游戏体育下注,投资较大爱游戏体育下注,加上受压机限制爱游戏体育下注爱游戏体育下注,最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术爱游戏体育下注、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展爱游戏体育下注,压机吨位和台面尺寸不断增大爱游戏体育下注,模压料的成型温度和压力也相对降低爱游戏体育下注爱游戏体育下注,使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展爱游戏体育下注,目前已能生产大型汽车部件爱游戏体育下注、浴盆爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注、整体卫生间组件等爱游戏体育下注。

                                           

                                          模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种:

                                           

                                          ①纤维料模压法

                                          是将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内爱游戏体育下注,在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法爱游戏体育下注爱游戏体育下注。该方法简便易行爱游戏体育下注,用途广泛。根据具体操作上的不同爱游戏体育下注,有预混料模压和预浸料模压法爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                           

                                          ②碎布料模压法

                                          将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布爱游戏体育下注爱游戏体育下注、有机纤维布爱游戏体育下注爱游戏体育下注、石棉布或棉布等的边角料切成碎块爱游戏体育下注,然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                           

                                          ③织物模压法

                                          将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液爱游戏体育下注,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品爱游戏体育下注。

                                           

                                          ④层压模压法

                                          将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物爱游戏体育下注,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品爱游戏体育下注。

                                           

                                          ⑤缠绕模压法

                                          将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带)爱游戏体育下注,通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品爱游戏体育下注。

                                           

                                          ⑥片状塑料(SMC)模压法

                                          将SMC片材按制品尺寸、形状爱游戏体育下注、厚度等要求裁剪下料爱游戏体育下注,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                           

                                          ⑦预成型坯料模压法

                                          先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物)爱游戏体育下注爱游戏体育下注,在一定的温度和压力下成型爱游戏体育下注。

                                           

                                          模压料的品种有很多爱游戏体育下注爱游戏体育下注,可以是预浸物料爱游戏体育下注、预混物料爱游戏体育下注,也可以是坯料爱游戏体育下注爱游戏体育下注。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料爱游戏体育下注、BMC爱游戏体育下注、DMC爱游戏体育下注爱游戏体育下注、HMC、SMC爱游戏体育下注爱游戏体育下注、XMC、TMC及ZMC等品种。

                                           

                                          1爱游戏体育下注、原材料

                                           

                                          (1)合成树脂

                                          复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有:

                                          ①对增强材料有良好的浸润性能,以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结爱游戏体育下注爱游戏体育下注;

                                          ②有适当的粘度和良好的流动性爱游戏体育下注,在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔;

                                          ③在压制条件下具有适宜的固化速度爱游戏体育下注,并且固化过程中不产生副产物或副产物少,体积收缩率邪蜗诽逵伦爱游戏体育下注爱游戏体育下注“蜗诽逵伦;

                                          ④能够满足模压制品特定的性能要求爱游戏体育下注。按以上的选材要求爱游戏体育下注爱游戏体育下注,常用的合成树脂有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂爱游戏体育下注、酚醛树脂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、乙烯基树脂、呋喃树脂爱游戏体育下注、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯爱游戏体育下注爱游戏体育下注、三聚氰胺树脂爱游戏体育下注、聚酰亚胺树脂等爱游戏体育下注爱游戏体育下注。为使模压制品达到特定的性能指标爱游戏体育下注爱游戏体育下注,在选定树脂品种和牌号后爱游戏体育下注,还应选择相应的辅助材料爱游戏体育下注、填料和颜料。

                                           

                                          (2)增强材料

                                          模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝爱游戏体育下注爱游戏体育下注、无捻粗纱爱游戏体育下注、有捻粗纱爱游戏体育下注爱游戏体育下注、连续玻璃纤维束爱游戏体育下注、玻璃纤维布爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注、玻璃纤维毡等爱游戏体育下注,也有少量特种制品选用石棉毡爱游戏体育下注、石棉织物(布)和石棉纸以及高硅氧纤维爱游戏体育下注爱游戏体育下注、碳纤维爱游戏体育下注爱游戏体育下注、有机纤维(如芳纶纤维爱游戏体育下注爱游戏体育下注、尼龙纤维等)和天然纤维(如亚麻布爱游戏体育下注、棉布爱游戏体育下注爱游戏体育下注、煮炼布、不煮炼布等)等品种爱游戏体育下注爱游戏体育下注。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。

                                           

