SMC模压分析
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不良现象
不良现象可能原因解决方法●减少摆料面积或加小面积摆料于较大面积摆料之上SMC模压常见缺陷、原因及解决方法(参考)
表面多孔性●改变合浸较佳的纤维●降低初期膏状物的粘度●增大SMC机器的压合力量SMC熟料中及熟料层间存在的空气或气体剪切边放大
熟料中玻璃纤维合浸不佳厚肉部份硬化表面上呈圆形凸起熟料流动性能差,使摆料中央区内之空气无法逸出
使用不当的玻璃纤维造成含浸不佳合模速度太快熟料熟或粘度太低,层间的空气无法逸出硬化时间太短,熟料硬化不完全,造成单体蒸气挥发模温太高,使得苯乙烯单体蒸气挥发模边上未填满模边少数部份未填满空气无法由模具间逸出●重新安排摆料方式,避免空气捕捉之缺点。或使熟料在流动时,可将成形品内之空气驱除剪切边(Sheal Adge)间隙太大,使熟料发生散溢现象●用焊接或镀铬方法减少剪切边间隙熟料重量过低●增加熟料重量
硬化后的表面呈现半圆状凸起●减少摆料面积或改变摆料方式使空气易于逸出
●降低SMC膏状物粘度●用焊接或镀铬方法减少剪切间隙熟衬重量过低●增加熟料重量直到材料填满模边
加强肋(Rib)或凸栓(Boss)部份有空气存在致模压时气体无法逸出●适当处钻引机,使空气排出,若情况不严重,增加压力,可能有帮助合模前熟料散溢●熟料摆放位置要更注意或熟料放少些
●增加熟成时间或配方中增加粘剂浓度●加大熟料面积可能发生原因改善对策
●降低模温
●改换含浸较佳之纤维●事先压缩去除熟料及熟料间的空气
●增大SMC机器的压合作用(Compaction)●增加模压时间或模温●在流动中心增加摆料●降低合模速度可能原因解决方法
●改良熟料的配方,使其流动较佳
●减少摆料面积使各层玻璃纤维吻合性较佳起泡(Blister)模温过高,SMC熟料在模子填满前硬化●降低模温摆料重量过低合模时间过长,SMC熟料在模子填满前硬化
在厚内处产生内压力造成层间之剥离●降低模温摆料面积太大,流动距离太短,空气无法逸出在流动距离大之处,单方向强度减少(玻璃纤维定向作用)●用增加摆料面积缩短流动距离●增加装料重量,直到材料填满模边为止
SMC片状模压料(Sheet Molding
Compound)生产工艺
SMC片材:由不饱和聚酯树脂 玻璃纤维 填料 增稠剂 引发挤 制备而成的片装材料称为SMC片材又称片状膜塑料
SMC分为三种基本类型;
1. SMC-R:为无规纤维片状模塑料。玻璃纤维长度一般在5cm以下,在树脂中的分布是无规的。R后的数字表示玻璃纤维含量,例如SMC-R50表示玻璃纤维含量为50%.
2. SMC-C:为连续玻璃纤维片状模塑料。塑料中增强材料是;连续长玻璃纤维,并按一定方向排布。该塑料纤维方向上的模塑流动性较小,而机械强度高。
3. SMC-D:为定向玻璃纤维片状模塑料。塑料中增强材料是长度为10CM以上的非延续玻璃纤维顺着某一方向排布的。由于纤维不是连续的,顺着纤维排布方向的模塑流动性得到改善。
4. 选用不饱和聚酯应满足下列要求:
A. 粘度低或固体粉末,便于玻璃纤维浸渍或混合;
B. 易于稠化剂反应,以满足增稠要求;
C. 能迅速固化,提高生产效率;
D. 有较高的热刚性,保证制件脱模时不致损坏;
E. 有足够的韧性,在制件发生变形时不开裂。
5. 优点:
A. 加入不同填料大幅度降低成本,并可满足轻量化、低收缩等要求。
B. 生产效率高,适于大批量生产。
C. 由于准确称量装料,材料利用率高。
D. 闭模成型作业环境好。
E. 成型工艺简单,易机械化与自动化,节省人力对工人熟练程度要求不高。
F. 可成型大型制品。
6. 缺点:
A. 仅适用于尺寸较大的制品。
B. 初期压机、模具、加压装置的投资大。
7. 典型产品
A. 水箱、电表箱、防静电灯罩、椅子、汽车零部件、高速公路防眩板、浴缸、净化槽壳、卫星天线抛物面。
8. 制品成型缺陷及对策
缺陷 原因 对策
颜色不均 低收缩剂分离
固化速率过快
颜料不好 提高SMC硬度
减少低收缩剂添加量
更换低收缩剂
延长固化时间
选择颜料
表面无光泽
SMC/BMC模压成型过程中要重点注意控制好“3个点”,即3个主要工艺参数:模压温度、模压压力和模压时间。
一、 模压温度
