SMC成型工艺.ppt

课件 第四章模压成型 4 3SMC成型工艺 4 3 1SMC的特点与种类 4 3 1 1SMC 片状模塑料 SheetMoldingCompound 的特点 SMC基本组成 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 着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡 两表面加上保护膜 聚乙烯或聚丙烯薄膜 形成的片状模压成型材料 使用时除去薄膜 按尺寸裁剪 然后进行模压成型 4 3 1SMC的特点与种类 课件 第四章模压成型 SMC具有的特点 1 制品的重现性好 SMC的制造不易受操作者和外界条件的影响2 加工制品操作处理方便 不粘手3 作业环境清洁 大大改善了劳卫环境4 片材质量均匀 适宜压制截面变化不大的大型薄壁制品5 树脂和玻璃纤维可以流动 可成型带肋条和凸部的制品6 成型的制品表面光洁度高7 生产效率高 成型周期短 成本低 4 3 1SMC的特点与种类 课件 第四章模压成型 4 3 1 2SMC的种类 BMC BulkMoldingCompound 块状模塑料 4 3 1SMC的特点与种类 改良了的预混块状成型材料 可用于压制和挤出成型 与SMC区别 BMC纤维含量较低 长度较短 填料含量较大 因而BMC强度较SMC低 BMC适用于制造小型制品SMC用于生产大型薄壁制品 课件 第四章模压成型 TMC 厚片状模塑料 5 08cm厚 2英寸 4 3 1SMC的特点与种类 SMC 片状模塑料 0 63cm厚 1 4英寸 厚度增大 纤维随机分布 增强了物料混合效果 流动性提高 改善了浸透性 由于聚乙烯薄膜用量的减少 降低了模塑料成本 课件 第四章模压成型 结构SMC 4 3 1SMC的特点与种类 结构SMC的纤维含量一般在50 以上 纤维含量高 纤维定向分布使强度得到很大改善 课件 第四章模压成型 高强SMC HMC 几乎没有填料 纤维含量60 80 定向分布 短切 树脂含量35 以下 XMC 几乎没有填料 纤维含量70 80 定向连续纤维 20 30 聚酯树脂 4 3 1SMC的特点与种类 具有极好的流动性和成型表面 制品强度是普通SMC制品的3倍 制品在一定方向的强度为钢材的4倍 质量仅为钢材的1 2 课件 第四章模压成型 低收缩SMC LS SMC LomShrinkage SMC 渗透增稠SMC ITP SMC InterpeneteratingThickingProcess SMC 4 3 1SMC的特点与种类 采用低收缩树脂或加入热塑性低收缩添加剂制造 成品收缩可趋于零 适于制造尺寸精度高和表面光洁度高的制品 不需要普通SMC所需的专门熟化室 具有室温下24小时不粘手的特点 制品具有高度刚性 耐冲击性 尺寸稳定性的特点 课件 第四章模压成型 4 3 2SMC的组分及其性能 4 3 2 1不饱和聚酯树脂 4 3 2SMC的组分及其性能 要求 1 低粘度 便于浸渍玻纤 2 易同增稠剂反应 满足增稠要求 3 固化迅速 提高生产效率 4 热强度较高 保证脱模时制品不被损坏 5 有足够的韧性 在制件发生某些变形时不致开裂 课件 第四章模压成型 4 3 2 2交联剂 引发剂 阻聚剂 降低树脂的粘度 可与聚酯发生共聚反应 使聚酯大分子通过交联单体自聚的 链桥 而交联固化 改善制品硬度 耐腐蚀性能等 4 3 2SMC的组分及其性能 1 交联剂 常用的交联剂 苯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 邻苯二甲酸二丙烯酯等 课件 第四章模压成型 必须满足的要求 贮存 操作安全 室温下不分解 