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(zhuān)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(wú)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(duì)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(shù)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(duì)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(chē)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:
?、倮w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(jiǎn)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(guò)樹(shù)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。
?、劭椢锬悍?將預(yù)先織成所需形狀的兩維或三維織物浸漬樹(shù)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(guò)樹(shù)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。
?、堇p繞模壓法 將預(yù)浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布(帶),通過(guò)專(zhuān)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。
?、奁瑺钏芰希⊿MC)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。
?、哳A(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(shù)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)合成樹(shù)脂 復(fù)合材料模壓制品所用的模壓料要求合成樹(shù)脂具有:①對(duì)增強(qiáng)材料有良好的浸潤(rùn)性能,以便在合成樹(shù)脂和增強(qiáng)材料界面上形成良好的粘結(jié);②有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫牧鲃?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(guò)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(shù)脂有:不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚丁二烯樹(shù)脂、烯丙基酯、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。為使模壓制品達(dá)到特定的性能指標(biāo),在選定樹(shù)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(kāi)刀絲、無(wú)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。
以玻璃纖維(或玻璃布)浸漬樹(shù)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(shù)脂膠液充分捏合至樹(shù)脂完全浸潤(rùn)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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。