模压温度是模压成型时所规定的模具温度,这一工艺参数确定了模具向模腔内物料的传热条件,对物料的熔融、流动和固化进程有决定性的影响。SMC/BMC模塑料在模压过程中的温度变化情况较复杂,由于塑料是热的不良导体,物料中心和边缘在成型的开始阶段温差较大,这将导致固化交联反应在物料的内外层不是同时开始。表层料由于受热早先固化而形成硬的壳层,而内层料在稍后的固化收缩因受到外部硬壳层的限制,致使模压制品的表层内常存有残余压应力,而内层则带有残余拉应力,残余应力的存在会引起制品翘曲、开裂和强度下降。因此采取措施尽力减小模腔内物料的内外温差,消除不均匀固化是获得高质量制品的重要条件之一。SMC/BMC模塑料的模压温度取决于固化体系的放热峰温度和固化速率,通常取固化峰温度稍低一点的温度范围为其固化温度范围,一般约为135~170℃并通过试验来确定;固化速率快的体系取偏低点的温度,固化速率慢的体系取偏高些的温度。成型薄壁制品时取温度范围的上限,成型厚壁制品可取温度范围的下限,但成型深度很大的薄壁制品时,由于流程长为防止流动过程中物料固化,也应取温度范围的下限。在不损害制品强度和其他性能指标的前提下,适当提高模压温度,对缩短成型周期和提高制品质量都有利。模压温度过低不仅熔融后的物料黏度高、流动性差,而且由于交联反应难于充分进行,从而使制品强度不高,外观无光泽,脱模时出现粘模和顶出变形。
二、模压压力
模压压力通常用模压压强(MPa)来表示,即玻璃钢液压机施加在模具上的总力与模具型腔在施压方向上的投影面积之比。模压压力在模压成型过程中的作用,是使模具紧密闭合并使物料增密,以及促进熔料流动和平衡模腔内低分子物挥发所产生的压力。压缩率大的模压料,由于使其增密时要消耗较多的能量,因而成型时需用较高的模压压强,故模压散状料比模压料坯的压力高,而SMC/BMC模压料又比模压粉状料的压力高。模压熔融粘度高、交联速率快的物料,以及加工形状复杂、壁薄、深度或面积大的制品时,由于需要克服较大的流动阻力才能使模腔填满,因而需要采用较高的模压压力。高的模压温度因会使交联反应加速,从而导致熔料黏度迅速增高,故需用高的模压压力与之配合。高的模压压力虽有使制品密度增大,成型收缩率降低,促使快速流动充模,克服肿胀和防止气孔出现等一系列优点。但模压压力过大会降低模具使用寿命、增加液压机功率消耗、增大制品内残余应力。因此加工热固性塑料模压制品时,多采用预压、预热、适当提高模压温度等,以避免采用高的模压压力。若不适当的提高预热温度或延长预热时间则致使在预热过程中已部分固化流动性降低,不仅不能降低模压压力反而要用更高的模压压力来保证物料填满模腔。 三、模压时间
SMC模压成型工艺过程
SMC模压成型工艺过程,主要有以下几个工序
1. 压制前准备
(1)SMC的质量检查
SMC片材的质量对成型工艺过程及制品质量有很大的影响。因此,压制前必须了解料的质量,如树脂糊配方、树脂糊的增稠曲线、玻纤含量、玻纤浸润剂类型、单重、薄膜剥离性,硬度及质量均匀性等。
(2)剪裁
按制品的结构形状,加料位置,流程决定片材剪裁的形状与尺寸,制作样板裁料。剪裁的形状多为方形或圆形,尺寸多按制品表面投影面积的40%-80%。为防止外界杂质的污染,上下薄膜在装料前才揭去。
(3)设备的准备
①熟悉压机的各项操作参数,尤其要调整好工作压力和压机运行速度及台面平行度等。
②模具安装一定要水平,并确保安装位置在压机台面的中心,压制前要先彻底清理模具,并涂脱模剂。加料前要用干净纱布将脱模剂擦均,以免影响制品外观质量。对于新模具,用前必须去油。
2、加料
(1)加料量的确定
每个制品的加料量在首次压制时可按下式计算:加料量=制品体积×1.8
(2) 加料面积的确定
加料面积的大小,直接影响到制品的密度程度料的流动距离和制品表面质量.它与SMC的流动与固化特性、制品性能要求、模具结构等有关。一般加料面积为40%-80%。过小会因流程过长而导致玻纤取向,降低强度,增加波纹度,甚至不能充满模腔;过大,不利于排气,易产生制品内裂纹。
(3)加料位置与方式 加料位置与方式直接影响到制品的外观,强度与方向性。通常情况下,料的加料位置应在模腔的中部。对于非对称复杂制品,加料位置必须确保成型时料流同时达到模具成型内腔各端部。
加料方式必须有利于排气。多层片材叠合时,最好将料块按上小下大呈宝塔形叠置。另外,料块尽量不要分开加,否则会产生空气裹集和熔接区,导致制品强度下降。 (4) 其他
在加料前,为增加片材的流动性,可采用100℃或120℃下预热操作。这一点对成型深拉形制品尤其有利。