模压工艺生产操作-成型工艺

一、各种模压成型工艺过程及特点
    (一)预浸布层压成型工艺
    1. 概述
    层压成型工艺是指将浸渍或涂有树脂的片材层叠,组成叠合体,送入层压机,在加热和加压条件下,固化成型复合材料制品的一种成型工艺。其整个生产工艺流程可用图3.14表示。


   

    层压成型工艺主要是生产各种规格、不同用途的复合材料板材。它具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点,但是设备一次性投资大。
    层压成型技术特点是加压方向与制品的板面方向垂直。层压成型技术包含两方面内容:胶布生产技术和压制成型技术。
    2.层压板成型工艺
    在上述生产工艺中,热压过程的温度、压力和时间是三个重要的工艺参数。
    复合材料的层压工艺的热压过程,一般分为预热预压和热压两个阶段。热压工艺五段制控制温度曲线,如图3.15所示。
 

图3.15  热压工艺五段升温曲线示意图

    (1)阶段一预热预压阶段。
    此阶段的主要目的是使树脂熔化,去除挥发物、浸渍纤维,并且使树脂逐步固化至凝胶状态。此阶段的成型压力为全压的1/3-1/2。几种配方体系的预热预压工艺参数见表3.2。
   

    (2)第二阶段-中间保温阶段
    这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。保温过程中应密切注意树脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶,不能拉成细丝时,应立即加全压。
    (3)第三阶段-升温阶段
    目的在于提高反应温度,加快固化速度。此时,升温速度不能过快,否则会引起暴聚,使固化反应放热过于集中,导致材料层间分层。
    (4)第四阶段-热压保温阶段
    目的在于使树脂能够充分固化。从加全压到整个热压结束,称为热压阶段。而从达到指定的热压温度到热压结束的时间,称为恒温时间。热压阶段的温度、压力和恒温时间,也是由配方决定。几种配方体系的加压工艺参数见表3. 3。
   

    (5)第五阶段-冷却阶段
    在保压的情况下,采取自然冷却或者强制冷却到室温,然后卸压,取出产品。冷却时间过短,容易使产品产生翘曲、开裂等现象。冷却时间过长,对制品质量无明显帮助,但是使生产效率明显降低。
    (二)预浸料模压成型工艺
    预浸料模压成型工艺基本过程是:将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内,施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化,然后将制品从模具内取出,再进行必要的辅助加工即得产品。
    1.压制前的准备
    (1)装料量的计算
    在模压成型工艺中,对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算,以保证制品几何尺寸的精确,防止物料不足造成废品,或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法,将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状,进行装料量的估算:②密度比较法,对比模压制品及相应制品的密度,已知相应制品的重量,即可估算出模压制品的装料量:③注型比较法,在模压制品模具中,用树脂、石蜡等注型材料注成产品,再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。
    (2)脱模剂的涂刷
    在模压成型工艺中,除使用内脱模剂外,还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂,常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下,用量尽量少些,涂刷要均匀。一般情况下,酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂,环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂,聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。
    (3)预压
    将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件,有利于产品质量的提高。
    (4)预热
    在压制前将模压料加热,去除水分和其它挥发份,可以提高固化速率,缩短压制周期;增进制品固化的均匀性,提高制品的物理机械性能,提高模压料的流动性。
    (5)表压值的计算
    在模压工艺中,先要根据制品所要求的成型压力,计算出压机的表压值。成型压力是指制品水平投影面上单位面积所承受的压力。它和表压值之间存在的函数关系:
   

