模压成型工艺PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课件,4.1,概述,第四章 模压成型,4,、模压成型工艺,4.1,概述,定义,将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。,加热加压的作用,使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。,课件,第四章 模压成型,4.1,概述,电机冲压模具,模压成型设备,汽车冲压模具,塑料椅模具,课件,第四章 模压成型,4.1,概述,数控模式水泥彩瓦成型机,课件,4.1,概述,第四章 模压成型,模压工艺利用树脂固化反应中各阶段的特性实现制品成型,“,粘流阶段,”：当模压料在模具内被加热到一定的温度时，树脂受热熔化成为粘流状态，在压力作用下粘裹着纤维一道流动，直至充满模腔。,“,硬固阶段,”：继续提高温度，树脂发生交联，分子量增大，流动性很快降低，表现为一定的弹性，最后失去流动性，树脂成为不溶不熔的体型结构。,课件,4.1,概述,第四章 模压成型,优点,缺点,有较高的生产效率，适于大批量生产，制品尺寸精确，表面光洁，可以有两个精制表面，价格低廉，容易实现机械化和自动化，多数结构复杂的制品可一次成型，无需有损于制品性能的辅助加工，制品外观及尺寸的重复性好。,压模的设计与制造较复杂，初次投资较高，制品尺寸受设备限制，一般只适于制备中、小型玻璃钢制品。,课件,第四章 模压成型,模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种分类：,（,1,）纤维料模压法,树脂预混或预浸纤维模压料，然后模压成型制品。,（,2,）织物模压,将预先织成所需形状的两向、三向或多向织物经树脂浸渍后进行模压。,质量稳定，但成本高，适用于有特殊性能要求的制品。,4.1,概述,主要用于制备高强度异形制品或具有耐腐蚀、耐热等特殊性能的制品,课件,第四章 模压成型,（,3,）层压模压,将预先浸渍好树脂的玻纤布或毡，剪成所需形状，经叠层放入模具进行模压。适于成型薄壁制品，或形状简单而有特殊要求的制品。,（,4,）,SMC,模压,将,SMC,片材,(Sheet Molding Compound,片状模塑料,),，经剪裁，铺层，然后进行模压。,适合于大型制品的加工,(,例汽车外壳，浴缸等,),，此工艺方法先进，发展迅速。,4.1,概述,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、着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜,(,聚乙烯或聚丙烯薄膜,),形成的片状模压成型材料。,使用时除去薄膜，按尺寸裁剪，然后进行模压成型。,课件,第四章 模压成型,（,5,）碎布料模压,将预浸胶布剪成碎块放入模具，压成制品。适用于形状简单、性能一般的玻璃钢制品。,（,6,）缠绕模压,将浸胶的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，进行模压。适于有特殊要求的制品及管材。,4.1,概述,课件,第四章 模压成型,（,7,）预成型坯模压,先将短切纤维制成制品形状的预成型坯，置入模具，加入树脂后进行模压。,适于制造大型、高强、异形、深度较大、壁厚均一的制品,（,8,）定向铺设模压,将单向预浸渍布或纤维，定向铺设，进行模压。,适于成型单向强度要求高的制品。,4.1,概述,课件,第四章 模压成型,4.2,模压料 （短纤维模压料）,4.2.1,原料,短纤维增强材料,应用最多的是玻璃纤维,纤维长度,3050mm,含量,5060%(,质量比,),树脂基体材料,应用最多的是酚醛树脂、环氧树脂,辅助材料,4.2.1,原料,改善模压料的工艺性，满足制品的特殊性能要求。,课件,第四章 模压成型,树脂基体材料,有良好的流动特性，在室温常压下处于固体或半固体状态,(,不沾手,),，在压制条件下具有一定的流动性，使模压料能均匀地充满压模模腔；适宜的固化速度，在固化时副产物少，体积收缩率小，工艺性好,(,如粘度易调，与各种溶剂互溶性好，易脱模等,),；满足模压制品特定的性能要求。,4.2.1,原料,要求：,课件,第四章 模压成型,辅助材料,4.2.1,原料,改善模压料的工艺性，满足制品的特殊性能要求。