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1、第五章 模压成型工艺 compression molding,5、1 模压成型工艺概述 compression molding,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内，经加热、加压固化成型的方法。,模压成型工艺 compression molding,将定量的模塑料放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，再经加热固化或冷却硬化，脱模后得到复合材料。,1、优点,模压成型工艺的主要优点： 生产效率高，便于实现专业化和自动化生产； 产品尺寸精度高，重复性好； 表面光洁，无需二次修饰； 能一次成型结构复杂的制品； 因为批量生产，
2、价格相对低廉。,不足之处,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。,2、分类,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： 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。,分
3、类,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，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。,分类,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。,分类,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。,分类,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。,分类,片状塑料（SMC）模压法 将SMC片材按制品尺寸、形状、
4、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。,分类,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。,5、2 模压料,高强度短纤维模压料广泛,1、原料,短纤维增强材料 树脂基体 辅助材料,（1）树脂基体,常用的合成树脂有： 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。,（2）短纤维增强材料,模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等品种。 有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料
5、。,（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、 短纤维模压料的制备,手工预混法 机械预混法,机械预混法,以玻璃纤维浸渍树脂制成的模压料为例： 先将玻璃纤维在180度干燥处理4060min,将烘干后的纤维切割成3050mm的长度，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，在撕松机中撕松，再经烘干（晾干）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流动性好，但在制备过程中纤维强度损失较大。,5、3 片状模塑料SMC,Sheet molding compound,1、SMC的含义
6、 Sheet molding compound,片状模塑料(SMC)是由不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、填料、固化剂、脱模剂及着色剂等组成的树脂糊浸渍短切玻璃纤维所制成的一种片状模压成型材料。材料的两面用聚乙烯薄膜被覆，使用时只需揭去薄膜，按产品的尺寸和重量剪裁叠层，放入模具中加热、加压，制成产品。,SMC,在二十世纪六十年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于80年代末，引进了国外先进的SMC生产线和生产工艺。,片状模塑料SMC Sheet molding compound,产品规格 幅 宽：1米 单 重：4-6kg/m2 纤维含量：25-30,2、 SMC的种
7、类,种类,片状模塑料 （SMC ）,块状模塑料 （BMC）,团状模塑料 （DMC）,团状模塑料 DMC Dough molding compound,DMC材料于二十世纪60年代在前西德和英国，首先得以应用，而后在70年代和80年代分别在美国和日本得到了较大的发展。,团状模塑料 DMC Dough molding compound,团状模塑料(DMC)是由不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、填料、固化剂、脱模剂及着色剂等组成的树脂糊浸渍短切玻璃纤维所制成的一种团状模压成型材料。使用时只需放入模具中加热、加压，即得所需产品。,块状模塑料BMC,BMC材料具有质轻、高强、良好的流动性和内着色性，形状复杂
8、或异型制品可一次成型。,3、SMC的特点 Sheet molding compound,SMC材料具有质轻、高强、良好的流动性和内着色性。形状复杂或异型制品可一次成型，同时，这种材料具有良好的可设计性，通过树脂、填料、助剂品种和用量的选择，可赋予制品耐腐蚀、绝缘、阻燃等特殊性能，以满足不同用途之需要。,4、SMC的原材料 Sheet molding compound,合成树脂 增强材料 辅助材料,（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：粘度低，对玻璃纤维浸润性能好；同
9、增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；固化迅速，生产周期短，效率高；固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模；固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；较低的收缩率。,（2）增强材料,增强材料为短切玻璃纤维、短切玻璃纤维毡 石棉纤维、麻和其它各种有机纤维。 在SMC中，纤维含量可在25%35%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。,增稠剂,品种 机理,5、SMC的制备工艺 Sheet molding compound,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。,树
10、脂糊的制备有两种方法-间歇法和连续法。,（1）树脂糊的制备及上糊操作,间歇法程序如下：将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；将引发剂倒入配料釜中，与树脂和苯乙烯混匀；在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；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）玻璃纤维的切割与沉降,切割器,（3）浸
11、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。,（4）收卷 （5）熟化与存放,5、4 模压工艺,模压工艺 compression molding,将定量的模塑料放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，再经加热固化或冷却硬化，脱模后得到复合材料。,1、模压料的预热
12、和预成型,模压料的预热 模压料的预成型,2、模压工艺参数,压制制度,2、模压工艺参数,温度制度 压力制度,5、5 模压工艺的应用,目前，模压制品已广泛应用于建筑、交通、电器等领域，用于制作汽车部件、组合式水箱、座椅、安全帽、电绝缘制品、机械零部件等。,（1）水箱,水箱SMC,SMC组合式水箱是目前国际上普遍采用的新型水箱，具有水质好、无渗漏、重量轻、外型美观、使用寿命长和安装方便等优点。 该水箱已列入国家重点推广的新产品项目和小康住宅推荐产品。,水箱SMC,SMC组合式水箱是目前国际上普遍采用的新型水箱，具有独特的性能，解决了混凝土水箱重量大、易渗漏、易长青苔和钢板水箱的易锈蚀及防锈涂层对水质
13、的污染等问题.,水箱SMC,水箱构造 SMC组合式水箱是由SMC模压单板，密封材料，金属结构件及配管系统组合拼装而成. 水箱密封系采用专用的密封带，该密封带无毒、耐水、弹性大、永久变形小，使用期在30年以上。,水箱SMC,1.底板 8.外梯 2.排水板 9.拉筋 3.壁板 10.支柱 4.顶板 11.接管法兰 5.人孔板 12.钢制底座 6.出气孔 13.混凝土撑条 7.内梯,（2）大型SMC平板,大型SMC平板，其厚度可由2mm到40mm任意选择，切成各种规格及制做成各种颜色。 具有轻质、高强、绝缘性好、色泽均匀、平整度好、尺寸稳定性好、可设计性强等特点，目前，已广泛的应用在电器、运输、建筑
14、等行业。,（3）轿车车灯反光罩,轿车车灯反光罩用注射团状模塑料(简称IBMC) ，其制品的表面光学特性、高温热变形性能、耐老化性能、工艺性、生产效率等都优于金属材料轿车反光罩。 IBMC料主要用于制造轿车车灯反光罩，亦可用于生产其它需要高表面质量的汽车部件、仪表外壳、办公用品等。同时，这种材料具有优异的电器性能，也可用于生产高性能电器制品。,（3）轿车车灯反光罩,目前，国外轿车车灯反光罩已有70采用IBMC料 IBMC被列为国家“九五”攻关项目，于96年底研制出IBMC料，生产出合格的夏利轿车车灯反光罩，并于1997年实现了规模生产，获得国家专利。,（4）SMC座椅,SMC座椅由内着色SMC模压而成，具有可设计性好、强度高、防水、耐腐蚀、不易污染等特点，座椅表面光洁，色泽艳丽、质感好、使用舒适，并具有良好的耐久性。,（5）手提电脑,一次压模成型的各类手提笔记本,（6）整体厨房,
