BMC模塑料的注射成型

    由于成型工艺及材料科学的发展,到了1970年,市场上已经有BMC的注射成型设备出售。直到现在,采用此种成型方法和成型设备,已能生产出质量良好和经济效益高的制品。开始时,在欧洲虽然注射成型与压制成型相比所占的比例较小,但在美国,由于压制成型的成本不断的上升使BMC注射成型成为比较受欢迎的一种成型方法。
8.1   注射用BMC物料的工艺特性及要求
8.1.1 BMC的注射成型特性
    在4.1.1.3中对BMC注射成型的流动特性等有关问题进行了讨论,在此,再就一些具体的成型特性作一介绍。
    在通常情况下,为了使热固性塑料适用于注射成型,先必须提高其流动性。BMC虽然也是属于热固性塑料,但由于它有良好的流动性,因此十分适合于注射成型。图8-1所示用BMC模塑料注射成型125mm * 125mm的仪表盘时所用的注射压力与注射时间的关系。从图中可以清楚地看出,当注射压力升高时,只需要很短的注射时间就可以完成注射充模过程。


    由于BMC具有良好的流动性,因此在注射时所使用的压力并不高,注射时间(即充模时间)也比较短。因能采用快速充模,使物料不会出现局部固化的现象,并能均匀地充满模腔,从而能获得表面光亮的制品,并得到快速固化的效果。然而,对于粘度低、流动性良好的BMC来说,由于注射速率高,在充模时可能会将空气带入模腔,这也是成型时很值得注意的问题。
    虽然注射成型的装模温度与模压BMC很接近,但其固化时间是有所不同的。因注射充模时,物料是通过机筒和流道系统的热交换,同时由于受摩擦和剪切会产生热而升温,在进入模腔后又要与高温的模具相接触,因此其固化时间实际上并不取决于制品的厚度,而且固化时间也可以缩短。
    BMC的收缩率很小,可以获得尺寸稳定的精密制品。由于其主要是应用于强度、尺寸精度都要求高的场合,因此BMC注射成型模具的设计又属于“精密模具设计”这一范畴的要求。特别是BMC是玻璃纤维含量较高的热固性工程塑料,玻璃纤维在注射充模时的破坏、取向程度、充模的熔接线等间题,都直接关系到制品的质量,在设计模具时要特别注意。[-page-]
8.1.2  对BMC物料的要求
    上面已提到过,为使热固性塑料适合于注射成型,通常都需要对其进行改性。但对于BMC模塑料来说由于其黏度已经足够的低,故十分适合于进行注射成型。但对用于注射成型的BMC来说,物料的脱模性能以及关系到制品强度的纤维的破坏程度和取向等都是应该注意的。因此,并非所有的BMC模塑料都能很好地用于注射成型。这就要求在配方上及组分的选择上能配制出适合于注射成型用的BMC模塑料。
    在注射用的BMC模塑料中,玻璃纤维及填料的含量可以有所不同,但在其含量到达一定比例时,随着玻璃纤维及填料含量的增加,从平均的角度来看,其强度反而会成比例地下降。这是因为随着玻璃纤维和填料含量的增加,物料的茹度会升高,会阻碍BMC在注射充模时的流动,并加强其挤压摩擦,使更多的玻璃纤维受到破坏。因此,其制品的强度反而会下降。另外,玻璃纤维的长度亦并非是越长越好,过长的玻璃纤维对螺杆有大的反作用力而增大摩擦和剪切,导致玻璃纤维损坏而引起强度下降。一般来说,大多数注射用的BMC,其玻璃纤维的含量是在15%-20%之间,而长度是在6mm左右为宜。
    由于黏度是BMC注射成型物料在整个成型过程中的一个十分重要的技术参数,但在整个成型过程中其会随着温度的变化而变化,这里就有一个注射用BMC模塑料“初始黏度”的问题。一般模压料的初始黏度在10000Pa・s左右,用这种黏度的料团进行注射时,由于黏度太高,与螺杆机筒的摩擦所产生的热会过大,升温过高,有使物料在机筒中发生提早固化
的危险。黏度太高,也不利于BMC物料在模腔中的迅速充模。有研究认为,比较适合的注射用BMC团状料的初始黏度在100-1000 Pa・s左右,采用此黏度的物料,再经过螺杆的挤压、剪切而升温后,其温度还是低于引发固化的温度,而又很适合于充模注射。
    如料团的黏度太低,则物料太稀,这也不利于输送和棍合,会出现自流诞的现象,这些都会影响到注射成型工艺过程的顺利进行。[-page-]
8.2.2  BMC模塑料的注射成型工艺过程
    BMC的注射成型过程与一般的热固性塑料的注射成型基本相同,不同之处是在于加料方式和螺杆机筒对物料的作用等方面。由于BMC是如油灰状的团块料,要使其能顺利准确地从机筒加料口进入机筒中,则必须有特别的强制措施和装置;另外,由于BMC是可以看做是已经“塑化好”的湿式预混料,进入机筒以后.螺杆对其的主要作用是进行混合、输送和计量,不存在(或不需要)一个熔融塑化的过程。还有重要的一点是,以不饱和聚酯树脂为基体的BMC模塑料在固化过程中无低分子物及其他易挥发分放出。BMC的注射成型工艺流程如图8-4示。

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8.2.3   BMC注射成型制品缺陷的产生原因及解决措施
     BMC注射成型制品切线的产生原因及解决措施见表8-3