    在模压成型工艺中,成型压力的大小决定于模压料的品种和制品结构的复杂程度,成型压力是选择压机吨位的依据。
    2压制工艺
    (1)装料和装模
    往模具中加入制品所需用的模压料过程称为装料,装料量按估算结果,经试压后确定。装模应遵循下列原则:物料流动路程短:物料铺  设应均匀;对于狭小流道和死角,应预先进行料的铺设。
    (2)模压温度制度
    模压温度制度主要包括装模温度、升温速率、成型温度和保温时间的选择。
    ①装模温度
    装模温度是指将物料放入模腔时模具的温度,它主要取决于物料的品种和模压料的质量指标。一般地,模压料挥发份含量高,不溶性树脂含量低时,装模温度较低。反之,要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90℃范围内。
    ②升温速率
    指由装模温度到高压制温度地升温速率。对快速模压工艺,装模温度即为压制温度,不存在升温速率问题。而慢速模压工艺,应依据模压料树脂的类型、制品的厚度选择适当的升温速率。
    ③成型温度
    树脂在固化过程中会放出或吸收一定的热量,根据放热量可判断树脂缩聚反应的程度,从而为确定成型温度提供依据。一般情况下,先确定一个比较大的温度范围,再通过工艺-性能试验选择合理的成型温度。成型温度与模压料的品种有很大关系。成型温度过高,树脂反应速度过快,物料流动性降低过快,常出现早期局部固化,无法充满模腔。温度过低,制品保温时间不足,则会出现固化不完全等缺陷。
    ④保温时间
    指在成型压力和成型温度下保温的时间,其作用是使制品固化完全和消除内应力.保温时间的长短取决于模压料的品种、成型温度的高低和制品的结构尺寸和性能。
    ⑤降温
    在慢速成型中,保温结束后要在一定压力下逐渐降温,模具温度降至60℃以下时,方可进行脱模操作。降温方式有自然冷却和强制降温两种。快速压制工艺可不采用降温操作,待保温结束后即可在成型温度下脱模,取出制品。
    3)压力制度
    压力制度包括成型压力、合模速度、加压时机、放气等。
    ①成型压力
    成型压力是指制品水平投影面积上所承受的压力。它的作用是克服物料中挥发物产生的蒸汽压,避免制品产生气泡、分层、结构松散等缺陷,同时也可增加物料的流动性,便于物料充满模具型腔的各个角落,使制品结构密实,机械强度提高。
    成型压力的选择取决于两个方面的因素:a模压料的种类及质量指标。如酚醛模压料的成型压力一般为30-50MPa,环氧酚醛模压料的成型压力为5- 30MPa,聚酯型模压料的成型压力为7-lOMPa。 b制品结构形状尺寸。对于结构复杂,壁厚较厚的制品,其成型压力要适当增加。外观性能及平滑度要求高的制品一般也选择较高的成型压力。
    ②合模速度
    装模后,上下模闭合的过程称为合模。上模下行要快,但在与模压料将接触时,其速度要放慢。下行快,有利于操作和提高效率;合模要慢,有利于模内气体的充分排除,减少气泡、砂眼等缺陷的产生。
    ③加压时机
    合模后,进行加压操作。加压时机的选择对制品的质量有很大的影响。加压过早,树脂反应程度低,分子质量小,粘度低,树脂在压力下易流失,在制品中产生树脂集聚或局部纤维裸露。加压过迟,树脂反应程度高,粘度大,物料流动性差,难以充满模腔,形成废品。通常,快速成型不存在加压时机的选择。
    ④卸压排气
    将物料中残余的挥发物、固化反应放出的低分子化合物及带入物料的空气排除过程称为排气。其目的是为了保证制品的密实性,避免制品产生气泡、分层现象。
    (4)制品后处理
    制品后处理是指将已脱模的制品在较高温度下进一步加热固化一段时间,其目的是保证树脂的完全固化,提高制品尺寸稳定性和电性能,消除制品中的内应力,减少制品变形。有时也可根据实际情况,采用冷模方法,矫正产品变形,防止翘曲和收缩。
    在模压制品定型出模后,为满足制品设计要求还应建立毛边打磨和辅助加工工序。毛边打磨是去除制品成型时在边缘部位的毛刺飞边,打磨时一定要注意方法和方向,否则,很有可能把与毛边相连的局部打磨掉。
    对于一些结构复杂的产品,往往还需进行机械加工来满足设计要求。模压制品对机械加工是很敏感的。如加工不当,很容易产生破裂、分层。
    3.典型配方模压成型工艺
    选定何种工艺主要取决于模压料类型,此外还应考虑生产效率及制品结构、尺寸性能要求等。慢速成型工艺见表3.4。
   

   

    4.典型预浸料和性能
    国内预浸料绝大部分用于制造体育休闲用品,基本是各公司自产自用,或从国外进口。国内已具备采用多种预浸工艺生产预浸料的能力,包括溶液法、直接热熔法、热熔胶膜法等。能制造单向预浸料,也能制造各种织物预浸料,研究开发树脂体系约30个,包括环氧、酚醛、双马、聚酞亚胺、氰酸酯等。拥有不同基体、不同增强材料制成的预浸料约50个品种,可以满足不同使用温度、不同功能、不同结构、不同成形方法对预浸料的要求,典型预浸料见下表3. 5 。
  

