SMC片状模压料生产实用工艺.pdf

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1、实用标准文案 精彩文档 SMC 片状模压料生产工艺 发布时间： 2007-10-14 作者：宁波恒力液压 热固性模压成型是将一定量的模压料加入预热的模具内，经加热加压固化成型塑料制品的方法。 其基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。 在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 模压成型工艺主要分为压制前的准备和压制两个阶段，其工艺流程见图31 模压料的制备 一、模压料制备方法 模压预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的混 和物，是制造复合材料的中间材料。

2、以下对一些常用的模压料的制备方法进行介绍。（一）胶布生产技术 胶布（浸渍玻璃布）广泛应用于制造层压板材、模压及卷制管材等各种制品。用于胶布生产的玻 璃布主要是各种类型的加捻布，而树脂一般为酚醛树脂、环氧树脂等。 胶布的制备过程为连续过程：将表面处理过的玻璃布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量 的树脂，经过烘干装置，去除挥发物质，并使部分树脂由A阶段转入 B阶段（预固化），然后收卷。 浸渍胶布的质量是保证模压制品质量的关键环节。因此，选择合乎产品要求的树脂和玻璃布、合 理的浸渍设备和浸渍工艺是十分重要的。 1. 玻璃布的浸渍技术 浸渍技术有两种，一种为双面上胶技术，另一种为单面上胶。常用工艺

3、为双面上胶工艺。浸渍工 艺要求为必须使玻璃布充分浸渍，以使玻璃纤维表面均匀浸渍树脂。同时，还要保证胶布达到含胶量的指 标。影响胶布质量的主要因素是胶液浓度、胶液粘度和浸渍时间。另外，浸渍过程中玻璃布的张力和刮胶 也对浸胶有一定影响。 (1) 胶液浓度 胶液浓度是指树脂在溶液中的含量。浓度的大小直接影响树脂对玻璃布的渗透能力和玻璃布表面粘 合的树脂量。另一方面，胶槽内胶液浓度是否均匀，也是影响胶布含胶量是否均匀的一个重要因素。 实际生产中， 通过测定密度的方法来控制胶液浓度。为了保证玻璃布上胶均匀，首先应在胶槽外部 配好一定浓度的胶液。 实用标准文案 精彩文档 需要注意的是， 胶液的浓度与密度的

4、关系受温度的影响。所以在实际生产中，需要根据环境调节确 定树脂的密度。 (2) 胶液的粘度 胶液的粘度直接影响到胶液对玻璃布的浸渍能力和玻璃布表面胶液的厚度。胶液的粘度过大， 玻璃 布不易被胶液浸透，粘度过小，则玻璃布表面挂不上胶。一般用胶液的浓度和温度来控制胶液的粘度。 (3) 胶液的浸渍时间 玻璃布的浸渍时间是指玻璃布在胶液中通过的时间。浸渍时间的长短主要以玻璃布是否被胶液浸透 为依据。浸渍时间一般在15S-45S 范围内。增加浸渍时间对制品的性能无明显影响。浸渍时间取决于胶液 的浓度、温度和胶布的含胶量。 (4) 布的张力和刮胶的作用 为得到质量好的胶布，除了控制上述三个工艺参数外，还必

5、须控制运行过程中的张力和刮胶方式。 运行过程中玻璃布的张力大小，需根据玻璃布的规格和特性而定。如张力不均衡，一方面会造成上胶量不 均，另一方面布进入烘箱后会出现倾斜或横向弯曲过大，使树脂的流动产生方向性。 2. 胶布的干燥 玻璃布经过浸胶后，必须进行干燥处理，去除溶剂、水分及挥发物，同时使少量树脂聚合。 (1) 干燥设备 一般采用烘箱干燥。烘箱分为立式和卧式两种。 卧式上胶机 （图 3.2 ）通常适用于牵引强度差的材料。该机长度较长， 占地面积大。 立式上胶机 （图 3. 3) 一般用浸渍牵引强度好的材料。该机占地面积小，但需要较高的厂房。 (2) 干燥工艺 干燥过程包括去除玻璃布中的挥发物以

6、及将少量树脂由A阶段转化到B阶段的过程。 烘箱的温度控制 为了能够充分将胶布上的挥发性物质气化扩散到空气中，同时使部分树脂缓慢而均匀的由A阶段转 化到 B阶段，烘箱中的温度应由低到高。 实用标准文案 精彩文档 卧式上胶机的烘箱内部温度大致分为三段。胶布进口为第一段，此段温度较低，通常为90-100； 烘箱中部为第二段，是整个烘箱内温度最高的区域，通常为120-150 ；胶布出口为第三段，温度较第一 段低，通常低于100。立式上胶机的烘箱内部温度也分为三段。胶布进口为第一段，通常为30-60 ；中 部为 60-80 ；顶部为85-135。 烘箱内的温度不宜过高，温度过高会导致树脂的聚合速率加快，