制得的SMC贮存期长 达到温度时能迅速分解 交联 价格便宜 4 3 2SMC的组分及其性能 引发剂的用量需进行控制 用量过多 产物分子质量较低 力学性能差 反应速度过快 树脂急剧固化收缩 制品容易开裂 用量过少 产品固化不足 2 引发剂 课件 第四章模压成型 防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合 目的 延长贮存期 4 3 2SMC的组分及其性能 随阻聚剂加入量增多凝胶时间增长 3 阻聚剂 课件 第四章模压成型 4 3 2 3增稠剂 4 3 2SMC的组分及其性能 SMC在压制成型 贮存 运输过程中均需要有较高的粘度 制备SMC时要求粘度低 浸渍纤维 粘度的提高通过增稠剂实现 通过增稠剂控制SMC从生产到使用全过程的粘度变化 课件 第四章模压成型 4 3 2SMC的组分及其性能 1 增稠剂的选用原则 在制备时 要求粘度很低 以保证树脂对玻璃纤维和填料的充分浸渍 当纤维和填料被浸渍后 又要求粘度迅速增高 以适应贮运和模压操作 增稠后的坯料 在模压温度下能迅速充满模腔 并使树脂与纤维不发生离析 增稠后的粘度 在贮存期内必须稳定在可模压的范围内 增稠作用在生产中应该有稳定的重现性 课件 第四章模压成型 理想增稠曲线1 浸渍阶段 2 增稠阶段 3 贮存阶段 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 2 增稠剂的品种及使用 常用的增稠剂 IIA族金属氧化物或氢氧化物 MgO Mg OH 2 CaO Ca OH 2 MgO增稠的效果 与MgO活性和加入量有很大的关系 4 3 2SMC的组分及其性能 应用较广的增稠剂特点 增稠速度快 短时间内能达到最高粘度 MgO用量对不饱和聚酯增稠特性的影响 增加MgO用量会显著降低SMC的耐水性 课件 第四章模压成型 1 CaO3 8 Ca OH 22 9 2 CaO4 1 Ca OH 22 5 3 CaO4 6 Ca OH 22 1 4 CaO4 8 Ca OH 21 6 4 3 2SMC的组分及其性能 增稠剂复合使用增稠效果更好 CaO Ca OH 2 MgO CaO CaO Mg OH 2等 增稠剂用量一般在3 左右 CaO Ca OH 2增稠剂系统对树脂的增稠特性 含6 Ca Ca OH 2决定系统的起始增稠特性 CaO决定系统能达到的最高粘度水平 总含钙量一定时 CaO越多 初期增稠越缓慢 最终粘度越高 课件 第四章模压成型 3 影响增稠效果的因素 除增稠剂类型和用量外 a 聚酯树脂酸值的影响 增稠速度与树脂酸值成比例 酸值为零时增稠剂无增稠效果 酸值愈高 增稠效果愈明显 4 3 2SMC的组分及其性能 树脂酸值对增稠速度的影响 课件 第四章模压成型 b 增稠剂活性的影响 增稠剂活性愈高 增稠效果愈好 增稠剂贮存过程中活性下降 应注意隔绝空气 c 微量水分的影响 微量水分 0 1 0 8 对增稠初期 可提高增稠速度 若含1 以上的水分 则增稠效果变慢 4 3 2SMC的组分及其性能 树脂增稠特性与含水量的关系 曲线上所注数字为树脂糊系统中所含水分 课件 第四章模压成型 d 温度的影响 随温度升高 增稠速度加快 提高温度可降低树脂系统发生化学增稠前的粘度 以利于树脂糊的输送和对纤维的浸渍 另一方面 较高的温度能使浸渍后的系统粘度迅速增快并达到更高的增稠水平 4 3 2SMC的组分及其性能 树脂增稠与温度的关系 若缩短贮存SMC的启用期 可将其在45 烘房内进行稠化 若延长贮存期 应在较低的温度 小于25 下存放 课件 第四章模压成型 4 增稠机理 两个阶段 第一阶段 