SMC模压技术讲座

SMC模压技术讲座（之一）在玻璃钢的成型工艺中，模压法（金属对模热压成型）占有相当大的比例，近年来，国外各种成型工艺在复合材料生产中的占有率和产量见表1：表1国外各种成型工艺的占有率和产量成型工艺占有率%产量/万吨成型工艺占有率%产量/万吨模压42.3139.59离心浇铸3.09.9手糊22.172.93RTM4.013.2挤拉11.136.63其它1.23.92喷射9.130.03总结100330缠绕7.223.76我国模压法在复合材料的各种成型工艺中，仅占10%左右，预计到2010年模压法所占比例可升至25%，FRP产量可达90~100吨。模压法之所以能迅速发展，主要是由于SMC、BMC/DMC近年来发展较快。1、什么叫复合材料？复合材料与玻璃钢是什么关系？由两个或两个以上独立的物理相，包括粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状“材料所组成的一种固体产物”称为复合材料。最简单的复合材料是农村里建土坯房用的加有稻草的“泥巴”。其中泥土为粘结剂，稻草为增强材料。可见复合材料万变不离其宗。它由两部份组成，其一为基体（体系），其二为增强材料。复合材料可按基体材料不同分为三大类：（1）聚合物基复合材料；（2）金属基复合材料；（3）无机非金属基复合材料；如陶瓷基复合材料；无机玻璃钢等。其中，聚合物基复合材料占所有复合材料的90%以上。玻璃钢就属于聚合物基复合材料，在聚合物基复合材料中，玻璃钢的用量又占其总量的90%以上。2、什么叫玻璃钢？玻璃钢有什么特点？玻璃钢即既不是玻璃也不是钢，而是玻璃纤维增强塑料的“俗称”，是上世纪五十年代末由原建材部付部长赖际发首先提出来的，现已逐渐被国际上的业界人士认可，特别是在华人圈内。玻璃钢FRP就是莫文玻璃纤维增强塑料（FiberReinforcedPlastics）的缩写。玻璃钢始于20世纪四十年代，我国从1958开始从事研制，现已广泛应用于国民经济多个领域。FRP有不少突出的特点：（1）轻质高强，比重在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可拉伸强度却接近，其至超过碳钢，而强度（材料强度除以密度之值）可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器等高压容器以及其它需要减轻自重的制品应用中，具有明显的优势。（2）耐化学腐触：FRP是良好的耐腐材料，对一般浓度的酸、碱、盐、多种油类和有机溶剂，海水都有较好的抵抗能力。现已广泛应用到化工防腐的多个领域，取得了明显的经济效益。正取代碳钢，不锈钢、木材、有色金属等。（3）电性能好：FRP的绝缘性能（表面电阻、体积电阻、击穿电压等）较高，且可做成防静电或导电的材料，在高频下能保持良好的介电性能，不受电磁作用，不反射电磁波，能透过微波。（4）耐瞬时超高温：有的FRP能耐3800℃以上的瞬时超高温而成为上天火箭壳体、头锥、喷管等烧蚀材料的唯一选择。我国就是为了搞“两弹一星”（原子弹、氢弹、人造卫星）才开始搞FRP的研制的。FRP导热系数低，室温下为0.3~0.4千卡/米·时·度，只有金属的1/100~1/1000，是优良的绝热材料。（5）无缺口敏感性：纤维复合材料中有大量独立的纤维，每平方厘米上的纤维少则几千根，多则上万根，从力学观点看是典型的静不定体系，不会像玻璃、金属那样出现“缺口敏感性”（一有破损迅速扩展），即使构件超载有少量纤维断裂，载荷会迅速重新分配在未破坏的纤维上。因此FRP适合制作一些要求高的构件，加飞机轮毂，直升机转子，坦克轮，防弹衣，头盔等。（6）抗疲劳性能好：疲劳破坏是材料在交变载荷作用下，由于微观裂缝的形成和扩展而造成的低应力破坏。（7）可制出透明和多种色彩的产品。（8）设计适应性强，成型工艺性状越：FRP既是一种材料，也是一种结构，可通过选用不同的材料和成型工艺最大程度地满足不同产品的不同要求。任何产物都是一分为二的，FRP不是万能的，它也有不足之处：（1）弹性模量低，FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢小10倍，因此在产品结构中常感刚性不足，易变形。