7、这样一方面难以控制胶布指标，另 一方面往往导致表面气化过急，而使表面产生小泡，影响制品的质量。温度也不宜过低，温度过低将导致 设备的生产能力降低。具体的温度高低主要由树脂体系的种类和生产过程中的实际情况而定。 干燥时间 胶布的干燥时间是保证胶布质量的另外一个重要工艺参数。胶布的干燥时间取决于干燥温度、干燥 过程中布面的风速、所用树脂体系的种类等。 短纤维预浸料生产技术 1. 短纤维预浸料的典型配方 根据不同的使用要求，短纤维模压料的配方也不同。几种典型配方如下： 配方 1： 环氧 634：酚醛 6166：4 MoS2为树脂总量的4 丙酮为树脂总量的100 纤维占模压料总量的60% 混料顺序 M

8、oS2溶于丙酮，再倒入树脂液中，充分搅拌再进行浸胶。 配方 2： 环氧 648 树脂 NA 酸酐加入量为树脂质量的80 二甲基苯胺加入量为树脂质量的1 丙酮加入量为树脂质量的100 纤维占模压料总量的60% 混料顺序 树脂加热升温到130后，加入NA酸酐充分搅拌，当温度回升到120时滴加二甲基苯胺，并在 120-130 下反应 6min 后倒入丙酮，充分搅拌，冷却后待用。 配方 3: 酚醛 616 树脂 KH-550 加入量为纯树脂质量的1 酒精加入量使树脂百分浓度为50土 3 纤维为模压料总量的60 KH-550 用迁移法直接加入树脂中充分搅拌待用。 配方 4： 镁酚醛树脂 油溶黑（颜料）加

9、入量为树脂量的4-5 酒精加入量使树脂溶液相对密度在1.0 范围内 纤维为模压料总量的55一 60 先将油溶黑溶于酒精，再倒入树脂液中。 配方 5: 实用标准文案 精彩文档 镁酚醛树脂 聚乙烯醇缩丁醛加入量为镁酚醛树脂（固）的100% 酒精加入量使树脂溶液相对密度在1.0 范围内 油酸加入量为酚醛树脂的2一 2.5 纤维为模压料总量的60 聚乙烯醇缩丁醛溶于酒精中，再混入镁酚醛树脂液中。 2、短纤维预浸料的制备 短纤维预浸料的制备一般有二种：预混法、 预浸法。这两种方法又可根据具体要求条件的不同分为 手工法和机械法。本文对上述二种方法进行简要介绍。 (1) 手工预混法 这种方法不需用任何特殊设

10、备，操作简单，易适应要求的变化，多用于小型研制用料的制备。以下 以氨酚醛一玻璃纤维一KH-550 模压料的手工制备为例，说明手工预混法的工艺过程。 其操作顺序： 将玻璃纤维剪切成15-30mm长的短切纤维； 用热处理法除去玻璃纤维表面之石蜡乳剂型浸润剂，使其残油量0.3 ； 将氨酚醛树脂配成（50 士 3)的工业酒精溶液，按比例（纯树脂重量的1）滴入 KH550 ，搅拌 均匀后待用； 将配好的树脂溶液按纤维：树脂=60: 40 （质量）之比例准确称量，并与短切纤维用手工均匀混 合； 用手工撕松混合料，并均匀铺放于钢丝网屏上； 在（ 80 土 1) 的条件下，烘干50min; 经烘干的预混料放在

11、塑料袋中封存待用。 (2) 批机械预混法这一方法所用的主要设备有捏合机和撕松机。捏合机的作用是将树脂系统与纤维系统充 分混合均匀。混合桨一般都采用Z 桨式结构。在捏合过程中主要控制捏合时间和树脂系统的粘度这两个主 要参数，有时在混科室结构中装有加冷热水的夹套，以实现混和温度的控制。混合时间愈长，纤维强度损 失愈大，在有些树脂系统中，过长的捏合时间还会导致明显的热效应产生。混合时间过短，树脂与纤维混 合不均匀。树脂粘度控制不当，也影响树脂对纤维的均匀浸润及渗透速度，而且也会对纤维强度带来一定 的影响。 以下以镁酚醛一短玻璃纤维（开刀丝）模压料为例说明批机械混合法的工艺过程，其操作程序是： 玻璃纤

12、维疏松后，在180下处理 40-60min ； 将烘后的纤维切成30-50mm的短切纤维； 用工业酒精调配树脂粘度，控制相对密度1.0 左右； 按纤维：树脂 =55: 45 （质量比）的比例准确称量树脂和纤维，并将树脂溶液和短切纤维放入捏 合机混合 入捏合机中充分混合，至无白丝裸露为止。 捏合后的预混料，逐渐加入撕松机中撕松； 将撕松后的预混料均匀铺放在清洁的金属网屏上，铺层不宜过厚； 预混料经晾置后，在80的烘房中烘干20-30min; 将烘干后的模压料，放人塑料袋中封存待用。 (3) 短纤维模压料的连续预混法氨酚醛型短切玻璃纤维模压料的连续生产工艺流程见图34 实用标准文案 精彩文档 混料