                                          (3)辅助材料

                                          一般包括固化剂(引发剂)爱游戏体育下注、促进剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、稀释剂爱游戏体育下注、表面处理剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、低收缩添加剂爱游戏体育下注、脱模剂爱游戏体育下注、着色剂(颜料)和填料等辅助材料爱游戏体育下注。

                                            

                                          2爱游戏体育下注、模压料的制备

                                          以玻璃纤维(或玻璃布)浸渍树脂制成的模压料为例,其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。

                                           

                                          (1)预混法:先将玻璃纤维切割成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注,再经烘干(晾干)至适当粘度即可爱游戏体育下注爱游戏体育下注。其特点是纤维松散无定向爱游戏体育下注,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好爱游戏体育下注爱游戏体育下注,但在制备过程中纤维强度损失较大爱游戏体育下注。

                                            

                                          (2)预浸法:纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布)经过浸胶爱游戏体育下注爱游戏体育下注、烘干爱游戏体育下注爱游戏体育下注、切短而成。其特点是纤维成束状爱游戏体育下注,比较紧密爱游戏体育下注爱游戏体育下注,制备模压料的过程中纤维强度损失较小爱游戏体育下注,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。

                                           

                                          SMC爱游戏体育下注、BMC、HMC爱游戏体育下注爱游戏体育下注、XMC、TMC及ZMC生产技术

                                           

                                          片状模压料(Sheet Molding Compound, SMC)是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡爱游戏体育下注,两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料,属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。

                                            

                                          SMC是用不饱和聚酯树脂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、增稠剂爱游戏体育下注、引发剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、交联剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、低收缩添加剂、填料爱游戏体育下注、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡,并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。SMC作为一种发展迅猛的新型模压料爱游戏体育下注,具有许多特点:

                                          ①重现性好爱游戏体育下注,不受操作者和外界条件的影响;

                                          ②操作处理方便爱游戏体育下注;

                                          ③操作环境清洁爱游戏体育下注、卫生,改善了劳动条件;

                                          ④流动性好,可成型异形制品;

                                          ⑤模压工艺对温度和压力要求不高爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注,可变范围大,可大幅度降低设备和模具费用爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注;

                                          ⑥纤维长度40~50mm爱游戏体育下注,质量均匀性好爱游戏体育下注爱游戏体育下注,适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品爱游戏体育下注;

                                          ⑦所得制品表面光洁度高爱游戏体育下注爱游戏体育下注,采用低收缩添加剂后爱游戏体育下注,表面质量更为理想爱游戏体育下注爱游戏体育下注;⑧生产效率高,成型周期短爱游戏体育下注爱游戏体育下注,易于实现全自动机械化操作爱游戏体育下注爱游戏体育下注,生产成本相对较低爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                            

                                          SMC作为一种新型材料爱游戏体育下注,根据具体用途和要求的不同又发展出一系列新品种爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注,如BMC爱游戏体育下注爱游戏体育下注、TMC爱游戏体育下注、HMC、XMC等爱游戏体育下注。

                                           

                                          ①团状模压料(Bulk Molding Compound, BMC)

                                          其组成与SMC极为相似爱游戏体育下注,是一种改进型的预混团状模压料爱游戏体育下注,可用于模压和挤出成型爱游戏体育下注爱游戏体育下注。两者的区别仅在于材料形态制作工艺上爱游戏体育下注爱游戏体育下注。BMC中纤维含量较低爱游戏体育下注,纤维长度较短,约6~18mm爱游戏体育下注爱游戏体育下注,填料含料较大,因而BMC制品的强度比SMC制品的强度低爱游戏体育下注爱游戏体育下注,BMC比较适合于压制小型制品,而SMC适合于大型薄壁制品爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                           

                                          ②厚片状模压料(Thick Molding Compound, TMC)

                                          其组成和制作与SMC相似爱游戏体育下注,厚达50mm爱游戏体育下注爱游戏体育下注。由于TMC厚度大,玻璃纤维能随机分布爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注,改善了树脂对玻璃纤维的浸润性。此外,该材料还可以采用注射和传递成型爱游戏体育下注。

                                           

                                          ③高强度模压料(Hight Molding Compound, HMC)

                                          和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件爱游戏体育下注。HMC中不加或少加填料爱游戏体育下注,采用短切玻璃纤维,纤维含量为65%左右爱游戏体育下注,玻璃纤维定向分布,具有极好的流动性和成型表面爱游戏体育下注,其制品强度约是SMC制品强度的3倍爱游戏体育下注。XMC用定向连续纤维,纤维含量达70%~80%,不含填料爱游戏体育下注。