 

(三)SMC模压成型工艺
    1.压制前准备
    (1)SMC的质量检查  SMC片材的质量对成型工艺过程及制品质量有很大的影响。因此,压制前必须了解料的质量,如树脂糊配方、树脂糊的增稠曲线、玻纤含量、玻纤浸润剂类型。单重、薄膜剥离性,硬度及质量均匀性等。
    (2)剪裁 按制品的结构形状,加料位置,流程决定片材剪裁的形状与尺寸,制作样板,再按样板裁料。剪裁的形状多为方形或圆形,尺寸多按制品表面投影面积的40%一80%。为防止外界杂质的污染,上下薄膜在装料前才揭去。
    (3)设备的准备
    ①熟悉压机的各项操作参数,尤其要调整好工作压力和压机运行速度及台面平行度等。
    ②模具安装一定要水平,并确保安装位置在压机台面的中心,压制前要先彻底清理模具,并涂脱模剂。加料前要用干净纱布将脱模剂擦均,以免影响制品外观。对于新模具,用前须去油。
    2.加料
    (1)加料量的确定 每个制品的加料量在次压制时可按下式计算
    加料量/g=制品体积/cm3X1.8 /g
    (2)加料面积的确定 加料面积的大小,直接影响到制品的密实程度,料的流动距离和制品表面质量。它与SMC的流动与固化特性、制品性能要求、模具结构等有关。一般加料面积为40%-80%,过小会因流程过长而导致玻纤取向。降低强度,增加波纹度,甚至不能充满模腔。过大,不利于排气,易产生制品内裂纹。
    (3) 加料位置与方式 加料位置与方式直接影响到制品的外观,强度与方向性。通常情况下,料的加料位置应在模腔中部。对于非对称性复杂制品,加料位置必须确保成型时料流同时到达模具成型内腔各端部。加料方式必须有利于排气。多层片材叠合时,好将料块按上小下大呈宝塔形叠置。另外,料块尽量不要分开加,否则会产生空气裹集和熔接区,导致制品强度下降。
    3.成型
    当料块进入模腔后,压机快速下行。当上、下模吻合时,缓慢施加所需成型压力,经过一定的固化制度后,制品成型结束。成型过程中,要合理地选定各种成型工艺参数及压机操作条件。
    (1)成型温度
    成型温度的高低,取决于树脂糊的固化体系、制品厚度,生产效率和制品结构的复杂程度。成型温度必须保证固化体系引发、交联反应的顺利进行,并实现完全的固化。
    一般来说,厚度大的制品所选择的成型温度应比薄壁制品低,这样可以防止过高温度在厚制品内部产生过度的热积聚。如制品厚度为25~32mm,其成型温度为135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。
    成型温度的提高,可缩短相应的固化时间;反之,当成型温度降低时,则需延长相应的固化时间。成型温度应在高固化速度和佳成型条件之间权衡选定。一般认为,SMC成型温度在120-155℃之间。
    (2)成型压力
    SMC成型压力随制品结构、形状、尺寸及SMC增稠程度而异。形状简单的制品仅需5-7MPa的成型压力;形状复杂的制品,成型压力可达7-15MPa。SMC增稠程度越高,所需成型压力也越大。
    成型压力的大小与模具结构也有关系。垂直分型结构模具所需的成型压力低于水平分型结构模具。配合间隙较小的模具比间隙较大的模具需较高压力。
    总之,成型压力的确定应考虑多方面因素。一般来说,smc成型压力在3-7MPa之间。
    (3) 固化时间
    smc在成型温度下的固化时间(也叫保温时间)与它的性质及固化体系、成型温度、制品厚度和颜色等因素有关。固化时间一般按40s/mm计算。对3mm以上厚制品,每增加4mm,固化时间增加lmin;
    4.压机操作
    由于smc是一种快速固化系统,因此压机的快速闭合十分重要。如果加料后,压机闭合过缓,那么易在制品表面出现预固化补斑,或产生缺料、或尺寸过大。在实现快速闭合的同时,在压机行程终点应细心调节模具闭合速度,减缓闭合过程,利于排气。
    某种smc典型的成型周期如下:压机开启7s-制品取出l0s-加料20s-模具闭合l0s-固化周期73s,共计120s。
   (四)BMC模压成型工艺
    1. BMC成型工艺特点
    BMC模塑料的压制成型原理及其工艺过程与其他热固性塑料基本上是相同的。在压制时,将一定量的BMC模塑料放入预热的压模中,经加压、加热固化成型为所需的制品。除此之外,还具有以下特点:
    ①浪费料量少,通常只占总用料量的2%-5%,实际的物料损耗量还取决于所成型制品的形状、尺寸及复杂程度。
    ②在成型过程中,BMC模塑料虽然是含有大量的玻璃纤维,但是却不会产生纤维的强烈取向,故制品的均匀性、致密性较高,而残余的内应力也较小。
    ③在加工过程中,由于填料和纤维很少断裂,故可以保持较高的力学性能和电性能。
    ④在压制时由于其流动长度相对来说较短,故模腔的磨蚀也不严重,模具的保养成本也较低。
    ⑤与注射成型相比,其所采用的成型设备、模具等的投资成本较低,因此整个制品的成型成本也较低。
    2.压制成型工艺过程
    压制成型时,是将一定量的准备好的BMC模塑料放进已经预热的钢制压模中,然后以一定的速度闭合模具;BMC模塑料在压力下流动,并充满整个模腔;在所需要的温度、压力下保持一定的时间,待其完成了物理和化学作用过程而固化、定型并达到佳性能时开启模具,取出制品。
BMC模塑料压制成型过程如图3.16所示。
   