13、过程的操作程序是： 将胶液用齿轮泵从釜内打入重量计量器，计量后放入捏合机内。 把风丝分离器活动罩移至捏合机上， 使捏合机与风丝分离器连通。启动风丝分离器上排风器、蓬松机及切丝机。计量过的玻璃纤维在切丝机上 切断，由蓬松机把玻璃纤维逐渐送入捏合机，约2-3min 后开动捏合机进行捏合，待切丝完毕即停止切丝 机、蓬松机，倒开风丝分离器上的排风器片刻，使附在风丝分离器网上的玻璃纤维下落后，再顺开排风器， 移开活动罩， 采用正转与反转的方法继续捏合6-8min 。开动捏合机升降阀使其倾斜70 度-80 度出料， 料经 撕松后由人工均匀地将料摊放在输送带上，进入烘干炉预烘和烘干。一般烘干条件是： 预烘工

14、艺 90-105 （上层） 15-25min 烘干工艺 100-120（中层） 15 min 80-90 （下层） 15min 烘干后的模压料由皮带运输机送人料斗，由螺旋式装料机包装入袋。在模压料连续生产工艺所用的 主要设备中， 捏合机与撕松机结构与批预混法中所有的设备基本相同，而切割 - 蓬松系统和装料系统是其独 有的（图 3.5) ，切割 - 蓬松系统由冲床式切丝机、卧式蓬松机和风丝分离器三部分组成。当蓬松机工作时， 传动轴上的风机叶片4 就产生一定风压，使蓬松机进料口6 形成一个负压，经切丝机1 切断的玻璃纤维就 被吸入蓬松机内，并在传动齿、离心力和风力的作用下分散蓬松。蓬松机不断工作产

15、生风压把蓬松的玻璃 纤维吹出蓬松机， 经过风管 8 进入风丝分离器。蓬松的玻璃纤维进入分离器后，粉尘通过分离器丝网10 由 排风机 11 抽出。由于排风机排风量和蓬松机产生的风量基本相平衡，因而在整个分离器系统中形成常压， 玻璃纤维靠自重， 通过移动风斗12 沉降在捏合机14内。然后在捏合机内与胶液混合均匀，完成切割 - 蓬松 浸胶过程。 实用标准文案 精彩文档 短纤维模压料的连续化生产系统所用设备简单、效率高；制造方便，产品质量提高，劳动强度低。 由于整个工艺过程是在一封闭系统内进行，从而大大改善了劳动条件和环境。但在操作过程中，对每一步 骤都必须严格控制与细心管理，以防止局部故障而造成生产

16、线的停顿。 （4）预浸法 预浸法除手工预浸法之外，一般都采用连续无捻粗纱。由于在备料过程中，纤维不像在预混法那 样受到捏合和蓬松、撕松过程的强力搅动，因而纤维的原始强度不会有严重的损失，而且这种方法制成的 预浸料体积小，使用方便，纤维取向性好，便于定向铺设压制成型。该法的机械一化程度较高，操简单， 劳动强度小， 设备简单， 便于制造， 可连续化生产； 但日产量比预混法小，而且只适用于连续纤维制品（如 无捻粗纱）。 为了有利于树脂对纤维束的快速渗透和纤维束之间在成型时的互溶性，对粗纱制品有特殊的要求， 并且结带性要小。预浸法分手工预浸法和机械预浸法两种类型。 手工预浸法 以环氧酚醛 - 玻璃纤维

17、模压料的手工预浸法为例，操作程序是：按环氧：酚醛为6: 4 的质量比，分 别称量树脂后进行混合，并用丙酮稀释树脂，使树脂溶液的相对密度在1.00-1.025范围内；将纤维剪切成 定长纤维（一般为600800mm 左右），并进行分束；按树脂：纤维40：60（质量比）分别称重，并将纤 维在树脂胶液中预浸渍，然后使经浸渍的纤维在一对简易刮胶辊之间，人工牵引；在预浸过程中，需经常 调节树脂溶液的粘度，并保证按比例称量的纤维和树脂同时耗尽；预浸料在 80烘箱中烘干20-40min ；将 烘干的预浸料剪切成所需长度，并在塑料袋中封存，或在使用前取出预浸料再进行切割； 机械预浸法 该法所采用的设备有纤维预浸

