關(guān)于熱固材料模壓成型的關(guān)鍵要素

SMC/BMC模壓成型過程中要重點注意控制好“3個點”，即3個主要工藝參數(shù)：模壓溫度、模壓壓力和模壓時間，模壓溫度是模壓成型時所規(guī)定的模具溫度，這一工藝參數(shù)確定了模具向模腔內(nèi)物料的傳熱條件，對物料的熔融、流動和固化進程有決定性的影響。SMC/BMC模塑料在模壓過程中的溫度變化情況較復(fù)雜，由于塑料是熱的不良導(dǎo)體，物料中心和邊緣在成型的開始階段溫差較大，這將導(dǎo)致固化交聯(lián)反應(yīng)在物料的內(nèi)外層不是同時開始。表層料由于受熱早先固化而形成硬的殼層，而內(nèi)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(nèi)常存有殘余壓應(yīng)力，而內(nèi)層則帶有殘余拉應(yīng)力，殘余應(yīng)力的存在會引起制品翹曲、開裂和強度下降。因此采取措施盡力減小模腔內(nèi)物料的內(nèi)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的溫度范圍為其固化溫度范圍，一般約為135～170℃并通過試驗來確定；固化速率快的體系取偏低點的溫度，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，由于流程長為防止流動過程中物料固化，也應(yīng)取溫度范圍的下限。在不損害制品強度和其他性能指標(biāo)的前提下，適當(dāng)提高模壓溫度，對縮短成型周期和提高制品質(zhì)量都有利。模壓溫度過低不僅熔融后的物料黏度高、流動性差，而且由于交聯(lián)反應(yīng)難于充分進行，從而使制品強度不高，外觀無光澤，脫模時出現(xiàn)粘模和頂出變形。

    模壓壓力通常用模壓壓強(MPa)來表示，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程中的作用，是使模具緊密閉合并使物料增密，以及促進熔料流動和平衡模腔內(nèi)低分子物揮發(fā)所產(chǎn)生的壓力。壓縮率大的模壓料，由于使其增密時要消耗較多的能量，因而成型時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(fù)雜、壁薄、深度或面積大的制品時，由于需要克服較大的流動阻力才能使模腔填滿，因而需要采用較高的模壓壓力。高的模壓溫度因會使交聯(lián)反應(yīng)加速，從而導(dǎo)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，促使快速流動充模，克服腫脹和防止氣孔出現(xiàn)等一系列優(yōu)點。但模壓壓力過大會降低模具使用壽命、增加液壓機功率消耗、增大制品內(nèi)殘余應(yīng)力。因此加工熱固性塑料模壓制品時，多采用預(yù)壓、預(yù)熱、適當(dāng)提高模壓溫度等，以避免采用高的模壓壓力。若不適當(dāng)?shù)奶岣哳A(yù)熱溫度或延長預(yù)熱時間則致使在預(yù)熱過程中已部分固化流動性降低，不僅不能降低模壓壓力反而要用更高的模壓壓力來保證物料填滿模腔。

    模壓時間也稱壓縮模塑保溫保壓時間。是指模具完全閉合后或最后一次放氣閉模后，到模具開啟之間，物料在模內(nèi)受熱固化的時間。模壓時間在成型過程中的作用主要是使獲得模腔形狀的成型物有足夠的時間完成固化。固化是指熱固性塑料成型時體型結(jié)構(gòu)的形成過程，從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)來看固化過程就是交聯(lián)反應(yīng)進行的過程。但工藝上的“固化完全”并不意味著交聯(lián)反應(yīng)已進行到底，即所有可參加交聯(lián)的活性基團已全部參加反應(yīng)。這一術(shù)語在工藝上是指交聯(lián)反應(yīng)已進行到合適的程度，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(yù)期的指標(biāo)。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100％，通常將交聯(lián)超過完全固化所要求程度的現(xiàn)象稱為“過熟”，反之稱為“欠熟”。模壓時間的確定與SMC/BMC模塑料的固化速率，制品的形狀和壁厚、模具的結(jié)構(gòu)、模壓溫度和模壓壓力的高低，以及預(yù)壓、預(yù)熱和成型時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(yù)熱條件對模壓時間的影響最為顯著。合適的預(yù)熱條件由于可加快物料在模腔內(nèi)的升溫過程和填滿模腔的過程，因而有利于縮短模壓時間，提高模壓溫度時模壓時間隨之縮短而增大制品壁的厚度則要相應(yīng)延長模壓時間。在模壓溫度和模壓壓力一定時模壓時間就成為決定制品性能的關(guān)鍵因素，模壓時間過短樹脂無法固化完全、制品欠熟因而力學(xué)性能差，外觀缺乏光澤，脫模后易出現(xiàn)翹曲和變形等。適當(dāng)延長模壓時間不僅可克服以上的缺點，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。但過分地延長模壓時間又會使制品過熟，不僅生產(chǎn)效率降低、能耗增大而且會因過度交聯(lián)使收縮率增加，導(dǎo)致樹脂與填料間產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力；也常常使制品表面發(fā)暗起泡，嚴(yán)重時會出現(xiàn)制品破裂。