    3.压制成型前的准备工作
    作为湿式预混料的BMC模塑料含有挥发性的活性单体,在使用前不要将其包装物过早拆除,否则,这些活性单体会从BMC物料中挥发出来,使物料的流动性下降,甚至造成性能下降以致报废。当然,对于已拆包而未用完的BMC模塑料,则一定要重新将其密封包装好,以便下次压制之用。
    ①投料量的计算和称量
    一般来说,先是要知道所压制制品的体积和密度,再加上毛刺、飞边等的损耗,然后进行投料量的计算。装料量的准确计算,对于保证制品几何尺寸的精确,防止出现缺料或由于物料过量而造成废品及材料的浪费等,都有十分直接的关系,特别是对于BMC这种成型后不可回收的热固性复合材料来说,对于节省材料、降低成本,更具有重要的实际意义。
    实际上,由于模压制品的形状和结构比较复杂,其体积的计算既繁复亦不一定精确,因此装料量往往都是采用估算的方法。对于自动操作的机台,其加料量可控制在总用料量的土1. 5%以内,而达到5%或超过此数量时,则肯定会在模具的合模面上出现飞边。这薄薄的一层超量的物料在加热状态的高模温作用下,会迅速地固化而形成飞边。
    估算装料量的方法有许多。如有所谓“形状、尺寸简单估算法”、“密度比较法”和“注型比较法”等。
    用上述方法估算出基本的装料量后,并进行几次的试压,就可以比较准确地得出BMC模塑料压制成型的装投料量。
    ②模具的预热
    BMC模塑料是热固性增强塑料的一种,对于热固性塑料来说,在进行成型之前先应将模具预热至所需要的温度,此实际温度与所压制的BMC模塑料的种类、配方、制品的形状及壁厚、所用成型设备和操作环境等都有关系。应注意的是,在模温未达设定值并均匀时,不要向模腔中投料。
    ③嵌件的安放
    为了提高模压制品连接部位的强度或使其能构成导电通路等目的,往往需要在制品中安放嵌件。当需要设置嵌件时,则在装料、压制前应先将所用的嵌件在模腔中安放好。嵌件应符合设计要求,如果是金属嵌件,在使用前还需要进行清洗。对于较大的金属嵌件,在安放之前还需要对其进行加温预热,以防止由于物料与金属之间的收缩差异太大而造成破裂等缺陷。
    在同一模腔中,如安放有不同类型、不同规格的嵌件,还应认真的检查嵌件的安放情况。嵌件的错位不但会产生废品,更严重的是有可能损坏型腔。总之嵌件应安放到位、准确并紧固可靠。
    ④脱模剂的涂刷
    对于BMC模塑料的压制成型来说,由于在其配制时已在组分中加有足够的内脱模剂,再加上开模后制件会冷却收缩而较易取出,因此一般不需再涂刷外脱模剂。然而,由于BMC物料具有很好的流动性,模压时有可能渗入到构成型腔的成型零件连接面的间隙里,而使脱模困难,故对新制造或长期使用的模具,在合模前或在清模后,给模腔涂刷一些外脱模剂也是有好处的。所用的外脱模剂一般是石蜡或硬脂酸锌。
    ⑤装模
    在BMC模塑料的压制成型中,装模操作是否得当、合理是很值得注意的,这不但会影响物料压制时在模腔中的流动,亦会影响到制品的质量,特别是对于形状和结构都比较复杂的制品的成型。因此,如何将BMC模塑料合理地投放到压模中,是一个十分重要的问题。
    在大多数情况下,是用人工将压实而且质量与制品相近的整块(团)BMc物料投放到压模型腔的中心位置上。但有时,也可以特地将物料投放到在压制时可能会出现滞留的地方,如凸台、型芯和凹槽这些地方。不好的方法是将BMC模塑料分成若干块而投放到模腔中,因在压制中,当分成块的物料流到会合点时可能会出现熔接线,使制品在此处出现强度的“薄弱环节”,如图3.17(b)所示。
   