18、渍机和预浸料切割机。预浸渍机的结构示意图见图3. 6 。玻璃纤维 预浸料的工艺流程是：纤维从纱架导出，经集束环进胶槽浸渍；纤维经树脂浸渍后，通过刮胶辊进入第1、 2 级烘箱烘干经烘干的预混料由牵引辊引出；采用冲床式物料切割机切割引出的浸料。整个过程中，需要 控制的主要参数有树脂溶液比重，烘箱各级温度及牵引速度等。 实用标准文案 精彩文档 1- 纱架 2- 纱筒 3- 瓷扣 1（集束环） 4- 瓷扣 1（集束环） 5- 浸胶槽 6- 张力辊 7- 浸胶辊 8- 括胶辊 9-张力轮 10- 烘箱 11- 温度控制仪 12- 电热管 13- 牵引张力辊 14- 牵引机主动辊 15- 压力辊 16-

19、压力辊调 整器 17- 牵引机链轮 18 切割机偏心轮 19- 切割刀具 20- 电动机 21- 切割机支架 22- 烘箱支架 23- 浸胶机 支架 图 36 预渍机的结构示意图 3、短纤维预浸料制备过程中的主要控制的因素 在不同的备料工艺方法中，所需控制的参数都有所不同，而且由于备料工艺的复杂程度各不相同， 因而很难对每一备料工艺法的每步过程的每一控制因素作一详细讨论，因而在此仅提出几个主要的因素加 以简要的讨论。 (1) 树脂溶液的粘度 在配制树脂溶液时，除了正确的配料计算和称量外，为使树脂能在纤维间均匀快速地渗透与附着， 一般需在树脂中加入适量的溶剂来调节树脂溶液的粘度。这一点无论在预混

20、法、预浸法和浸毡法中都是十 分重要的。 树脂溶液粘度的降低，有利于树脂对纤维的渗透和减少纤维强度的损失。但若粘度过低，在预混过程中反 而会导致纤维的离析，影响树脂对纤维的附着，从而影响模压料质量指标的控制。由于粘度与比重有一定 的关系，粘皮的测定又不如比重的测定简单易行，因此，在生产过程中，往往用相对密度做为粘度的控制 指标，如酚醛预混料中，树脂溶液的相对密度控制在100-1.025 范围。 (2) 纤维的短切长度 在预混法生产模压料时，玻璃纤维不应切得过长，否则会导致物料缠结，不易撕松和烘干。但也不 宜过短，过短会引起模压制品机械性能下降。通常，采用机械预混法时纤维切割长度为(30 土 5)

21、 mm, 采用 手工预混法时纤维切割长度为(40 土 5) mm. (3) 浸渍时间 在确保纤维均匀渗透的情况下，浸渍时间应尽可能缩短。尤其在预混料制备过程中，过长的捏合时 间会损失纤维的原始强度，溶剂过多的挥发也会增加撕松工序的困难。 (4) 烘干条件 模压料烘干的目的主要是去除溶剂等挥发分，使树脂部分由A阶向 B阶转化。 因此烘干条件直接 影响模压料的质量优劣，而烘干温度的确定主要取决于模压料的类别，更确切的说是取决于所用树脂的固 化性能。在预混料烘干时，料层要铺放均匀，且料层不宜过厚。 (5) 其他 在预浸料制备过程中，除了控制上述几个主要因素外还需注意刮胶辊的位置、捏合机桨叶的型式、

22、桨叶与捏合器壁的间隙撕松机的结构、速度，牵引速度及纤维张力等因素，以确保其质量的有效控制。 SMC 片材制造技术 SMC的生产工艺流程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降、浸渍、稠化等过程。树脂糊 实用标准文案 精彩文档 的各组分在涂敷到制片机组承受膜上之前，必须预先进行严格的计量和充分的混和，以一种糊状混和物的 形式付诸使用为保证沉降均匀性，在切割机上粗纱的间隔应保持一定的距离，一般为 25mm 。在制片机组中， 浸渍、脱泡和压实的主要作用是使树脂浸透纤维、驱赶气泡和使片状模塑料压紧成均一厚度。当片料通过 浸渍区后，用收卷装置将其卷成一定质量的卷。SMC 生产工艺流程和SMC 机组如图

23、3. 7 所示。工艺流程主 要包括树脂糊制备、上糊、浸渍、稠化等过程。 1- 无捻粗纱 2- 下薄膜 3- 展平辊 4- 切割器 5- 下刮糊板 6- 上刮糊板 7- 展平辊 8- 上薄膜 9- 机架 10- 导向辊 11- 浸渍辊 12- 牵引辊 13- 传动装置 14- 收卷装置 图 3.7 SMC机组示意图 SMC 片材的制备 SMC 片材的制备主要由如下几个部分组成： (1) 树脂糊制备及上糊过程 树脂糊的制备方法有3 种。 批混合法此法是把增稠剂以外的各种材料按比例加入反应釜中，以一种糊状混合物的形式使 用。在上 SMC 机组前加入增稠剂。增稠剂加入后，通常在30分钟内使用完。 批混

