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4.3SMC成型工艺•SMC的特点与种类•SMC的组分及其性能•SMC生产工艺4.3SMC成型工艺SMC是Sheetmoldingcompound的缩写，即片状模塑料。主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂，填料及各种助剂组成。它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。广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等行业中。SMC的特点片状模压料（SheetMoldingCompound,SMC）是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。SMC生产过程SMCSMC片材SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：①重现性好；②操作处理方便；③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；④所得制品表面光洁度高；⑤生产效率高，成型周期短。SMC的应用范围广泛，大致有：一、汽车工业的应用二、铁路车方面的应用三、电气及通信工程中的应用四、在建筑工程中的应用一、汽车工业的应用悬架零件，前、后保险杠，仪表板等；车身及车身部件，硬壳车顶，防滑地板，阻流板，遮阳罩，发动机罩；发动机盖下部件，导风罩，进气管盖，风扇导片圈，发动机隔音板；车内装饰部件：车门把手，仪表盘，转向杆部件。二、铁路车方面的应用座椅、茶几台面；铁路车辆窗框，车厢壁板与顶板，铁路信号应答器。三、电气及通信工程中的应用电器罩壳：电器开关盒，电器配线盒，电缆分配箱外壳，终端分配器；电子工程应用：天线反射罩、雷达罩、印刷电路板；电器元件：绝缘子、绝缘操作工具、电机换向器；通信设备应用：电话机外壳、电缆分配箱、电话亭。四、在建筑工程中的应用高层屋顶水箱、净化槽；淋浴用品：如浴缸、洗池、防水盘、坐便器；建筑模板、储存间构件：如壁板、顶蓬、门框。五、其它集装箱、电杆夹套、工具锤柄和铲柄、餐饮用具、货架托盘。包装、运输、存放SMC系列模塑料封装在复合薄膜袋中，每包约50公斤，包扎后装入纸箱；运输途中谨防重压、受热、受潮和包装破损；贮存期在温度低于25ºC避阳光的干燥库房中，生产日算起三至六个月，超过保存期经复检合格仍可使用。SMCFormingSMC产品SMC产品SMC水箱SMC井盖SMCJunctionBoxSMC椅子SMC作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：①重现性好，不受操作者和外界条件的影响；②操作处理方便；③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；④流动性好，可成型异形制品；⑤模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；⑥纤维长度40～50mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品；⑦所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想；⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。SMC的种类①团状模压料（BulkMoldingCompound,BMC）②厚片状模压料（ThickMoldingCompound,TMC）③高强度模压料（HightMoldingCompound,HMC）和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件。④结构SMC：纤维含量较高，多在50%以上。⑤LS-SMC：低收缩SMC。⑥ITP-SMC：渗透增稠片状模塑料。①团状模压料（BulkMoldingCompound,BMC）是一种改进型的预混团状模压料，可用于模压和挤出成型。SMC术语辨析BMCSMC纤维含量较高，纤维长度40-50mm，适用于生产大型薄壁制品。BMC纤维含量较低，纤维长度较短（6-18mm），填料含量较大，强度较SMC低，适用于制造小型制品。