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模压成型技术   简介
查看:1603  发稿日期: 2012/4/15 12:06:55

模压成型(又称压制成型 或压缩成型)是先将粉状 ,粒状或纤维状 的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压 而使其成型并固化的作业.模压成型可兼 用于热固性塑料,热塑性塑料和 橡胶材料.   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【也可以其他材质制模,所以将此后的“金属”二字都去掉了。不同意见者请说明理由。】内,经加热、加压固化成 型的方法。
模压成型工艺  的主要优点
  ①生产效 率高,便于实现专业化和自动化生产;②产品尺寸精度高,重复性好;③表面光洁,无需二次修饰;④能一次成型结构复杂的制品;⑤因为批量生产,价格相对低廉。  模压成型的不足之处在于模具制造复杂,投资较大,加上 受压机限制,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、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展,压机吨位和台面尺寸不断增大,模压料的成型温度和压力也相对降低,使得模压成型制品的尺寸逐 步向大型化发展,目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺
  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,在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行,用途广泛。根据具体操作上的不同,有预混料模压和预浸料模压法。

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、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在模具中加温加压成型复合材料制品。

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,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。

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,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。

⑤缠绕模压法 将预浸过树脂 胶液的连续纤维或布(带),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。

⑥片状塑料( SMC)模压法 将SMC片材按制品尺 寸、形状、厚度等要求裁剪下料,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。

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,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),在一定的温度和压力下成型。
模压料的品种
  模压料的品种 有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料、BMCDMCHMCSMCXMCTMCZMC等品种。
1
、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;②有适当的粘度和良好的流动性,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,并且固化过程中不产生副产物或副产物少,体积收缩率小;④能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求,常用的合成树脂有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋 喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标,在选定树脂品种和牌号后,还应选择相应的辅助材料、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、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等,也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物(布)和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维(如芳纶纤维、尼龙纤 维等)和天然纤维(如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等)等品种。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)、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂(颜料)和填料等辅助材料。
2
、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3050mm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,再经烘干(晾干)至适当粘度即可。其特点是纤维松散无定向,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好,但在制备过程中纤维强度损失较大。(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、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状,比较紧密,制备模压料的过程中纤维强度损失较小,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。SMCBMCHMCXMCTMCZMC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,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、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、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,具有许多特点:①重现性好,不受操作者和外界条件的影响;②操作处理方便;③操作环境清洁、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,可变范围大,可 大幅度降低设备和模具费用;⑥纤维长度4050mm,质量均匀性 好,适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品;⑦所得制品表面光洁度高,采用低收缩添加剂后,表面质量更为理想;⑧生产效率高,成型周期短,易于实现全自动机械化操作,生产成本相对较低。 

SMC作为一种新型 材料,根据具体用途和要求的不同又发展出一系列新品种,如BMCTMCHNCXMC等。①团状模 压料(Bulk Molding Compound, BMC)其组成与 SMC极为相似,是 一种改进型的预混团状模压料,可用于模压和挤出成型。两者的区别仅在于材料形态和制作工艺上。BMC中纤维含量较 低,纤维长度较短,约618mm,填料含料较 大,因而BMC制品的强度比 SMC制品的强度低 ,BMC比较适合于压 制小型制品,而SMC适合于大型薄 壁制品。②厚片状模压料(Thick Molding Compound, TMC) 其组成和制作 与SMC相似,厚达 50mm。由于TMC厚度大,玻璃 纤维能随机分布,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。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。HMC中不加或少加 填料,采用短切玻璃纤维,纤维含量为65%左右,玻璃纤 维定向分布,具有极好的流动性和成型表面,其制品强度约是SMC制品强度的 3倍。XMC用定向连续纤 维,纤维含量达70%80%,不含填料。 ④ZMC ZMC是一种模塑成 型技术,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。ZMC制品既保持了 较高的强度指标,又具有优良的外观和很高的生产效率,综合了SMCBMC的优点,获得 了较快的发展。
SMC
的原材料介绍
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、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。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;②同增稠剂具有足够的反应性,满足增稠要求;③固化迅速,生产周期短,效率高;④固化物有足够的热态强度,便于制品的热脱模;⑤固化物有足够的韧性,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。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,而用于预混料的增强材料比较多,有短切玻璃纤维,石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。在SMC中,玻璃纤维 含量可在5%50%之间调节。
3)辅助材料  :
  辅助材料 包括固化剂(引发剂)、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂。
SMC
的制备工艺
  SMC生产的工艺流 程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠化等过程,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--间歇法和连续 法。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;②将引发剂倒入配料釜中,与树脂和苯乙烯混匀;③在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂;④在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂;⑤在配方所列各 组分分散为止,停止搅拌,静置待用。连续法是将SMC配方中的树脂 糊分为两部分,即增稠剂、脱模剂、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、混匀后,送入SMC机组上设置的 相应贮料容器内,在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器,混合均匀后输送到SMC机组的上糊区 ,再涂布到聚乙烯薄膜上。(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,切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上,达到要求的沉降量后,随传动装置离开沉降室,并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合,然后进入由一系列错落排列的锟阵 中,在张力和辊的作用下,下、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,形成密实而均匀的连续SMC片料。

 

 
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