    一般来说,装模操作时还应考虑以下几个问题。
    △所投放的BMC模塑料的温度一般应在15℃以上。
    △应根据压制时能获得短的流动路径来选择投放物料的位置,好是保证物料能同时到达模腔的各个角落:对于有可能出现物料滞留或“死角”的地方,可预先在该处投放物料。
    △应尽可能使投放的物料均匀分布。
    △因通用BMC模压料在150℃时所需的固化时间还不到lmin/mm,因此投料应迅速。如使用手工称量物料,由于速度较慢而不利于生产效率的提高,因此,在压制较小的制品时,好是采用有共用加料室的模具。
    △对于形状比较复杂的制品,可先将物料预压成与制品相似的坯块,这样可以避免压制出的制品在凸出的部位上出现缺料或产生熔接线等问题。
    △为便于投料和贮存,在配制BMC模塑料时,一般都把其挤压成条状或团块状。切忌将物料松散的投满模腔,这不利于压制时顺利的将气体排出、减少制品起泡。如用条状料进行模压时,应采用垂直加料的方式,这可得到各个方向都具有相同强度和收缩均匀的模压制品。
    4.压制
    (1)闭模、加压加热和固化
    当完成向模腔内投料以后,则进行闭模压制。由于BMC模压料的固化速度非常快,而且为了缩短成型周期,防止物料出现过早固化(局部的过早固化会影响到压制物料的流动),在阳模未触及物料前,应尽量加快闭模速度;而当模具闭合到与物料接触时为避免出现高压对物料和嵌件等的冲击,并能更充分的排除模腔中的空气,此时应放慢闭模速度。
    (2)开模及脱模(顶出制品)
    当制品完全固化后,为减少成型周期,应马上开模并脱出制品。如果制品的形状比较简单,而且模具的脱模斜度、模腔的表面光亮度等都比较合适,则制品的脱模不会有什莫困难。对于形状比较复杂的制品,脱模的难度有可能提高。
    5.制品的后处理及模具的清理
    (1)制品的后处理
    BMc模塑料的成型收缩率很小,制品因收缩而产生翘曲的情况并不严重。对于有些制品如出现有上述现象,可采取将其置于烘箱中进行缓慢冷却的方法来消除。
    (2)制品的修整
    由于BMc模压制品往往都会产生一些飞边与其连在一起,需要将其除去。飞边的大厚度应该限制在0. lmm的范围内。如果飞边的厚度太大,则不但除去困难,而且物料浪费也太大,成本也会大大提高。如果时间允许的话,操作者可以在闭模固化的间隔时间里用挫刀片、修饰砂带、压入棒等工具将制品上的飞边和孔洞等进行清理。小的制品通常都用滚轮磨边机来清除飞边。
    (3)模具的清理
    制品脱出后,应认真的清理模具。先应把残留在模具中的BMC碎屑、飞边等杂物全部清理干净,特别是应将渗入到模腔结合面各处间隙中的物料彻底清除,否则不但会影响到制品的表面质量,而且还有可能会影响到模具的开合和排气。
    清理模具一般要采用压缩空气、毛刷和铜质的非铁工具,目的是在清理时不会损伤模腔表面。模具清理后对于容易出现粘模的地方可涂刷一定量的脱模剂,然后再仔细的检查模腔内是否还有其他外来物存在,当做完上述工作后,即可进入下一个工序。
    6.压制成型工艺条件
    与一般的热固性模塑料一样,BMC模塑料的压制成型条件包括:成型压力、成型温度、固化时间等参数。
    (1)成型压力
    BMC模塑料由于具有良好的流动性,因此在模压时不需要很高的压力就可以使其充满整个模腔。对于同一种组分的BMC模塑料来说,其成型压力主要是根据制品的复杂程度、制品的性质和其他成型工艺条件开选定的。例如,在压制一些形状简单的制品时,5MPa的压力就足够了;对于设有凸台或有盲孔的形状较为复杂的制品,则可能要用高一些的压力。
    模具的类型对压力的选择也有影响,溢式压模比半溢式的压模使用的压力小些,而不溢式压模(很少用于BMC的压制)所使用的压力则要大些,甚至高几倍。另外,对压制成型表面质量要求高的制品,也要使用比较高的成型压力。