24、合连续混合法该工艺的特点是用两个混料釜系统混和。一个装不饱和聚酯树脂、低收缩 添加剂、引发剂、脱模剂和填料，另外一个釜里装载体树脂、着色剂、增稠剂。生产时，用计量泵通过混 合器进行混合。 连续混合法配方中的所有液体或固体的计量、运输、混合全部实现机械机械化和自动化。此系 统装置 投资费用大，适合连续大批量生产。 (2) 浸渍过程 浸渍过程的目的是使树脂浸透纤维、驱赶气泡、使片材压紧。为此，SMC 机组中排列了各种类型的 辊（光辊、槽辊、穿刺辊及螺旋辊等）。当片材从这些辊的上部、下部及周围经过时，因受到弯曲延伸作 用而实现浸渍。 (3) 增稠过程与存放过程 当 SMC 片材收卷完成后， 一般要经

25、过一定的增稠时间后才能使用。如 SMC 片材在室温下存放，大约 需要 1-2 周。在 40稠化需要48 小时。 目前也有在SMC 机组上增设增稠区域或采用一些新型的增稠剂，SMC 制备成片材后即可进行压制。 片材的储存期与储存状态和条件有关。环境温度对 SMC 片材的储存期有明显的影响。以英国的 SCOTT BARD 公司生产的片材为例，它在15以下的储存期为3 个月；在 2-3的储存期为6 个月。片材的储存期 也与配方有关。 如配方中加入阻聚剂，储存期就会长一些。 实用标准文案 精彩文档 BMC 料生产技术 BMC （团状模塑料）是由不饱和聚酯树脂、短切纤维、填料、颜料、固化剂和增稠剂等混合

26、而成的 一种油灰状成型材料，在仅足以产生流动和压紧材料的压力下就可模压，且没有副产物产生。加入增稠剂 使模塑料的流动性更好，同时改善了聚酯制品的外观。 BMC在生产过程中，关键要控制两个主要因素：一是系统的粘度和混合时间，这可以确保有关组分 的充分润湿并均匀分散。二是确保增强材料在混合过程中尽可能少的发生离析现象，以免使模塑料的强度 明显下降。 BMC 的批生产工艺流程见图3.8. 在捏合机中，各组分的混合顺序大多数分两步完成。首先将树脂、颜料、引发剂及可能加入的部分 填料充分混合，然后将树脂糊倒入捏合机中，加入余下的填料和增强材料。在增强材料加入之前，混合时 间不能太长，而当增强材料加入后，

27、混合时间只需要保证增强材料均匀分布即可。下面例举BMC 的典型混 合程序。 BMC 的混合程序： 1BMC 的混合程序 在捏合机中，各部分的混合分两步进行。首先将树脂、颜料、引发剂及填料充分混合，然后加入增 强材料。在增强材料加入之前，混合时间不能太长，混合强度不能太大。而加入增强材料后，混合时向仅 需要保证其均匀分布即可。 典型的混合程序 (1) 在同一容器中，将引发剂、氧化镁、填料加入到已混合好的树脂中，搅拌或混合10 分钟； (2) 将树脂糊倒入混合器中； 实用标准文案 精彩文档 (3) 加入增强材料并混合尽可能短的时间，一般捏合5-7min; (4) 挤压或按需要保持松散状态； (5)

28、 为充分发挥增稠效应，物料允许增稠24 小时后再使用。 2. 混料工艺中的影响因素 混料工艺的影响因素很多。如树脂糊体系的组成和粘度、增强材料的类型和长度、混合器类型、 混合工序、混合温度、混合时间等均可影响到混料工艺。 (1) 树脂体系的粘度 树脂体系的粘度应控制在一定范围内，以使其对增强材料的离析倾向的影响最小。就成型过程而言， 为防止因某一种组分优先流动而导致产品产生孔穴和不均匀现象，树脂糊体系应具有较高的粘度。但是对 混合过程而言，过高的粘度会造成制品的浸渍效果变差，影响其力学性能。 (2) 增强材料 常用的增强材料为玻璃纤维增强材料。玻璃纤维具有较高的机械强度和低的吸水率，但是在混合

29、过 程中容易产生纤维离析的现象。为减少此种倾向，混合器的桨- 壁间隙至少不低于6. 4mm。 纤维的类型对制品的性能也具有很大的影响。高集束性纤维在混合过程中保持高的集束性，并且制 备的预混料的拉伸强度尤其是熔接痕处的拉伸强度比普通纤维提高50% 。中集束性纤维在混合过程中的损 伤少，但制品的成型工艺性能及表面性能差。 (3) 混合温度 热混合可以改善混合工艺，提高制品强度。在热混合过程中，所有的组分都是温热的。树脂和填料 的温度在 49-54 。玻璃纤维的预热温度为66，并且少量分批加入混合器中。这样制备的预混料与室温 混合的预混料相比，弯曲强度、压缩强度、弯曲模量、拉伸强度都有一定程度的提

