模壓成型工藝是復(fù)合材料生產(chǎn)中最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(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。
模壓成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)；②產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；③表面光潔，無需二次修飾；④能一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品；⑤因?yàn)榕可a(chǎn)，價(jià)格相對低廉。
模壓成型的不足之處在于模具制造復(fù)雜，投資較大，加上受壓機(jī)限制，最適合于批量生產(chǎn)中小型復(fù)合材料制品。隨著金屬加工技術(shù)、壓機(jī)制造水平及合成樹脂工藝性能 的不斷改進(jìn)和發(fā)展，壓機(jī)噸位和臺(tái)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(fā)展，目前已能生產(chǎn)大型汽車部 件、浴盆、整體衛(wèi)生間組件等。
模壓成型工藝按增強(qiáng)材料物態(tài)和模壓料品種可分為如下幾種：
①纖維料模壓法 是將經(jīng)預(yù)混或預(yù)浸的纖維狀模壓料，投入到金屬模具內(nèi)，在一定的溫度和壓力下成型復(fù)合材料制品的方法。該方法簡便易行，用途廣泛。根據(jù)具體操作上的不同，有預(yù)混料模壓和預(yù)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(jī)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(fù)合材料制品。
③織物模壓法 將預(yù)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(fù)合材料制品。
④層壓模壓法 將預(yù)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(jīng)加溫或加壓成型復(fù)合材料制品。
⑤纏繞模壓法 將預(yù)浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布（帶），通過專用纏繞機(jī)提供一定的張力和溫度，纏在芯模上，再放入模具中進(jìn)行加溫加壓成型復(fù)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(yù)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(yù)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(jié)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(yù)浸物料、預(yù)混物料，也可以是坯料。當(dāng)前所用的模壓料品種主要有：預(yù)浸膠布、纖維預(yù)混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品種。
1、原材料
（1）合成樹脂:復(fù)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(qiáng)材料有良好的浸潤性能，以便在合成樹脂和增強(qiáng)材料界面上形成良好的粘結(jié)；②有適當(dāng)?shù)恼?度和良好的流動(dòng)性，在壓制條件下能夠和增強(qiáng)材料一道均勻地充滿整個(gè)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(chǎn)生副產(chǎn)物或副產(chǎn)物少，體積 收縮率??；④能夠滿足模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(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機(jī)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(dá)到特定的性能指標(biāo)，在選定樹脂品種和牌號(hào)后，還應(yīng)選擇相應(yīng)的輔助材料、填料 和顏料。
（2）增強(qiáng)材料:模壓料中常用的增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維開刀絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續(xù)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(jī)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(shí)也采 用兩種或兩種以上纖維混雜料作增強(qiáng)材料。
（3）輔助材料
一般包括固化劑（引發(fā)劑）、促進(jìn)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(chǎn)工藝可分為預(yù)混法和預(yù)浸法兩種。
（1）預(yù)混法:先將玻璃纖維切割成30～50mm的短切纖維，經(jīng)蓬松后在捏合機(jī)中與樹脂膠液充分捏合至樹脂完全浸潤玻璃纖維，再經(jīng)烘干（晾干）至適當(dāng)粘度即可。其特點(diǎn)是纖維松散無定向，生產(chǎn)量大，用此法生產(chǎn)的模壓料比容大，流動(dòng)性好，但在制備過程中纖維強(qiáng)度損失較大。
（2）預(yù)浸法:纖維預(yù)浸法是將整束連續(xù)玻璃纖維（或布）經(jīng)過浸膠、烘干、切短而成。其特點(diǎn)是纖維成束狀，比較緊密，制備模壓料的過程中纖維強(qiáng)度損失較小，但模壓料的流動(dòng)性及料束之間的相容性稍差。
SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生產(chǎn)技術(shù)
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。
（2）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)。
（3）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。
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