,稀释剂、玻璃纤维表面处理剂、致粘剂、脱模剂及颜料等。,稀释剂,用于降低树脂原始粘度，改进树脂备料工艺性能。,玻璃纤维表面处理剂,用于改进树脂与增强材料的粘结及其界面状态。,脱模剂,分两类，一类是外脱模剂如机油、硬脂酸,(,盐,),、硅脂等，在压制前预先涂覆在模具上。另一类是内脱模剂，加入树脂内，如镁酚醛树脂中加入,3%3.5%,重量的油酸,(,以苯酚为基准,),等。,课件,第四章 模压成型,纤维强度损失较大；比容大，模压时装模困难，模具需设计较大的装料室并需采用多次预压程序合模，劳动条件欠佳。,4.2.2,模压料的制备及质量控制,4.2.2,模压料的制备及质量控制,优点：,短纤维模压料呈混乱状态，纤维无一定方向。模压时流动性好，适宜制造形状复杂的小型制品。,缺点：,课件,第四章 模压成型,工艺流程：,树脂调配,玻璃纤维,热处理,切割,蓬松混合,撕松,烘干,模压料,4.2.2,模压料的制备及质量控制,4.2.2.1,短纤维模压料的制备,可采用手工预混法或机械预混法。,预混法,课件,第四章 模压成型,生产步骤：,以镁酚醛为例,设 备：,主要有纤维切割机、捏合机、撕松机,4.2.2,模压料的制备及质量控制,玻璃纤维在,180,下干燥处理,4060min,；,将烘干后的纤维切成,3050mm,长度并使之疏松；,按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液密度,1.0g/cm,3,左右；,按纤维,:,树脂,=55:45(,质量比,),的比例将树脂溶液和短切纤维充分混合；,捏合后的预混料，逐渐加入撕松机中撕松；,撕松后的预混料均匀铺放在网格上晾置；,预混料经自然晾置后，在,80,烘房中烘20,30min,，进一步驱除水分和挥发物；,将烘干后的预混料装入塑料袋中封闭待用。,课件,第四章 模压成型,预浸法,4.2.2,模压料的制备及质量控制,粗纱准备,热处理,浸胶,烘干,切割,存放,树脂调配,浸毡法,纱线准备,撕松,烘干,切割,撒毡,树脂调配,复合,浸胶,成品,将短切玻璃纤维均匀撒在玻璃底布上，然后用玻璃面布覆盖再使夹层通过浸胶、烘干、剪裁而制得。特点：短切纤维呈硬毡状，使用方便，纤维强度损失稍小，模压料中纤维的伸展性较好，适用于形状简单、厚度变化不大的薄壁大型模压制品。但由于有两层玻璃布的阻碍，树脂对纤维的均匀快速渗透较困难，且需消耗大量玻璃布，成本增加。,将玻璃纤维束整束通过浸胶、烘干、短切而制得。特点：纤维成束状比较紧密，在备料过程中纤维强度损失较小，模压料的流动性及料束之间的互溶性稍差。,课件,第四章 模压成型,4.2.2.2,短纤维模压料的质量控制,指标：,树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量。,几种典型模压料的质量指标,4.2.2,模压料的制备及质量控制,模压料类型,指标,树脂含量,%,挥发物含量,%,不溶性树脂含量,%,机械法,镁酚醛,/,玻璃纤维,氨酚醛,/,玻璃纤维,4050,404,23.5,24,510,15,手工法,氨酚醛料,355(,玻璃,),404(,高硅氧,),4,320,课件,第四章 模压成型,影响模压料质量的主要因素,1,）树脂溶液粘度,降低胶液粘度,有利于树脂对纤维浸渍，并可减少捏合过程的纤维强度损失。,粘度过低，在预混过程中会导致纤维离析，影响树脂对纤维的粘结。,4.2.2,模压料的制备及质量控制,密度作为粘度控制指标,酚醛预混料树脂胶液密度：,1.001.025g/cm,3,课件,第四章 模压成型,2,）纤维长度,过长,结团、不利于捏合,过短,影响强度,机械预混,20,40 mm,手工预混,30,50 mm,3,）浸渍时间（捏合时间）,确保纤维均匀浸透前提下，尽可能缩短浸渍时间，因为捏合时间长，纤维强度损失大，且溶剂挥发过多增加撕松困难。,4.2.2,模压料的制备及质量控制,课件,第四章 模压成型,4,）烘干条件,烘干温度与时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的主要因素。,快速固化酚醛预混料：,80,，,20,30min,慢速固化酚醛预混料：,80,，,50,70min,环氧酚醛预混料：,80,，,20,40min,5,）其它,捏合机结构形式、撕松机结构形式、转速等对质量控制也有影响。,作业：,1,、简述短纤维模压料制备工艺流程。