                                           

                                          ④ZMC

                                          ZMC是一种模塑成型技术爱游戏体育下注爱游戏体育下注,ZMC三个字母并无实际含义,而是包含模塑料、注射模塑机械和模具三种含义爱游戏体育下注。ZMC制品既保持了较高的强度指标爱游戏体育下注,又具有优良的外观和很高的生产效率爱游戏体育下注爱游戏体育下注,综合了SMC和BMC的优点爱游戏体育下注,获得了较快的发展爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                            

                                          1爱游戏体育下注、SMC的原材料

                                           

                                          SMC的原材料由合成树脂爱游戏体育下注、增强材料和辅助材料三大类组成爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                           

                                          (1)合成树脂:合成树脂为不饱和聚酯树脂,不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果爱游戏体育下注、工艺特性以及制品性能爱游戏体育下注、收缩率爱游戏体育下注爱游戏体育下注、表面状态均有直接的影响爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注。SMC对不饱和聚酯树脂有以下要求:

                                          ①粘度低,对玻璃纤维浸润性能好爱游戏体育下注;

                                          ②同增稠剂具有足够的反应性爱游戏体育下注,满足增稠要求爱游戏体育下注爱游戏体育下注;

                                          ③固化迅速爱游戏体育下注,生产周期短,效率高;

                                          ④固化物有足够的热态强度爱游戏体育下注,便于制品的热脱模爱游戏体育下注爱游戏体育下注;

                                          ⑤固化物有足够的韧性爱游戏体育下注爱游戏体育下注,制品发生某些变形时不开裂;

                                          ⑥较低的收缩率。

                                           

                                          (2)增强材料: 增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝爱游戏体育下注。在不饱和聚酯树脂模塑料中,用于SMC的增强材料目前只有短切玻璃纤维毡爱游戏体育下注,而用于预混料的增强材料比较多,有短切玻璃纤维爱游戏体育下注,石棉纤维爱游戏体育下注、麻和其它各种有机纤维爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注。在SMC中爱游戏体育下注,玻璃纤维含量可在5%~50%之间调节爱游戏体育下注。

                                           

                                          (3)辅助材料:辅助材料包括固化剂(引发剂)爱游戏体育下注、表面处理剂爱游戏体育下注、增稠剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、低收缩添加剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注、脱模剂爱游戏体育下注、着色剂爱游戏体育下注、填料和交联剂。

                                            

                                          2爱游戏体育下注爱游戏体育下注、SMC的制备工艺

                                           

                                          SMC生产的工艺流程主要包括树脂糊制备爱游戏体育下注、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍爱游戏体育下注爱游戏体育下注、树脂稠化等过程爱游戏体育下注,其工艺流程图如下:

                                            

                                          (1)树脂糊的制备及上糊操作:树脂糊的制备有两种方法--间歇法连续法爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                          间歇法程序如下:①将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中,搅拌均匀爱游戏体育下注;②将引发剂倒入配料釜中,与树脂和苯乙烯混匀爱游戏体育下注;③在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂爱游戏体育下注;④在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂爱游戏体育下注;⑤在配方所列各组分分散为止爱游戏体育下注,停止搅拌爱游戏体育下注,静置待用爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                          连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分爱游戏体育下注爱游戏体育下注,即增稠剂爱游戏体育下注爱游戏体育下注爱游戏体育下注、脱模剂爱游戏体育下注、部分填料和苯乙烯为一部分,其余组分为另一部分,分别计量爱游戏体育下注爱游戏体育下注、混匀后,送入SMC机组上设置的相应贮料容器内爱游戏体育下注,在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器爱游戏体育下注,混合均匀后输送到SMC机组的上糊区爱游戏体育下注爱游戏体育下注,再涂布到聚乙烯薄膜上爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                            

                                          (2)浸渍和压实:经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室爱游戏体育下注,切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上爱游戏体育下注,达到要求的沉降量后爱游戏体育下注,随传动装置离开沉降室爱游戏体育下注爱游戏体育下注,并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合爱游戏体育下注,然后进入由一系列错落排列的锟阵中爱游戏体育下注,在张力和辊的作用下,下爱游戏体育下注爱游戏体育下注、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起,经过多次反复,使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡爱游戏体育下注,形成密实而均匀的连续SMC片料爱游戏体育下注爱游戏体育下注。

                                          爱游戏体育下注