一、 模壓溫度
成型溫度是在成型過程中所規定的模具溫度。該工藝參數決定了模具對型腔內材料的傳熱條件,對材料的熔化、流動和固化過程有決定性的影響。
SMC/BMC成型復合材料在成型過程中的溫度變化較為復雜。由于塑料的導熱性較差,在成型初期材料中心和邊緣的溫差較大,會導致材料的內層和外層的固化和交聯反應不能同時開始。
表層材料凝固之前由于熱形成硬殼層,而內層材料凝固后由于外層硬殼層的限制,導致表層的殘余壓應力模制產品,而內層殘余拉應力。殘余應力的存在會導致產品翹曲、開裂和強度降低。
因此,采取措施減小型腔內外溫差,消除固化不均勻是獲得優質產品的重要條件之一。
SMC/BMC模塑料的成型溫度取決于固化體系的放熱峰溫度和固化速率。一般取固化峰值溫度稍低的固化溫度范圍作為其固化溫度范圍,一般在135~170℃左右,通過實驗確定。固化速度快的體系溫度較低,而固化速度慢的體系溫度較高。
薄壁產品成型時取溫度范圍的上限,厚壁產品成型時取溫度范圍的下限。但對于成形深度較大的薄壁產品,由于工藝長度是為了防止材料在流動過程中凝固,所以也要考慮溫度范圍的下限。
在不破壞產品強度等性能指標的前提下,適當提高成型溫度有利于縮短成型周期,提高產品質量。低成型溫度不僅會導致熔化后的材料粘度高、流動性差,而且由于交聯反應難以充分進行,導致產品強度低、外觀暗淡,導致脫模時粘模、頂出變形。
二、模壓壓力
成型壓力通常用成型壓力(MPa)表示,即玻璃纖維增強塑料液壓機對模具施加的總力與模具型腔在沖壓方向上的投影面積之比。
成型壓力在成型過程中的作用是緊密封閉模具,使材料致密,促進熔體流動,平衡低分子物質在模具腔內揮發所產生的壓力。
壓縮成型材料的壓縮比大,因為它需要更多的能量來致密,因此需要更高的壓縮壓力成型,壓縮成型散裝材料的壓力高于壓縮成型空白,
SMC / BMC材料的壓縮成型壓力高于壓縮成型粉末材料。
當成型高熔體粘度和交聯速度快的材料,以及加工形狀復雜、壁薄、深度或面積大的產品時,需要克服較大的流動阻力來填充型腔,因此需要較高的成型壓力。較高的成型溫度會加速交聯反應,導致熔體粘度迅速增加,因此需要較高的成型壓力來匹配。
雖然高成型壓力具有增加產品密度,減少成型收縮,促進充型快速流動,克服膨脹,防止氣孔的產生等一系列優勢。但是過大的成型壓力會降低模具的使用壽命,增加液壓機的功率消耗,增加產品的殘余應力。
因此,在加工熱固性塑料模壓制品時,往往采用預壓、預熱和適當提高模壓溫度的方法來避免高模壓。如果預熱溫度不適當提高或預熱時間延長,則預熱過程中部分凝固部分的流動性會降低。不是降低成型壓力,而是用更高的成型壓力來保證材料填充模腔。
三、模壓時間
壓縮成型時間又稱壓縮成型保溫/保壓時間。指材料在模具中加熱凝固的時間,從模具完全關閉或最后一次充氣后模具關閉到打開模具的時間。
成型時間在成型過程中的作用主要是使成型的具有型腔形狀的產品有足夠的時間完成固化。固化是指熱固性塑料成型時機體結構的形成過程。從化學反應的本質看,固化過程就是交聯反應的過程。
但是,過程中的“完全固化”并不意味著交聯反應已經進行到最后,即所有能參與交聯的活性基團都參與了反應。該術語在技術上是指交聯反應進行到適當程度,產品的綜合物理力學性能或其他指定性能達到預期指標。
顯然,產品的交聯度不能達到100%,而固化度可以超過100%。通常,交聯超過所要求的完全固化程度的現象稱為“過熟”,反之亦然。
成型時間的確定與
SMC/BMC模塑復合材料的固化速度、產品的形狀和壁厚、模具結構、成型溫度和壓力、成型過程中的預壓、預加熱和排氣有關。其中成型溫度、產品壁厚和預熱條件對成型時間的影響最為顯著。
適當的預熱條件可以加快模具型腔內材料的加熱過程和模具型腔的填充過程,從而有利于縮短成型時間。當成型溫度升高時,隨著產品壁厚的增加,成型時間縮短,成型時間相應延長。
當成型溫度和壓力固定時,成型時間成為決定產品性能的關鍵因素。成型時間過短,樹脂不能完全固化,產品不成熟,機械性能差,外觀無光澤,脫模后容易變形翹曲。
適當延長成型時間不僅可以克服上述缺點,還可以降低產品的成型收縮,提高其耐熱性、強度和電絕緣性能。但是,如果成型時間過長,產品會煮得過熟,不僅降低生產效率,增加能耗,還會由于交聯過多而增加收縮,導致樹脂與填料之間的內應力增大。產品的表面經常變黑并起水泡,嚴重的情況下可能會發生開裂。