SMC和BMC的成分TypicalClassASMCFormulationresin28%others3%fibreglass29%inorganicfiller45%resin25%others7%fibreglass20%inorganicfiller48%TypicalBMCFormulationBMC生产工艺BMC生产工艺②厚片状模压料（ThickMoldingCompound,TMC）其组成和制作与SMC相似，厚达50mm。由于TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻璃纤维的浸润性。此外，该材料还可以采用注射和传递成型。生产现场③高强度模压料（HightMoldingCompound,HMC）和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件。HMC中不加或少加填料，采用短切玻璃纤维，纤维含量为65%左右，玻璃纤维定向分布，具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是SMC制品强度的3倍。XMC用定向连续纤维，纤维含量达70%～80%，不含填料。④结构SMC：纤维含量较高，多在50%以上。⑤ZMCZMC是一种模塑成型技术，ZMC三个字母并无实际含义，而是包含模塑料、注射模塑机械和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标，又具有优良的外观和很高的生产效率，综合了SMC和BMC的优点，获得了较快的发展。二、SMC的组分及其性能SMC的原材料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。1.合成树脂合成树脂为不饱和聚酯树脂，SMC对不饱和聚酯树脂有以下要求：①粘度低，对玻璃纤维浸润性能好；②同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；③固化迅速，生产周期短，效率高；④固化物有足够的热强度，便于制品的热脱模；⑤固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；⑥较低的收缩率。2.交联剂、引发剂、阻聚剂（1）交联剂:常用的交联剂有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。（2）引发剂：在SMC树脂糊系统中，不饱和聚酯树脂需加入引发剂，活化树脂与交联单体（如苯乙烯）中的双键发生共聚反应，从而使SMC在模腔内固化成型。SMC中引发剂应满足：贮存、操作安全；室温下不分解；制得的SMC贮存期长；达到某一温度时，分解速度快，交联效率高；价格低。（3）阻聚剂：在SMC配方中加入自由基捕捉剂（即阻聚剂），则可以调节其贮存期，在一定时期内阻止聚合反应的发生。用于不饱和聚酯树脂的阻聚剂通常为苯醌类和多价苯酚类化合物。3。增稠剂是指能使不饱和聚酯树脂糊的粘度迅速升高，直到满足工艺要求以后又相对稳定的物质。（1）增稠剂的选用原则（2）增稠剂的品种及使用（3）影响增稠剂效果的因素①聚酯树脂酸值的影响②增稠剂活性的影响树脂酸值对增稠速度的影响粘度/(pa•s)时间/h树脂糊增稠特性与含水量关系树脂糊增稠特性与温度的关系③微量水分的影响④温度的影响4。低收缩添加剂作用：降低或消除由不饱和聚酯树脂固化时引起的体积收缩。(1)低收缩机理①在宏观效果上相当于热塑性高聚物产生的热膨胀抵消了不饱和聚酯树脂固化时的收缩。②充当了部分不饱和聚酯树脂和交联单体的贮存器。③沸腾从而使热塑性聚合物的膨胀压力增大。普通不饱和聚酯与低收缩不饱和聚酯固化时的体积变化低收缩效果如图所示。5.无机填料是SMC成型制品中重要的成分，多数情况下其用量占SMC配方总量的1/3以上。常用填料有CaCO3、Al(OH)3等。（1）填料的类型①氧化硅及硅酸盐类如石棉、滑石粉、瓷土、石英粉、硅藻土和火山灰等②碳酸盐类碳酸盐的种类很多．最常用的是碳酸钙，有轻质、重质、活性、晶体等规格；（2）填料的性能及选择包括填料细度、油吸附量、触变性(1)细度：通常用网筛的细度和粒径表示。(2)油吸附量：指填料被亚麻仁油润湿的质量百分比。填料的油吸附量是比表面积的函数。