金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基 COOH进行酸碱反应 生成碱式盐 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加 4 3 2SMC的组分及其性能 MgO和MgOH的碱式盐不进行此脱水反应 CaO和CaOH碱式盐可继续进行此脱水反应 课件 第四章模压成型 碱式盐与聚酯分子中的酯基 氧原子 以配位键形成络合物 4 3 2SMC的组分及其性能 第二阶段 镁盐的络合反应 课件 第四章模压成型 Ca盐的络合反应 4 3 2SMC的组分及其性能 聚酯的分子量成倍提高 粘度上升而增稠 第一阶段的反应对于达到熟化粘度的时间有决定意义 是分子质量提高和络合反应的基础 第二阶段反应对于加速稠化 提高最终熟化粘度有重要作用 课件 第四章模压成型 4 3 2 4低收缩添加剂 一般聚酯树脂的固化收缩率为7 10 加入低收缩添加剂后可大幅度降低收缩率 使收缩率接近于零 还可使SMC制品表面光滑 无裂纹 低收缩添加剂均为热塑性高分子聚合物一般掺量为5 左右 4 3 2SMC的组分及其性能 热塑性聚合物的存在使固化时间延长 放热峰温度下降 对不饱和聚酯交联网络起增速作用 降低了树脂体系的强度 课件 第四章模压成型 1 低收缩添加剂的作用机理 当SMC在模具中加热固化时 随体系的温度升高 树脂发生热膨胀 聚酯与苯乙烯开始发生聚合 相当于其在热塑性聚合物的内压力下进行固化 因而在未发生收缩前就被固定下来了 即热塑性树脂热膨胀力阻止了聚酯固化时的收缩 4 3 2SMC的组分及其性能 热塑性树脂固化稍迟 虽然聚合降温时也发生收缩 但是此时周围热固性树脂已经固化 故只能形成局部微孔收缩而不能形成整体收缩 课件 第四章模压成型 热塑性聚合物加入到热固性树脂中的低收缩机理 树脂受热时膨胀 热固性树脂与热塑性树脂的固化时间不同 热固性树脂首先聚合固化 其在热塑性树脂的热膨胀压力下不能收缩 待温度下降时 热塑性树脂固化收缩 而周围的热固性树脂已固化定型 使得热塑性树脂只能在局部收缩造成微孔 而不会使整体收缩变形 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 普通不饱和聚酯树脂与低收缩不饱和聚酯固化时的体积变化 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 2 低收缩添加剂的选择 常见的低收缩添加剂 聚氯乙稀PVC 聚苯乙烯PS 聚乙烯PE 氯乙烯 醋酸乙烯共聚物PVAc 低收缩剂的种类 用量与线收缩率的关系1 氯醋共聚物 2 聚苯乙烯 3 聚乙烯 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 4 3 2 5无机填料 属惰性物质 作用 1 降低材料成本 2 改善制品性能 缺点 4 3 2SMC的组分及其性能 随填料加入量增加 树脂糊粘度增大 导致配料和浸渍作业困难 密度增大 课件 第四章模压成型 1 填料的类型 硅酸盐类 石棉 滑石粉 瓷土 氧化硅 硅藻土 火山灰 粉煤灰 玻璃微球等 碳酸盐类 轻质碳酸钙 重质碳酸钙 硫酸盐类 硫酸钡 硫酸钙 氧化物类 氧化铝粉 钛白粉等 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 2 填料的性能及选择 性能指标 细度 油吸附量 触变性 细度 粒径要求小于120 m 120目 88 m 170目 水泥细度 60 m 200目 颗粒太粗容易分离沉淀 太细 吸油率高 树脂用量大 油吸附量 填料被亚麻仁油润湿的质量百分比 要求有较低的油吸附量 轻钙3 油吸附量55 58 重钙60 