    对于大多数的BMC模压制品来说,3. 5-7. OMPa压力已经足够了;但对于不溢式压模和表面要求比较高的制品,有时可能要用到14MPa的成型压力。
    (2)成型温度
    BMC模塑料的压制成型温度是十分重要的工艺参数。成型温度的高低与物料的类型、配方(组分)、所使用的成型压力、制品的复杂程度及壁厚、收缩的控制、流动条件以及有无预热等都有关。
    温度高,固化速度快,生产效率高;而要想获得好的表面质量,则要用较低的温度,特别是对有些要求用慢速闭模的成型制品。但温度低、物料流动时间长,会使压制成型过程放慢。为防止制品表面出现开裂,对一些深型腔、形状复杂而壁薄的制品,则需要采用低温的成型条件。
    一般来说,上下模具通常是采用相同的温度,但有时为了方便脱出制品,或是为了脱模的需要而选择性地使其出现粘模,则应使两半模的温度有所差别。一般来说,希望制品能留在其上的该半模的温度应低约5-15℃。
    (3)固化时间
    所有级别的BMC模塑料在压制成型时其固化速度都是很快的,但也会有一些不同,如用黑颜色的BMC模塑料成型时明显要比一般颜色的产品固化得慢,如图3.18所示。图中(a)表示浅色的制品在不同的厚度下的固化时间;而(b)则是表示加了炭黑(黑色)而不同厚度的制品的固化时间。对图中数据进行比较可以看出,对于厚度、成型温度相同的制品,黑颜色所需的固化时间要多一些。
      如果是根据制品的厚度来选定固化时间的话,一般来说,制品的壁厚为3mm时,固化时间约为3min;厚度为6mm时约4-6min; 12mm厚时约为6一l0min。
    (4)合模速度
    由于BMC模塑料具有快速固化的特性,因此,在向模腔投放物料后可以马上进行快速合模成型。一般来说,整个合模过程应在50秒内完成。闭模速度过慢,模腔中的物料有可能会发生局部的胶凝固化,这种现象在制品截面较薄处会较为明显的出现;若闭模速度过快,除了会使物料出现组分分离的趋向外,有时也会出现排气补畅、夹气甚至有焦痕等缺陷。
    过高的成型温度和过慢的合模速度都会引起BMC模塑料的组分分离。因为在高温下树脂的硬度过低,在合模加压时,树脂会离析出来,并跑在(流向)填料和玻璃纤维的前面。当玻璃纤维的含量少于25%时,则要用较低的合模速度,才会获得较好的制品质量。对于壁厚大于4.8mm得知品,采用较低的合模速度才能获得质地致密均匀的制品,对于较厚的制品,为获得更为均匀的固化速度,可以降低成型温度。
    (五)增强热塑性塑料制品的模压成型
    纤维/热塑性树脂预混料一般采用对模模压工艺,包括固态冲压成型和流动模压成型。冲压成型是将裁好的片材坯料力口热至低于基材粘流温度10-20℃,然后投入50-70℃的模具型腔中,快速合模压制成型。这种方法的特点是:成型温度低、压力小(一般在10Mpa以内)、周期短,制品的形状比较简单。固态冲压成型工艺如图3.19所示。流动模压成型是将裁剪好的片材坯料预热到高于树脂融点的10-20℃温度,投入模具型腔中,快速合模,加压,迫使熔融的坯料流动、物料充满模腔,冷却、脱模,制成成品。流动模压成型工艺如图3.20所示,这种方法的特点是:成型压力较高,纤维浸渍树脂比较好。该方法适宜制造形状复杂和带有金属嵌件的制品。
    虽然两种成型工艺的特点和工艺参数不同,但所用的设备和压制工艺流程是相同的。
    二、模具结构及特点
    (一)模具结构
    典型模具结构如图3.21所示。它是由上模和下模两部分组成。上、下模闭合使装于加料室和型腔中的模压料受热受压,变为熔融状态充满整个型腔。当制品固化成型后,上、下模打开,利用顶出装置顶出制品。模具可进一步分为如下各个部件。
    