可做成薄壳结构，夹层结构，或通过加入高模量碳纤维来提高FRP的钢性。（2）长期耐热性低，一般仅能在100℃以下长期使用，但通过使用高性能树脂，可使这一温度上升到200~300℃。（3）存在老化现象：可加防老剂，表面涂装等加以改善。（4）而磨性差：可加耐磨材料加以改善，如碳化硅。注：我公司的玻璃钢产品及半成品：1、SMC组合式水箱；2、SMC绝缘板；3、其它SMC部件（如电表箱，长角材、短角材、圆弧板、电源接头、绝缘套筒等）；4、各种酚醛、环氧酚醛玻璃布绝缘板；5、各种酚醛、环氧酚醛玻璃布管、棒；6、模压料、SMC料、BMC/DMC。(作者福润达公司SMC顾问岳成业)SMC模压技术讲座(二）3、玻璃钢有哪几类？由所用的树脂名称而定。有聚酯玻璃钢，环氧玻璃钢，酚醛玻璃钢，有机硅玻璃钢，聚胺酯玻璃钢等。如果用玻璃纤维去增强热塑性塑料，可称为热塑性玻璃钢（FRTP），如果用玻璃纤维去增强热固性树脂，就叫热固性玻璃钢（FRP）。目前又出现了一种不是用玻璃纤维增强的有机树脂，而是用玻璃纤维增强无机材料而制成的复合材料，叫无机玻璃钢（英文缩写FRIP）。主要特点是不燃，氧指数可达100，另外还有耐热、隔热、不锈蚀、无毒、价低等优点。4、我国及世界上FRP的发展情况如何？FRP最早出现在国际上是二十世纪四十年代初，我国从1958年开始研制，经历了以军代民，军民结合和以民为主的三个阶段。目前国防军工，宇宙开发，石油化工，交通运输，建筑造船，机电电器，环境保护，体育器械，卫生洁具等领域已形成一个初具规模的新兴工业门类。与国外相比，我国的FRP还比较落后，从产品设计水平，模具加工能力，原材料品种、质量到成型工艺水平，产品质量的稳定性等方面都有一些差距。1998年全球复合材料产量约为550万吨。其中北美占50%，欧洲占27%，亚洲占20%，其它地区3%。我国1999年FRP达到30万吨。总的来说，我国的FRP随着国民经济的发展正在不断增长，许多领域等待我们去开发，发展潜力是巨大的。5、FRP有哪些生产方法？FRP的生产方法基本上分两大类，即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分，有手糊成型，层压成型，模压成型，缠绕成型，拉挤成型，RTM（树脂传递模塑），连续成型，袋压成型等。目前世界上使用最多的FRP成型方法有手糊、喷附、模压和RTM四种。我国的FRP产品有90%是用手糊法，其它工艺有模压、缠绕和层压等。近年来，我国从国外引进了FRP各种成型工艺生产线数十条，其中从美国、英国、德国、日本等国引进了15条SMC生产线，国内自制的SMC生产线也近30条，但大多开工不足。6、模压法有哪些优点？模压法有很多种。这是指的是金属对模热压成型，此工艺是一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度压力下成型制品的一种方法，模具在模压料充满模腔之前处于非闭合状态。模压成型工艺具有生产效率高，可机械化、自动化生产，制品尺寸精确，内外表面光洁，价格低廉，多数结构复杂的制品可一次成型，不需要辅助加工（如车、铣、刨、磨、钻等），不足之处是一次性投资较高，主要是压机和模具都较昂贵，适合大批量生产。7、什么叫SMC工艺，有何特点？SMC是英文片状模塑料“sheetmouldingcompound”的缩写。这是一种夹芯的模压用原材料，芯材是短切无捻粗纱，浸渍聚酯树脂糊（含树脂，低收缩添加剂，内脱模剂，增稠剂，色浆等）上下两面用聚乙烯簿膜复盖的片状材料。厚度3mm—6mm，宽度600mm—1200mm，成卷供应。使用时，经裁剪、称重、揭去薄膜，迭层加入到已升温的模具中，加高压并保持一段时间，即可脱模获得产品。SMC工艺的特点是：(1)操作方便。整个生产过程易实现机械化、自动化，生产效率高，改善了湿法成型的作业环境和劳动条件。(2)产品的可没计性强。可通过改变组份的种类和配方，改变成型工艺来满足不同产品的不同要求。如耐腐蚀、绝缘、绝热、零收缩、柔性、低密度、高强、A级表面、抗静电等等。(3)成型流动性好。