30、高。同时，制品的表面 质量得到了提高。 (4) 混合时间 混合时间对制品的机械性能有明显的影响。增加混合时间将会降低制品的机械性能。如对纤维含量 为 35% 的高集束纤维进行热分散时，混合时间由5 分钟延长到8 分钟、 13 分钟、 30 分钟时，制品的弯曲强 度分别从原来的113MPa降低到 113MPa 、83. 3MPa、65MPa 。 (5) 加料顺序 混合时各组分的加入顺序和每次加料后的混合时间非常重要。加料不能太快以免混合不均匀，也不 能太慢，以免引起纤维和材料的破坏，从而降低材料的强度。混合也不能过早的停止，以免混合物中存在 未浸渍的纤维，从而影响制品的表面质量。玻璃纤维一般在其

31、他成分混合好后才均匀而缓慢的加入，而不 是同时加入混合器中。较好的方法是采用机械供给器，使玻璃纤维均匀的分布在混和器的整个区域内。 热塑性片材制造技术 热塑性片材的生产方法分为干法成型和湿法成型两种。 1 干法生产工艺 干法成型是将增强材料预热，然后与挤出机挤出的热塑性树脂薄膜层和，双带压机热压浸渍、热固 结、冷却、切割成所需规格的片材既是供模压（或冲压）的半成品。当热塑性树脂从挤出机挤出时，预热 的增强纤维从两侧和树脂接触，之后在双带压机内热压、浸渍、热固化。其工艺流程和所用设备如图3. 9 所示。干法生产热塑性片材的树脂有聚丙烯、尼龙、聚氯乙烯等，但用量最多的还是聚丙烯。增强材料有 连续纤

32、维毡、短切纤维毡、针织纤维毡等。根据要求，片材里的增强纤维可以是一层或多层（最多6 层）。 纤维毡里的纤维长度可按 需要选取，毡的厚度变化范围也比较大。 实用标准文案 精彩文档 2. 湿法成型工艺 湿法生产热塑性片材的过程是将粉末状树脂和短切纤维在搅拌器内加水或泡沫悬浮剂搅拌成均匀 的悬浮料浆，用泵输送到细密的传送网带上，经真空减压脱水，形成湿毡再经干燥，收卷切断成干毡卷， 其厚度为 1. 5-4mm。湿法成型的片材采用的增强材料是中等长度（5-50mm ）的短切纤维。要求纤维长度适 中，太短片材的机械性能比较低，太长则纤维很难在悬浮体系中分散均匀。选用的基体材料为粉末状热塑 性树脂，其颗粒直

33、径通常为100-400um，有的可达800um 。湿法生产热塑性片材的工艺如图3.10 所示。首 先将纤维、粉末热塑性树脂和 悬浮助剂加入水中，借助于悬浮助剂和搅拌作用将密度差较大的纤维和树脂微粒均匀分散在水介质中，使 纤维呈单丝分散，树脂达到单粒分散。再将这种均匀的悬浮液通过流浆箱和成形网，从悬浮液中将水滤出 后形成湿片，再经过干燥、粘结、压轧成为增强热塑性塑料片材。该片材的形式有两种：毡状片材和刚性 片材（也叫板材），板材是片材通过固结制成的。将前者固结为后者的最有效的方法是采用双带压机压制。 实用标准文案 精彩文档 湿法生产的工艺特点是纤维和树脂分布均匀，纤维含量可达到20%-70%,

34、产品厚度可达1. 27-6. 35mm ，此法可用多种纤维，如玻璃纤维、碳纤维、纤维等。 湿法成型片材的缺点是不能采用连续纤维，增强材料不能随意铺设（如想在某个方面加强等）；生 产过程有污水排放。 3. 其他制造增强热塑性塑料片材的方法 (1) 流态化床法 首先将一定粒度的粉末树脂放在容器中的多孔床上，再通入空气使粉末树脂流态化。然后使分散的 实用标准文案 精彩文档 纤维从容器中通过，于是玻璃纤维周围附着粉末树脂。附着树脂的玻璃纤维通过切断器被切割器切成定长， 降落到输送网带上，通过热轧区（被加热和辊压）和冷却区后制成增强热塑性塑料片材（见图4. 11 ）。 加热区采用电加热或者远红外加热；冷