12 重钙44 15 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 触变性 当物料受外力作用时 粘度显著下降 而当外力消除时粘度又逐渐恢复的特性 不宜选用触变效应高的填料 易使树脂 纤维分离 综上 选择填料时应考虑 1 比重低 2 吸油值低 3 不易腐蚀 4 成本低 5 易分散 不要求均一粒径 6 无杂质 色泽洁白 7 满足制品性能要求 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 经常选用的有 碳酸钙 瓷土 吸油值低 流动性差 流动性好 不易染色 石棉 滑石粉 流动性好 吸油值高 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 4 3 2 6内脱模剂 SMC成型工艺中 必须采用内脱模剂 内脱模机理 常用的内脱模剂 硬脂酸硬酯酸锌硬酯酸钙硬酯酸镁 熔点 70 133 150 145 用量 树脂量的1 3 4 3 2SMC的组分及其性能 内脱模剂是一些熔点比模制温度稍低的化合物 与液态树脂相溶 但与固化后的树脂不相容 制品加热成型时 脱模剂从内部逸出到模压料与模具接触的界面处 融化并形成障碍 阻止粘着 达到脱模的目的 课件 第四章模压成型 4 3 2 7增强材料 最常用的是短切玻纤和毡 其次还有石棉纤维 麻和其他纤维 纤维长度 40 50mm 含量 25 35 一般要求 易切割 易分散 浸渍性好 强度高等 4 3 2SMC的组分及其性能 课件 第四章模压成型 4 3 2SMC的组分及其性能 1 什么是模压料的收缩性 由哪几种收缩组成 2 简述MgO CaO对SMC的增稠机理 3 SMC低收缩添加剂的作用机理是什么 作业 课件 第四章模压成型 4 3 3SMC生产工艺 4 3 3 1生产过程 4 3 3SMC的生产工艺 SMC生产工艺流程 树脂糊制备 树脂 固化剂 增稠剂 其它 低收缩添加剂 薄膜 粗纱 切割 沉降 浸渍 收卷 稠化 包装 填料 SMC成型机 课件 第四章模压成型 1 树脂糊的制备及上糊操作 批混合法 设备造价低 适合于小批量生产 4 3 3SMC的生产工艺 将树脂和除增稠剂外的各组分计量后先行混合 再通过计量和混合泵加入MgO增稠剂 保证了每批树脂糊的增稠时间均一 优点 树脂糊的制备 批混合法和连续计量混合法 课件 第四章模压成型 连续混合法 4 3 3SMC的生产工艺 树脂糊分为两部分单独制备 然后通过计量装置进入静态混合器 混合均匀后连续喂入到SMC成型机的上糊区 树脂糊连续混料装置示意图 最终混料时间短 上糊时粘度比较稳定 不会随存放的时间而变化 但需用多个盛器 操作较复杂些 课件 第四章模压成型 2 玻纤切割与沉降 切割 用三辊切割机切割 沉降 为使切短的纤维均匀地沉降到下薄膜上 可设置打纱器或吹入空气 最后纤维靠自重沉降 4 3 3SMC的生产工艺 SMC机组用玻璃纤维三辊切割器1 连续玻璃纤维 2 横动杆 3 支承杆 4 金属辊 5 压力辊 6 刀片 7 压块 8 切割辊 9 金属辊 课件 第四章模压成型 3 浸渍和压实 浸渍 脱泡 压实主要靠各种辊及片材自身所产生的弯曲 延伸 压缩和揉捏等作用实现 4 3 3SMC的生产工艺 常用的有两种结构 a 辊筒环槽压辊式 有多对压辊 压辊的小辊 上辊 为环槽式 而且相邻压辊的环槽位置不同 造成片料的反复挤压捏合 起到浸渍压实的作用 b 弯曲双带式 靠两条弯曲的牵引带张力提供压力 使片料反复弯曲捏合 起到浸渍压实的目的 课件 第四章模压成型 4 3 3SMC的生产工艺 4 收卷 当片料通过浸渍压实区后 用收卷装置将其卷成一定质量的卷 5 