公司負責人陳生
生產工藝--模壓成型工藝簡述
模壓成型工藝是復合材料生產中***古老而又富有無限活力的一種成型方法。它是將一定量的預混料或預浸料加入金屬對模內,經加熱、加壓固化成型的方法。
模壓成型工藝的主要優點:①生產效率高,便于實現*化和自動化生產;②產品尺寸精度高,重復性好;③表面光潔,無需二次修飾;④能一次成型結構復雜的制品;⑤因為批量生產,價格相對低廉。
模壓成型的不足之處在于模具制造復雜,投資較大,加上受壓機限制,***適合于批量生產中小型復合材料制品。隨著金屬加工技術、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和發展,壓機噸位和臺面尺寸不斷增大,模壓料的成型溫度和壓力也相對降低,使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發展,目前已能生產大型汽車部件、浴盆、整體衛生間組件等。
模壓成型工藝按增強材料物態和模壓料品種可分為如下幾種:
①纖維料模壓法 是將經預混或預浸的纖維狀模壓料,投入到金屬模具內,在一定的溫度和壓力下成型復合材料制品的方法。該方法簡便易行,用途廣泛。根據具體操作上的不同,有預混料模壓和預浸料模壓法。
②碎布料模壓法 將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物,如麻布、有機纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎塊,然后在金屬模具中加溫加壓成型復合材料制品。③織物模壓法 將預先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹脂膠液,然后放入金屬模具中加熱加壓成型為復合材料制品。
④層壓模壓法 將預浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其它織物,裁剪成所需的形狀,然后在金屬模具中經加溫或加壓成型復合材料制品。
⑤纏繞模壓法 將預浸過樹脂膠液的連續纖維或布(帶),通過專用纏繞機提供一定的張力和溫度,纏在芯模上,再放入模具中進行加溫加壓成型復合材料制品。
⑥片狀塑料(SMC)模壓法 將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料,然后將多層片材疊合后放入金屬模具中加熱加壓成型制品。
⑦預成型坯料模壓法 先將短切纖維制成品形狀和尺寸相似的預成型坯料,將其放入金屬模具中,然后向模具中注入配制好的粘結劑(樹脂混合物),在一定的溫度和壓力下成型。
模壓料的品種有很多,可以是預浸物料、預混物料,也可以是坯料。當前所用的模壓料品種主要有:預浸膠布、纖維預混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。
1、原材料
(1)合成樹脂
復合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹脂具有:①對增強材料有良好的浸潤性能,以便在合成樹脂和增強材料界面上形成良好的粘結;②有適當的粘度和良好的流動性,在壓制條件下能夠和增強材料一道均勻地充滿整個模腔;③在壓制條件下具有適宜的固化速度,并且固化過程中不產生副產物或副產物少,體積收縮率小;④能夠滿壓制品特定的性能要求。按以上的選材要求,常用的合成樹脂有:不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。為使模壓制品達到特定的性能指標,在選定樹脂品種和牌號后,還應選擇相應的輔助材料、填料和顏料。
(2)增強材料
模壓料中常用的增強材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等,也有少量特種制品選用石棉氈、石棉織物(布)和石棉紙以及高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維(如芳綸纖維、尼龍纖維等)和天然纖維(如亞麻布、棉布、煮煉布、不煮煉布等)等品種。有時也采用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強材料。
(3)輔助材料
一般包括固化劑(引發劑)、促進劑、稀釋劑、表面處理劑、低收縮添加劑、脫模劑、著色劑(顏料)和填料等輔助材料。
2、模壓料的制備
以玻璃纖維(或玻璃布)浸漬樹脂制成的模壓料為例,其生產工藝可分為預混法和預浸法兩種。
(1)預混法
先將玻璃纖維切割成30~50mm的短切纖維,經蓬松后在捏合機中與樹脂膠液充分捏合至樹脂*浸潤玻璃纖維,再經烘干(晾干)至適當粘度即可。其特點是纖維松散無定向,生產量大,用此法生產的模壓料比容大,流動性好,但在制備過程中纖維強度損失較大。
(2)預浸法
纖維預浸法是將整束連續玻璃纖維(或布)經過浸膠、烘干、切短而成。其特點是纖維成束狀,比較緊密,制備模壓料的過程中纖維強度損失較小,但模壓料的流動性及料束之間的相容性稍差。