35、却区采用风冷；输送带和热轧带、冷轧带均为高强度的耐热材料制 备而成，一般为不锈钢带和玻璃布增强聚四氟乙烯带。 上述工艺中使用的纤维在粉末树脂熔融温度下应具有热稳定性。这类纤维有玻璃纤维、碳纤维、 碳化硅纤维、硼纤维等。单丝直径为1-50um, 长度为 5-150mm 。若长度小于0.5mm ，增强效果不好：若长度 大于 500mm, 纤维分布不均匀、适用的粉末热塑性树脂有：PE 、PP 、PVC 、PS、PA、PBT、PC 、PPO 、PEEK及 其共聚物和改性聚合物。 (2) 静电吸附法 首先将热塑性树脂制成薄膜，使薄膜带静电， 当带静电的树脂薄膜通过短切纤维槽时，纤维被吸附 在薄膜上。然后

36、，将上述纤维层合、热压成增强热塑性塑料片材（见图3-12) 。在图 3. 12 中，“ 1”为热 塑性树脂薄膜，树脂类型为：PE, PP, PVC; PS, PA, PBT, PC, PPO, PEEK及其共聚物和改性聚合物。“2” 为静电摩擦辊；“3”为高压静电发生器，电压为10-70KV；“ 4”为长度为3-50mm的中长纤维；“5”是 己吸附有玻璃纤维的树脂薄膜卷材；“6”为热轧区“ 7”为冷却区；“ 7”右边为切割器，将连续的板状片 材切割成需要的尺寸。在热轧层合时，上下表面应各加一层（或两层）没有吸附纤维的纯树脂薄膜，以改 善片材的表面状态。片材的厚度为0.2-6mm。玻璃纤维含量为

37、5-80 （质量）。控制片材纤维含量的方法 有：调节电压、或选择树脂薄膜的厚度、图3. 13给出了对于不同厚度聚丙烯薄膜、玻璃纤维含量和电压 之间的关系。从图中可以看出，当薄膜厚度一定时，如350um 、130um 、80um 、30um ，随着电压的增大，玻 璃纤维含量增加：当电压一定时，薄膜约薄玻璃纤维含量越高。 实用标准文案 精彩文档 实用标准文案 精彩文档 模压料的质量指标和控制方法 胶布的质量指标通常有含胶量、挥发分含量、 可溶性树脂含量及流动性。在实际生产中可根据实际 需要测定其中各项指标。 1、含胶量及控制方法 胶布的含胶量是指胶布中所含树脂质量占胶布总质量的百分比。其 数学表达

38、式如下： X1（ W1一 W2 ） W1 X 100 式中： X1一胶布的含胶量， W1 一胶布的质量， g W2 一坯布的质量， g 玻璃布含胶量的多少取决于胶布的使用要求。不同用途的胶布其含胶量的要求不同。胶布含胶量的 多少对制品的物理性能、力学性能、电性能及化学稳定性和耐老化性能都有直接影响。因此，胶布的含胶 量要根据胶布的使用要求定。通常层压板用胶布含胶量控制在30%-40。 在实际生产中，胶布含胶量控制方法是：调整树脂胶液粘度：调整胶布的浸胶时间；调节胶辊的间 距。三种方法中，主要是调节胶辊间距，这是控制玻璃布含胶量最重要的环节。间距越大，则胶布含胶量 实用标准文案 精彩文档 越高；

39、反之则胶布含胶量越低。 2可溶性树脂含量及其控制方法 胶布中可溶性树脂含量是指胶布中可溶性树脂质量占整体胶布中所含树脂质量的百分比，其数学表 达式如下： X2（ W1-W3 ）（ W1 -W2 ）X 100 X2 一可溶性树脂含量， W1 一胶布的质量， g W2 一坯布的质量， g W3 一溶解后胶布的质量，g 可溶性树脂含量的多少，取决于胶布的使用要求，不同使用要求的胶布，其可溶性树脂含量不同。 如卷管用胶布， 可溶性树脂含量一般在95% 以上，而层压板用胶布， 可溶性树脂含量一般在70-95之间。 通常可溶性树脂是通过控制烘干温度和时间来调整。一般是烘干温度高，烘干时间长， 则可溶性树

40、脂含量降低，反之则升高。 3挥发份含量及其控制方法 胶布的挥发份是指胶布中可挥发的物质（水溶剂、低分子物等）占胶布总量的百分比。根据挥发份 的多少，可以判断出胶布的干燥，受潮及流动性的大小。其数学表达式如下： X3=（W1-W4 ） W1X100 X3 一胶布的挥发分含量， W1 一胶布的质量， g W4 一烘干后胶布的质量，g 胶布中挥发份含量必须严格控制，否则高温成型时，挥发份含量过高，往往容易产生气泡，另外挥 发份过多易残留在制品中，对制品的电性能不利。通常卷管用胶布挥发分含量控制在1.5 -3 范围。而 挥发份含量的多少通过调整烘干温度和时间来实现。 4. 流动度及其控制方法 流动度是