,2,、简述树脂溶液粘度对短纤维模压料质量的影响。,4.2.2,模压料的制备及质量控制,课件,第四章 模压成型,4.2.3,模压料的工艺性及其影响因素,模压料的工艺性：流动性、收缩率、压缩性。,4.2.3.1,模压料的流动性,在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。,流动性好，可选用较低成型温度、压力，较容易成型复杂制品。,流动性过大，会导致树脂流失或纤维局部聚集，制品性能下降。,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,课件,第四章 模压成型,流动性差，需选用较高成型温度、压力，不易成型复杂制品。,流动性过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无法成型。,热塑性聚合物，其流动性控制较简单，温度升高即可达到粘流状态，使物料充满模具，冷却后即失去流动性，制品定型。,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,课件,第四章 模压成型,热固性聚合物,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,温度：,加热一方面使物料熔融粘度降低，在压力作用下产生流动；另一方面活性基团发生交联反应，粘度升高达到无限大。,压力：,加压一方面使物料流动产生剪切变形，大分子链发生局部取向及触变效应等导致聚合物粘度降低；另一方面，剪切作用增加了活性分子间的碰撞机会，降低了反应活化能使交联反应速度增快，熔体粘度随之增大。大多数交联反应是放热反应，系统温度的升高加速了交联固化过程，导致粘度更迅速增大。,课件,第四章 模压成型,流动性,f,（,，,T,，,t,）（热固性树脂）,剪切速率,;T,温度,;t,时间,成型压力,剪切速率,，流动性,原因：,压力增加时，可提高聚合物剪切变形和剪切速率，使大分子链局部取向，以及部分分子链断裂，分子量减小等因素导致流动性增加。,（,1,）压力的影响,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,压力,时间温度一定,流动速度,课件,第四章 模压成型,（,2,）温度的影响,在较低温度范围内,T ,流动性,温度继续升高,流动性,原因：,温度对流动性的影响有极值点,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,温度升高时，分子链活动能力增加，体积膨胀，分子间作用力减小，流动性增加。温度继续升高，聚合物交联反应加快，占居主导地位，流动性下降。,温度,时间、压力一定,流动速度,课件,第四章 模压成型,温度对热固性聚合物流动性的综合影响,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,在,T,k,以前，温度对粘度的影响起主导作用，,T,流动性,，在,T,k,以后，聚合交联反应起主导作用，,T,交联速度,流动性,。,A,总的流动曲线；,B,粘度对流动性影响曲线；,C,固化速度对流动性影响曲线,模压工艺中物料充满模腔的适宜温度，应该在粘度最低点附近区域而又不引起迅速交联反应的温度。,温度,流动性,T,k,B,C,A,课件,第四章 模压成型,原因：,在固化前的一段时间内，粘度对温度敏感，随时间增加，聚合物内部温度提高，粘度下降，流动性提高。过此之后聚合交联反应进一步进行，并且占据了主要地位，分子量迅速增加，流动性下降。,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,（,3,）加热时间的影响,当温度、压力一定时，加热时间的影响十分显著。,在开始一段时间内,t,流动性,继续延长时间,流动性,时间,温度、压力一定,流动速度,课件,第四章 模压成型,（,4,）高聚物分子结构的影响,a,、分子量愈大，粘度愈大,粘度与分子量间的关系：,0,剪切速度较低时的表观粘度,A,经验常数,M,w,重均分子量,4.2.3,模压料的工艺性及影响因素,高聚物分子质量大小分子链结构,(,支化度,),分子质量分布,分子量愈大，一般链段愈多，不同链段向四面八方热运动，相互抵消的机会愈多，分子链重心的相对移动愈难，即粘度愈大，流动性愈差。,课件,第四章 模压成