簡述·模壓成形工藝

 

模壓成形又稱壓制成形,是將模塑料(粉料、粒料、碎屑或纖維預浸料等)置于陰模型腔內,合上陽模,借助壓力和熱量作用,將物料熔化充滿型腔,形成與型腔形狀相同的制品。再經加熱使其固化,冷卻后脫模,制得模壓制品。

 

在樹脂基復合材料成形技術中,模壓成形的歷史很長,可追溯到100年前。當時主要用于生產以木粉、石棉以及石英粉為填料的酚醛復合材料制品。隨著片狀模壓料(Sheet Molding Compound,SMC)、團狀模壓料(Bulk Molding Compound , BMC)和新型塑料的出現,模壓成形工藝發展很快。據1990年國外統計,在纖維增強樹脂復合材料的各種成形工藝中,模壓成形工藝的占有率已達42%以上,居各種成形工藝之。盡管現在出現了多種樹脂基復合材料制品成形加工技術,特別是注射成形技術,但由于樹脂基復合材料的注射品級較少,再加上注射成形樹脂基復合材料固化溫度較難控制,致使模壓成形技術迄今仍是熱固性樹脂基復合材料和某些熱塑性樹脂基復合材料品種主要的成形加工法,廠泛應用于制造衛星天線罩、汽車部件、水箱、座椅等。

 

與其他成形工藝相比,模壓成形工藝的主要優點:①空間、面積占有量少,生產效率高,便于實現專業化和自動化生產;②產品尺寸精度高,重復性好;③制品致密,質量高,收縮率低,精度高,表面光潔,無需二次修飾;④能一次成形結構復雜的制品;⑤因為批量生產,價格相對低廉;⑥工藝技術十分成熟:且積累了豐富的實踐經驗。然而,模壓成形的不足之處在于:難以成形厚壁制品、裝有細小而薄嵌件的制品、具有深孔的制品,以及結構和形狀復雜的制品;加上受壓機限制,僅適合于大批量生產中小型復合材料制品。

 

 

模壓成形分為三個過程:

(1)預壓,主要目的是改善制品質量、提高模塑效率等,預壓是將模塑粉或纖維預浸料以及其他預成形織物結構等先壓制成一定形狀的操作過程;

 

(2)預熱,其目的主要是改進模塑料的加工性能,縮短成形周期等,它是把模塑料在成形前先行加熱的操作過程;模壓,將計量的物料加入到模具型腔內,閉合模具,排放氣體,在規定的模塑溫度和壓力保持一定時間 ,然后脫模,取出制品,清理模具。

 

(3)模壓成形工藝適用于熱固性樹脂,如酚醛、環氧、氨基樹脂、不飽和聚酯和聚酰亞胺等樹脂,以及某些熱塑性樹脂制品的加工生產。

 

模壓成形工藝按增強材料物態和模壓料品種可分為以下幾種:

 

(1)纖維料模壓法

先將經預混或預浸的纖維狀模壓料投入到金屬模具內,在一定的溫度和壓力下成形復合材料制品。該訪法簡單易行,用途廣泛。根據具體操作上的不同,有預混料模壓法和預浸料模壓法。

 

(2)碎布料模壓法

將浸過樹脂膠液的玻璃纖維布和其他織物,如: 麻布、有機纖維布、石棉布或棉布等的邊角料切成碎片,然后在金屬模具中加溫加壓成形復合材料制品。

 

(3)織物模壓法

將預先織成所需形狀的二維或三維織物浸漬樹脂膠液,然后放入金屬模具加熱加壓成形為復合材料制品。

 

(4)層壓模壓法

將預浸過樹脂膠液的玻璃纖維布或其他織物,裁剪成所需的形狀,然后在金屬模具中經加熱加壓成形復合材料制品。

 

(5)纏繞模壓法

將預浸過樹脂膠液的連續纖維或布(帶),通過專用纏繞機提供一定的張力和溫度,纏在芯模 上,再放入模具中加熱加壓成形復合材料制品。

 

(6)片狀模塑料(SMC)模壓法

將SMC片材按制品尺寸、形狀、厚度等要求裁剪下料,然后將多層片材層疊后放入模具中加熱加壓成形復合材料制品。

 

(7)預成形坯料模壓法

先將短切纖維織成制品形狀和尺寸相似的預成形坯料,將其放入金屬模具中,然后向模具中注入配制好的樹脂膠液,在一定的溫度和壓勵下成形。