    ①型腔 直接成“制品的部位。图示的模具型腔由上凸模 3、下凸模8、凹模4构成。
    ②加料室 指凹模4的上半部。
    ③导向机构 由布置在模具上模周边的四根导柱6和装有导向套10的导柱孔组成。
    ④侧向分型抽芯机构 模压带有侧孔和侧凹的制品,模具必须设有各种侧向分型抽芯机构,制品才能脱出。
    ⑤脱模机构 由顶出板17、顶出杆11等零件组成。
    ⑥加热系统 一般热固性模压成型需要在较高的温度下进行,因此,模具必须加热。常见加热方式有:电加热、蒸汽加热等。
    2、模具分类
    (1)根据与压机连接方式分类
    ①移动式模具 属于外装卸模具。模具不固定在压机上。一般情况下,模具的分模、装料、闭合及成型后制品从模具中取出均在机外进行。模具本身不带加热装置。这种模具适用于压制批量不大的中小型制品。移动式模具结构简单,制造周期短,造价低。但是加料、开模、取件等工序均为手工操作,劳动强度大,生产效率低。
    ②固定式模具 属于机内装卸的模具。它固定在压机上,且本身带有加热装置。整个生产过程即分模、装料、闭合、成型及顶出产品都在压机上进行。固定式模具使用寿命长,适于生产批量大,尺寸较大的制品。
    ③半固定式模具 这种模具介于上述两者之间,一般为上模固定在压机上,下模可以沿着导轨移动,用定位块定位。
    (二)按分型面特征分类
    分型面的作用是将已经成型好的制品从型腔中取出或者为满足安装嵌件及排气等成型的需要。
    ①水平分型面分型面平行于压机的工作台面。
    ②垂直分型面分型面垂直于压机的工作台面。
    ③复合分型面分型面既有平行于压机的工作台面的,也有垂直于压机的工作台面的。
    (三)按上、下模闭合形式分
    ①敞开式模具 如图3.22 (1)所示,该模具特点是没有加料室。此类模具结构简单,造价低,耐用,易脱模,安装嵌件方便。
    ②密闭式模具 如图3.22 (2)所示。模具的加料室为型腔上部的延续部分,无挤压面。压机所施加的压力全部作用在制品上。模压料的溢出量非常少。制品的密实性好,机械强度较高,且飞边在垂直方向,易于去除。这种模具适合成型形状复杂、薄壁、长流程的制品,也适用于流动性小、单位压力大,密度大的模压料。其缺点是:加料量必须准确控制;模具凸模与加料室边壁摩擦,边壁容易损伤,在顶出时带有有损伤痕迹的加料室壁又容易将制品表面损伤。
    ③半密闭式模具 如图3.22(3)所示。该种模具型腔上有加料室,型腔内有挤出环,制品的密实性比敞开式模具成型的制品好,且易于保证高度方向尺寸精度,脱模时可以避免擦伤制品。
   

    模具在压制过程中具有重要作用,典型模具由上模和下模两部分组成,上下模闭合使装于型腔内的模压料受热受压变为熔融态充满整个型腔。当制品固化成型后上下模打开利用顶出装置顶出制品件。压模可进一步分为如下各部件:型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽心机构、脱模机构和加热系统。