熟化与存放 熟化即提高片料的粘度 要求粘度达到模压粘度范围 室温熟化 7 14天 40 熟化 24 36h 存放期限 室温 15 3个月2 3 6个月 课件 第四章模压成型 4 3 3 2SMC配方 考虑因素 三种SMC配方 一般型 耐腐蚀型 低收缩型 4 3 3SMC的生产工艺 制品性能 可模压性 模压时应具有良好的均匀性和流动性 课件 第四章模压成型 4 3 3 3工艺参数的确定 一般参数 幅宽 0 45 1 5m 由设备确定 厚度 1 3 6 4mm 纤维 含量25 35 长度12 50mm 聚乙烯薄膜厚度 0 05mm SMC单重 3 4kg m2树脂糊粘度 10 50Pa S涂敷量 3 12kg min 4 3 3SMC的生产工艺 课件 第四章模压成型 4 4模压工艺 模压成型工艺流程 4 4模压工艺 模具预热 脱模剂涂刷 料的称量 料预热成预成型 装模 压制 脱模 后处理 打底及辅助加工 检验 成品 压制前准备 压制 课件 第四章模压成型 4 4 1压制前的准备 1 片状模塑料的质量检查 压制前应了解料的质量 性能 配方 单重 增稠程度等 对质量不好 纤维结团 浸渍不良 树脂积聚部分的料应去除 4 4 1压制前的准备 2 剪裁 按制品结构形状 加料位置 流动性能 决定剪裁要求 片料多裁剪成长方形或圆形 按制品表面投影面积的40 80 来确定 课件 第四章模压成型 3 模压料预热和预成型 预热的目的 改善料的工艺性能 提高模压料温度 可缩短固化时间 降低成型压力 提高产品性能 模压料的预热方法 加热板预热 红外线预热 电烘箱预热 远红外预热及高频预热等 4 4 1压制前的准备 温度易于控制 恒定 使用方便 但物料内外受热不均 最好应具有热鼓风系统 温度80 100 热效率高 物料受热均匀 温度60 80 课件 第四章模压成型 模压料预成型 4 4 1压制前的准备 将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状 然后再进行压制 预成型操作可缩短成型周期 提高生产效率及制品性能 课件 第四章模压成型 4 装料量的估算 装料量等于模压料制品的密度乘以体积 再加上3 5 的挥发物 毛刺等损耗 所以 装料量等于制品的重量加上3 5 5 脱模剂选用 内 外脱模剂结合使用 内脱模剂 硬脂酸 油酸 石蜡等 外脱模剂 硅酯 硅油等 4 4 1压制前的准备 课件 第四章模压成型 4 4 2模压工艺参数 压制制度 温度制度 压力制度 4 4 2 1温度制度 加温的作用 增加分子热运动和分子间化学反应的能力 促使树脂塑化和固化 装模温度升温速度最高模压温度恒温时间降温速度后固化温度 4 4 2模压工艺参数 课件 第四章模压成型 1 装模温度 一定的装模温度 有利于赶出低分子物和使物料流动 但此温度不应使物料发生明显的化学变化 模压料的挥发物含量高 不熔性树脂含量低时 装模温度应较低 反之装模温度应较高 4 4 2模压工艺参数 物料放入模腔时模具的温度 课件 第四章模压成型 2 升温速度 对快速模压不存在升温速度问题 压制温度与装模温度相同 对慢速模压制品 升温速度0 5 2 min 尤其是对于较厚的制品 由于模压料的导热性能较差 升温过快时 会使固化不均匀 产生内应力 甚至可能导致与热源接触部位的物料先固化 因而限定内部未固化物流的流动 不能充满模腔 造成废品 升温过慢降低生产效率 4 4 2模压工艺参数 由装模温度到最高压制温度的升温速率 课件 第四章模压成型 3 最高模压温度 根据树脂的放热曲线来确定的 看其在什么温度下基本完成固化 此温度即模压温度 测试方法 差热分析 差示扫描量热仪 4 4 2模压工艺参数 4 保温时间 目的是使制品完全