（3）触变性③硫酸盐类如硫酸钡、硫酸钙等；④氧化物类如氧化铝、氢氧化铝等；⑤纤维状矿物填料如FSMF复合填料等，在选择境料时应考虑到以下几点：①密度低；②油吸附值低；③具有防腐性；④价格低廉；⑤易分散，不易结块；⑥色彩均匀、洁白，易着色；⑦具有—定的粒径分布，要求在1～l5μm之间．平均5μm；⑧对制品性能无不良影响。（3）填料对制品的成本的影响操作成本对填充树脂经济性的影响(滑石粉填充聚酯)操作成本2K操作成本K无操作成本20304050607080填料加入量/wt%体积成本未填充的PS设含有填料的产品单位体积成本Rc为：Rc=Km+K-(Km-Kc)Xc其中，Km、Kc——分别为树脂糊、填料的单位体积成本K——加填料的操作成本Xc——填料体积分数不加填料制品单位体积成本为：Rc=Km填料加入量与产品成本关系注：A为无亏损点，当XcXc0时，制品成本降低。结论：①填料的成本必须低于树脂成本②填料的加入量只有满足K-(Km-Kc)Xc0才能盈利。K2K1K=0填料加入量/wt%K2K1KmAXc0RcXc6.脱模剂作用：使制品容易脱模。内脱模机理：内脱模剂是一些熔点比普通模制温度稍低的化合物，它能与液态树脂相容，当加热成型时，脱模剂从内部逸出到模压料与模具相接触的界面处，熔化并形成障碍，阻止粘着，从而达到脱模的目的。常用的内脱模剂为硬脂酸锌。7.增强材料其常用类型是短切原纱毡和无捻粗纱两种。对SMC专用玻纤的一般要求是：切割性好、浸渍性佳、流动性好、制品强度高、外观良好等。(1)纤维中的水分及浸润剂含量(2)纤维的切割性和分散性(3)纤维浸润性(4)短切纤维长度和含量三、SMC生产工艺1.生产过程:主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降、浸渍、稠化等过程。SMC生产流程示意图无捻粗纱原材料切割机收卷成品贮存稠化增稠剂及喂入配料（树脂糊）SMC成型机SMC设备生产现场（1）树脂糊的制备及上糊操作树脂糊的制备有两种方法--间歇法(批混合法)和连续计量法：间歇法程序如下：此法是把除增稠剂以外的各种材料按配比依次加到混合机中搅拌均匀，成为可流动的液体树脂糊。在上SMC浸渍机前加入增稠剂。优点：设备造价低，适于小批量生产。缺点：树脂糊的贮存寿命受增稠时间限制。SMC生产过程连续计量法树脂糊连续混料装置示意图电子秤粉料聚酯其他组分上刮刀下刮刀静态混合器计量泵PrincipleoftheSMCmanufacturingprocess（2）玻璃纤维的切割与沉降切割器一般采用三辊式结构。短切玻璃纤维依其自重，在沉降室中自然降落。切割器刀辊上的刀片间距要均匀，并且沿芯轴长度交错安置，以便减少在切割器运转过程中的冲击震动，刀片一般采用机械法紧固。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-支撑辊；4-金属辊；5-压力辊；6-刀片；7-压块；8-切割辊；9-金属辊SMC生产过程Fibreglasschopped（3）浸渍和压实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。辊筒式浸渍装置弯曲双带式浸渍装置1-弹簧；2-上压辊；3-下压辊；4-导带（4）收卷当片料通过浸渍压实形成均匀的SMC片料后，通过收集装置收集成卷。收卷过程要求收卷装置保持可控而恒定的张力。（5）熟化与存放当SMC片材从制片机组卸下后，一般要经过一定的熟化期。当其粘度达到模压粘度范围（1-6×104Pa·s）并稳定后，才能交付成型使用。SMCinthematurationroom(熟化室)Testingstrength&modulusSMC模压成型动画演示SMC成型录像片断3.工艺参数确定(1)一般参数(2)参数计算1）上糊量和纤维输送量2）切割器转速和纱团数(3)刮板间隙4.4模压工艺•压制前的准备•模压工艺参数•典型模压工艺与模压制品常见缺陷分析模压成型工艺流程压制前准备加料成型脱模修整成品校形一、压制前的准备1.模压料预热和预成型预热：在压制前对模压料预先进行加热处理。作用：改善模压料的工艺性，便于装模和降低制品的收缩率，同时还可缩短模压时间，降低成型压力。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。2.装料量的估算目的：可提高生产效率、确保制品尺寸。每个制品首次压制时，按制品体积×密度计算加料量。制品体积的估算方法：①形状、尺寸简化计算法②密度比较法③铸型比较法3.