41、胶布中含胶量、可溶性树脂含量、 挥发分含量三项指标的综合反映。它表示树脂在固化时 的流动性能。 流动度测定方法：将76mm*76mm 的正方形胶布（或直径为76mm的圆形胶布）试样，取12 层叠在一 起，放入预先加热的175cm的不锈钢板中，加压（6.0-7.0MPa ；加温 150-160），保温3-5min 至不流胶 为止，取出试样测量各边流胶量最大长度，然后取平均值（用毫米表示）。 流动度的测量方法适用于板材的层压工艺。胶布的流动度一般控制在20mm-30mm 之间。同时随树脂 类型、环境温度适当调节。 短纤维模压预浸料的质量控制 预浸料的质量指标有三项：树脂含量、 挥发物含量及不溶性树

42、脂含量。几种有代表性的模压料质量 指标见表 3.1 。模压料质量对其模塑特性及模压制品性能有极大的影响，因此必须对生产过程中原材料及 各工艺的工艺条件严格控制，主要控制下列各项： 实用标准文案 精彩文档 片状模压料（ Sheet Molding Compound, SMC ）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖聚 乙烯薄膜而制成的一类片状模压料，属于预浸毡料范围。是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。 SMC 是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混 合成树脂糊浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料。

43、SMC 作为一种发展迅猛的新型模压料，具有许多特点：重现性好，不受操作者和外界条件的影响；操 作处理方便；操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；流动性好，可成型异形制品；模压工艺对温 度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；纤维长度4050mm ，质量均匀性好， 适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品；所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更 为理想；生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低。 SMC 作为一种新型材料，根据具体用途和要求的不同又发展出一系列新品种，如BMC 、TMC 、HNC 、XMC 等。团状模压料（Bulk Moldin

44、g Compound, BMC） 其组成与 SMC 极为相似，是一种改进型的预混团状模 压料，可用于模压和挤出成型。两者的区别仅在于材料形态和制作工艺上。BMC 中纤维含量较低，纤维长 度较短，约 618mm ，填料含料较大，因而BMC 制品的强度比SMC 制品的强度低， BMC 比较适合于压制小型 制品，而 SMC 适合于大型薄壁制品。厚片状模压料（Thick Molding Compound, TMC） 其组成和制作与 SMC 相似，厚达50mm 。由于 TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻璃纤维的浸润性。此外， 该材料还可以采用注射和传递成型。高强度模压料（Hight Mol

45、ding Compound, HMC） 和高强度片状模 压料 XMC 主要用于制造汽车部件。HMC 中不加或少加填料，采用短切玻璃纤维，纤维含量为65% 左右，玻璃 纤维定向分布，具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是SMC 制品强度的3 倍。 XMC 用定向连续纤 维，纤维含量达70% 80% ，不含填料。ZMC ZMC 是一种模塑成型技术，ZMC 三个字母并无实际含义，而 是包含模塑料、注射模塑机械和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标，又具有优良的外观和 很高的生产效率，综合了SMC 和 BMC 的优点，获得了较快的发展。 1、 SMC的原材料 SMC 的原材料由合成树脂、

46、增强材料和辅助材料三大类组成。 （1）合成树脂合成树脂为不饱和聚酯树脂，不同的不饱和树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品 性能、收缩率、表面状态均有直接的影响。SMC 对不饱和聚酯树脂有以下要求：粘度低，对玻璃纤维浸 润性能好；同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；固化迅速，生产周期短，效率高；固化物 实用标准文案 精彩文档 有足够的热态强度，便于制品的热脱模；固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；较低的 收缩率。（2）增强材料增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝。在不饱和聚酯树脂模塑料中，用于SMC 的 增强材料目前只有短切玻璃纤维毡，而用于预混料的增强材料比较多，有短切玻璃纤维，

47、石棉纤维、麻和 其它各种有机纤维。在SMC 中，玻璃纤维含量可在5% 50% 之间调节。 （3）辅助材料辅助材料包括固化剂（引发剂）、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、 填料和交联剂。 2、SMC 的制备工艺 SMC 生产的工艺流程主要包括树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸渍、树脂稠化等过程，其工 艺流程如下：（1）树脂糊的制备及上糊操作树脂糊的制备有两种方法- 间歇法和连续法。间歇法程序如 下：将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；将引发剂倒入配料釜中，与树脂和苯乙烯 混匀；在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；在配方所列各 组分分

48、散为止，停止搅拌，静置待用。连续法是将SMC 配方中的树脂糊分为两部分，即增稠剂、脱模剂、 部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入SMC 机组上设置的相应贮料 容器内，在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀后输送到SMC 机组的上糊区，再涂布到 聚乙烯薄膜上。 （2）浸渍和压实经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切 玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承 载薄膜相叠合，然后进入由一系列错落排列的锟阵中，在张力和辊的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和 短切玻璃纤维紧紧压在一起，经过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均 匀的连续 SMC 片料。