可成型结构复杂的产品，特别适合制作大型薄壳异形制品。能实现制品变厚度，带嵌件、孔洞、凸台、加强筋、螺纹等功能。(4)产品内外光洁，尺寸准确，适合制作汽车外围件，电气零部件，机械部件，防腐容器等产品。适合大规模生产，成本较低。(5)增强材料在生产与成型过程中均无损伤，长度均匀，制品强度较高，可进行轻型结构化设计，色彩艳丽。任何事物都是一分为二的，SMC工艺也有其不足之处，主要是SMC机组、压机、模具要求高投入，同时，生产技术要求较高。8、从DMC到BMC以及SMC的发展过程是怎么回事？二十世纪五十年代初，聚酯模塑料逐渐取代酚醛、脲醛等模塑料。后在英国被正式称之为聚酯料团DMC即DoughMouldingCompound的简称。DMC具有易成型、成本低、可着色，电性能好等优点。在电器领域中能制造结构复杂的零部件，从而得到广泛应用。但人们也发现DMC制品表面平滑度差，易产生裂纹，不致密，机械性能不高，加料操作处理比较困难，为了解决这些问题，人们又通过使用低收缩，低波纹度添加剂来改善制品外观及制品尺寸精度；加入增稠剂以控制粘度；调整GF含量和长度以获得较好的机械性能。在70年代国际上称这种经改进的DMC为块（散）状聚酯模塑料—BMC（英文BulrMouldingCompound的缩写）。在DMC发源地的欧洲，这种模塑料也普遍地称之为BMC。但仍有少数和国家或公司仍称之为DMC。按美国塑料工业协会（SPI）的定义“低收缩并经化学增稠了的DMC，则称为BMC”。二十世纪六十年代初，德国拜尔公司在BMC/DMC技术的基础上，研制成功SMC工艺，其原材料配方与BMC基本相同，就是生产工艺不一样，使用连续生产的SMC机组，生产效率大为提高，GF的长度和含量也得以增加，从而大幅度提高了产品强度，开拓了大面积结构复杂的产品应用市场，使FRP的模压工艺上了一个新的台阶。9、玻璃纤维是怎样生产出来的?我国目前GF的生产方法主要有两种。一是坩埚法，先把玻璃做成球，将球投入坩埚熔炉中，玻璃液从漏嘴中流出，卷绕在高速（3000m/分）转动的绕丝筒上；二是池窑法，是将玻璃材料直接投入到池窑中熔化，玻璃液经过安装在若干分道上的漏板漏咀中流出，拉丝方法同前。从每个漏嘴中拉出的是单纤维，把它们集中在一起，绕在丝筒上，叫单服纱，即原纱。玻璃纤维单丝直径可在0.5~30µ之间。SMC用无捻粗纱的单丝直径一般在13µ左右。（待续）作者福润达公司SMC事业部技术组岳成业不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料一、DMC不饱和聚酯玻璃纤维样强模塑料DMC是由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料、颜料、助剂等多种主辅料，经专用设备以特定工艺混合，加工而成。该产品具有优异的电绝缘性能，较高的机械性能，良好的耐热性、阻燃性，耐腐蚀性等。尤其具有流动性好、模塑压力低、成型时间短、模塑温度低等优良成型特性。对于模塑复杂、薄壁、大型制件，提供了最佳模塑料，耐热等级为F级。二、DMC团料应用领域该产品广泛用于电控、配电设备中的母线绝缘框，绝缘杠架接线拴，线圈骨架，绝缘子，开关底盘。其它电器的绝缘部件，耐电弧、阻燃等绝缘件，灯罩、灯架等绝缘结构件。三、使用方法1、使用DMC时，只按制品重量称取DMC，再团成团状，放入加温的钢模中。加压，经一定时间使之固化。然后脱模、修整，制成玻璃钢制品。2、DMC模压件压制条件A模塑温度140--150℃B模塑压力10-20MpaC固化时间40-60S/mm压制时物料不需预热，压制过程中可根据物料干湿流动情况适当放气。DMC团料不用时，应将包好，扎紧袋口，避免苯乙烯挥发。相关文章1、DMC简介2、DMC包装、运输、贮存注意事项3、DMC技术指标包装、运输、贮存注意事项DMC的应用十分广泛，但包装、运输、贮存等一个个小细节真的不容忽视，否则会对DMC的使用造成一定的影响。那么，包装、运输、贮存DMC应注意哪些问题呢？请见下面的几点提示，或许对您会有所帮助。1、DMC团料的包装，是将不大于30kg的产品，装入复合薄膜中，扎紧袋口，密封好。外包装上应标明产品名称、型号、重量、批