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(yù)浸氈料范圍。是目前國際上應(yīng)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(diǎn):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(dòng)條件;④流動(dòng)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(shè)備和模具費(fèi)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)機(jī)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BMC、TMC、HNC、XMC等。①團(tuán)狀模壓料(Bulk Molding Compound, BMC) 其組成與SMC極為相似,是一種改進(jìn)型的預(yù)混團(tuán)狀模壓料,可用于模壓和擠出成型。兩者的區(qū)別僅在于材料形態(tài)和制作工藝上。BMC中纖維含量較低,纖維長度較短,約6~18mm,填料含料較大,因而BMC制品的強(qiáng)度比SMC制品的強(qiáng)度低,BMC比較適合于壓制小型制品,而SMC適合于大型薄壁制品。②厚片狀模壓料(Thick Molding Compound, TMC) 其組成和制作與SMC相似,厚達(dá)50mm。由于TMC厚度大,玻璃纖維能隨機(jī)分布,改善了樹脂對玻璃纖維的浸潤性。此外,該材料還可以采用注射和傳遞成型。③高強(qiáng)度模壓料(Hight Molding Compound, HMC) 和高強(qiáng)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(dòng)性和成型表面,其制品強(qiáng)度約是SMC制品強(qiáng)度的3倍。XMC用定向連續(xù)纖維,纖維含量達(dá)70%~80%,不含填料。④ZMC ZMC是一種模塑成型技術(shù),ZMC三個(gè)字母并無實(shí)際含義,而是包含模塑料、注射模塑機(jī)械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強(qiáng)度指標(biāo),又具有優(yōu)良的外觀和很高的生產(chǎn)效率,綜合了SMC和BMC的優(yōu)點(diǎn),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(qiáng)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(yīng)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(qiáng)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(shí)不開裂;⑥較低的收縮率。
?。?)增強(qiáng)材料 增強(qiáng)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(qiáng)材料目前只有短切玻璃纖維氈,而用于預(yù)混料的增強(qiáng)材料比較多,有短切玻璃纖維,石棉纖維、麻和其它各種有機(jī)纖維。在SMC中,玻璃纖維含量可在5%~50%之間調(diào)節(jié)。
?。?)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(jì)量、混勻后,送入SMC機(jī)組上設(shè)置的相應(yīng)貯料容器內(nèi),在需要時(shí)由管路計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入靜態(tài)混合器,混合均勻后輸送到SMC機(jī)組的上糊區(qū),再涂布到聚乙烯薄膜上。
(2)浸漬和壓實(shí) 經(jīng)過涂布樹脂糊的下承載薄膜在機(jī)組的牽引下進(jìn)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(dá)到要求的沉降量后,隨傳動(dòng)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(jìn)入由一系列錯(cuò)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(fù),使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡,形成密實(shí)而均勻的連續(xù)SMC片料。
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(diǎn):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(dòng)條件;④流動(dòng)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(shè)備和模具費(fèi)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)機(jī)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BMC、TMC、HNC、XMC等。①團(tuán)狀模壓料(Bulk Molding Compound, BMC) 其組成與SMC極為相似,是一種改進(jìn)型的預(yù)混團(tuán)狀模壓料,可用于模壓和擠出成型。兩者的區(qū)別僅在于材料形態(tài)和制作工藝上。BMC中纖維含量較低,纖維長度較短,約6~18mm,填料含料較大,因而BMC制品的強(qiáng)度比SMC制品的強(qiáng)度低,BMC比較適合于壓制小型制品,而SMC適合于大型薄壁制品。②厚片狀模壓料(Thick Molding Compound, TMC) 其組成和制作與SMC相似,厚達(dá)50mm。由于TMC厚度大,玻璃纖維能隨機(jī)分布,改善了樹脂對玻璃纖維的浸潤性。此外,該材料還可以采用注射和傳遞成型。③高強(qiáng)度模壓料(Hight Molding Compound, HMC) 和高強(qiáng)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(dòng)性和成型表面,其制品強(qiáng)度約是SMC制品強(qiáng)度的3倍。XMC用定向連續(xù)纖維,纖維含量達(dá)70%~80%,不含填料。④ZMC ZMC是一種模塑成型技術(shù),ZMC三個(gè)字母并無實(shí)際含義,而是包含模塑料、注射模塑機(jī)械和模具三種含義。ZMC制品既保持了較高的強(qiáng)度指標(biāo),又具有優(yōu)良的外觀和很高的生產(chǎn)效率,綜合了SMC和BMC的優(yōu)點(diǎn),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(qiáng)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(yīng)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(qiáng)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(shí)不開裂;⑥較低的收縮率。
?。?)增強(qiáng)材料 增強(qiáng)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(qiáng)材料目前只有短切玻璃纖維氈,而用于預(yù)混料的增強(qiáng)材料比較多,有短切玻璃纖維,石棉纖維、麻和其它各種有機(jī)纖維。在SMC中,玻璃纖維含量可在5%~50%之間調(diào)節(jié)。
?。?)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(jì)量、混勻后,送入SMC機(jī)組上設(shè)置的相應(yīng)貯料容器內(nèi),在需要時(shí)由管路計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入靜態(tài)混合器,混合均勻后輸送到SMC機(jī)組的上糊區(qū),再涂布到聚乙烯薄膜上。
(2)浸漬和壓實(shí) 經(jīng)過涂布樹脂糊的下承載薄膜在機(jī)組的牽引下進(jìn)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(dá)到要求的沉降量后,隨傳動(dòng)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(jìn)入由一系列錯(cuò)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(fù),使短切玻璃纖維浸漬樹脂并趕走其中的氣泡,形成密實(shí)而均勻的連續(xù)SMC片料。