SMC/BMC模壓成型工藝及控制三要素

    SMC/BMC模壓成型過(guò)程中，需要重點(diǎn)注意控制好“3個(gè)點(diǎn)”，也是最重要的三要素。即模壓溫度、模壓壓力和模壓時(shí)間控制。

一、模壓溫度控制

    模壓溫度是模壓成型時(shí)所規定的模具溫度，這一工藝參數確定了模具向模腔內物料的傳熱條件，對物料的熔融、流動(dòng)和固化進(jìn)程有決定性的影響。SMC/BMC模塑料在模壓過(guò)程中的溫度變化情況較復雜，由于塑料是熱的不良導體，物料中心和邊緣在成型的開(kāi)始階段溫差較大，這將導致固化交聯(lián)反應在物料的內外層不是同時(shí)開(kāi)始。

    表層料由于受熱早先固化而形成硬的殼層，而內層料在稍后的固化收縮因受到外部硬殼層的限制，致使模壓制品的表層內常存有殘余壓應力，而內層則帶有殘余拉應力，殘余應力的存在會(huì )引起制品翹曲、開(kāi)裂和強度下降。因此采取措施盡力減小模腔內物料的內外溫差，消除不均勻固化是獲得高質(zhì)量制品的重要條件之一。

    SMC/BMC模塑料的模壓溫度取決于固化體系的放熱峰溫度和固化速率，通常取固化峰溫度稍低一點(diǎn)的溫度范圍為其固化溫度范圍，一般約為135-170℃并通過(guò)試驗來(lái)確定。固化速率快的體系取偏低點(diǎn)的溫度，固化速率慢的體系取偏高些的溫度。成型薄壁制品時(shí)取溫度范圍的上限，成型厚壁制品可取溫度范圍的下限，但成型深度很大的薄壁制品時(shí)，由于流程長(cháng)為防止流動(dòng)過(guò)程中物料固化，也應取溫度范圍的下限。在不損害制品強度和其他性能指標的前提下，適當提高模壓溫度，對縮短成型周期和提高制品質(zhì)量都有利。模壓溫度過(guò)低不僅熔融后的物料黏度高、流動(dòng)性差，而且由于交聯(lián)反應難于充分進(jìn)行，從而使制品強度不高、外觀(guān)無(wú)光澤、脫模時(shí)出現粘模和頂出變形。

二、模壓壓力控制

    模壓壓力通常用模壓壓強(MPa)來(lái)表示，即玻璃鋼液壓機施加在模具上的總力與模具型腔在施壓方向上的投影面積之比。模壓壓力在模壓成型過(guò)程中的作用，是使模具緊密閉合并使物料增密，以及促進(jìn)熔料流動(dòng)和平衡模腔內低分子物揮發(fā)所產(chǎn)生的壓力。壓縮率大的模壓料，由于使其增密時(shí)要消耗較多的能量，因而成型時(shí)需用較高的模壓壓強，故模壓散狀料比模壓料坯的壓力高，而SMC/BMC模壓料又比模壓粉狀料的壓力高。模壓熔融粘度高、交聯(lián)速率快的物料，以及加工形狀復雜、壁薄、深度或面積大的制品時(shí)，由于需要克服較大的流動(dòng)阻力才能使模腔填滿(mǎn)，因而需要采用較高的模壓壓力。

    高的模壓溫度因會(huì )使交聯(lián)反應加速，從而導致熔料黏度迅速增高，故需用高的模壓壓力與之配合。高的模壓壓力雖有使制品密度增大，成型收縮率降低，促使快速流動(dòng)充模，克服腫脹和防止氣孔出現等一系列優(yōu)點(diǎn)。但模壓壓力過(guò)大會(huì )降低模具使用壽命、增加液壓機功率消耗、增大制品內殘余應力。因此加工熱固性塑料模壓制品時(shí)，多采用預壓、預熱、適當提高模壓溫度等，以避免采用高的模壓壓力。若不適當的提高預熱溫度或延長(cháng)預熱時(shí)間則致使在預熱過(guò)程中已部分固化流動(dòng)性降低，不僅不能降低模壓壓力反而要用更高的模壓壓力來(lái)保證物料填滿(mǎn)模腔。

三、模壓時(shí)間控制

    模壓時(shí)間也稱(chēng)壓縮模塑保溫保壓時(shí)間。是指模具完全閉合后或最后一次放氣閉模后，到模具開(kāi)啟之間，物料在模內受熱固化的時(shí)間。模壓時(shí)間在成型過(guò)程中的作用主要是使獲得模腔形狀的成型物有足夠的時(shí)間完成固化。固化是指熱固性塑料成型時(shí)體型結構的形成過(guò)程，從化學(xué)反應的本質(zhì)來(lái)看固化過(guò)程就是交聯(lián)反應進(jìn)行的過(guò)程。但工藝上的“固化完全”并不意味著(zhù)交聯(lián)反應已進(jìn)行到底，即所有可參加交聯(lián)的活性基團已全部參加反應。這一術(shù)語(yǔ)在工藝上是指交聯(lián)反應已進(jìn)行到合適的程度，制品的綜合物理力學(xué)性能或其他特別指定的性能已達到預期的指標。顯然，制品的交聯(lián)度不可能達到100℃而固化程度卻可以超過(guò)100℃通常將交聯(lián)超過(guò)完全固化所要求程度的現象稱(chēng)為“過(guò)熟”，反之稱(chēng)為“欠熟”。

    模壓時(shí)間的確定與SMC/BMC模塑料的固化速率，制品的形狀和壁厚、模具的結構、模壓溫度和模壓壓力的高低，以及預壓、預熱和成型時(shí)是否排氣等多方面的因素有關(guān)，在所有這些因素中以模壓溫度、制品壁厚和預熱條件對模壓時(shí)間的影響最為顯著(zhù)。合適的預熱條件由于可加快物料在模腔內的升溫過(guò)程和填滿(mǎn)模腔的過(guò)程，因而有利于縮短模壓時(shí)間，提高模壓溫度時(shí)模壓時(shí)間隨之縮短而增大制品壁的厚度則要相應延長(cháng)模壓時(shí)間。在模壓溫度和模壓壓力一定時(shí)模壓時(shí)間就成為決定制品性能的關(guān)鍵因素，模壓時(shí)間過(guò)短樹(shù)脂無(wú)法固化完全、制品欠熟因而力學(xué)性能差，外觀(guān)缺乏光澤，脫模后易出現翹曲和變形等。適當延長(cháng)模壓時(shí)間不僅可克服以上的缺點(diǎn)，還可使制品的成型收縮率減小并使其耐熱性、強度性能和電絕緣性能等均有所提高。但過(guò)分地延長(cháng)模壓時(shí)間又會(huì )使制品過(guò)熟，不僅生產(chǎn)效率降低、能耗增大而且會(huì )因過(guò)度交聯(lián)使收縮率增加會(huì )導致樹(shù)脂與填料間產(chǎn)生較大的內應力，也常常使制品表面發(fā)暗起泡，嚴重時(shí)會(huì )出現制品破裂。