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從SMC模壓的常見問題引發(fā)對(duì)SMC的選材與工藝控制的思考
發(fā)布時(shí)間:2020-02-28
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SMC是一種干法制造玻璃鋼制品的模壓中間材料,由不飽和聚酯樹脂、低收縮/低輪廓添加劑、引發(fā)劑、內(nèi)脫模劑、礦物填料等預(yù)先混合成糊狀,再加入增稠劑等混合均勻后,對(duì)短切玻璃纖維進(jìn)行充分浸漬,形成片狀的“ 夾芯” 結(jié)構(gòu)。SMC模壓工藝是最先進(jìn)、最重要的玻璃鋼成型方法之一。

 

20世紀(jì)60年代,首先出現(xiàn)于原聯(lián)邦德國(拜耳公司);在1965年左右,美、日相繼發(fā)展了SMC這種工藝;到20世紀(jì)60年代末,世界市場(chǎng)上的SMC已初具生產(chǎn)規(guī)模,此后一直以20~25%的高速度快速增長;廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸車輛、建筑工程、化工防腐、電子/電氣等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中。目前,世界SMC產(chǎn)量占到全部玻璃鋼總產(chǎn)量的20~25%,每年仍以近10%的速度繼續(xù)增長。20 世紀(jì)70 年代末,我國SMC材料和工藝技術(shù)有突破。截止到目前,SMC模壓玻璃鋼制品應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣泛;加之現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的SMC碳纖維預(yù)浸工藝,可以說,SMC材料的前途越來越寬。

 

01、SMC特點(diǎn)

輕質(zhì)高強(qiáng)

   ?實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)

   ?實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)

   ?良好的抗沖吸能性

產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度大

   ?實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的流線型設(shè)計(jì)

   ?通過后粘接技術(shù)實(shí)現(xiàn)中空結(jié)構(gòu)的成型

   ?減輕產(chǎn)品重量

材料流動(dòng)性好,可實(shí)現(xiàn)3D復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成型

   ?筋、臺(tái)結(jié)構(gòu)的一次成型

   ?預(yù)埋件的成型

   ?抽芯結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

可實(shí)現(xiàn)A級(jí)表面質(zhì)量水平

   ?可實(shí)現(xiàn)SMC部件之間或SMC部件和金屬件之間的粘接

   ?可實(shí)現(xiàn)隨白車身進(jìn)行高溫涂裝

   ?線脹系數(shù)非常低

低的熱導(dǎo)率和良好耐腐性

   ?隔熱

   ?隔音

   ?減震

   ?耐腐蝕

結(jié)論-綜合優(yōu)勢(shì)如下:

   ?重量減輕

   ?設(shè)計(jì)靈活

   ?功能組合

   ?總成本降低

   ?一次性成型,單件產(chǎn)品成型周期一般為為3 ~5min;

   ?產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好,尺寸精度高;

   ?操作環(huán)境清潔、安全;

   ?產(chǎn)品易于進(jìn)行后續(xù)加工、裝配與處理。

   ?產(chǎn)品開發(fā)周期一般為3 ~5個(gè)月;

   ?一次性投資較大;

   ?適于2 ~5 萬件/ 年的需求量

 

02、支持SMC迅速發(fā)展的原因

SMC是在BMC/DMC的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其之所以迅速發(fā)展主要得益于兩個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步以及其成型工藝的優(yōu)越性:

1、引入各種熱塑性塑料作為SMC體系的低收縮、低輪廓添加劑;

 2、在配方中加入堿土金屬氧化物等作為體系的增稠劑,以控制不同階段的粘度變化。

其成型工藝特別適用于高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外觀要求高、具不同應(yīng)用要求的零件或制品的大規(guī)模生產(chǎn),而且過程可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高。

 

03、SMC模壓成型工藝介紹

SMC材料模壓工藝是玻璃鋼/復(fù)合材料成型工藝中生產(chǎn)效率最高的一種。SMC模壓工藝還有很多優(yōu)點(diǎn),例如:制品尺寸準(zhǔn)確、表面光潔、制品外觀及尺寸重復(fù)性好、復(fù)雜結(jié)構(gòu)也可一次成型、二次加工無需損傷制品等。

 

模壓成型滿足的基本條件:

  ?模壓料是在模具開啟的狀態(tài)下加入

  ?成型過程中模壓料需要在較高溫度條件下快速固化

  ?制品成型需要保持較高成型壓力,成型壓力一般由液壓機(jī)施加

  ?制品尺寸和形狀主要由閉合狀態(tài)下的模具型腔來保證

 

模壓成型設(shè)備:壓機(jī),應(yīng)具有

  ?足夠的臺(tái)面 

  ?足夠的行程

  ?足夠的壓力

  ?合理的速度

 

常見的質(zhì)量問題以及解決方法

   SMC材料模壓工藝雖然是玻璃鋼/復(fù)合材料成型工藝中生產(chǎn)效率最高的一種。SMC模壓工藝也有很多優(yōu)點(diǎn),譬如:制品尺寸準(zhǔn)確、表面光潔、制品外觀及尺寸重復(fù)性好、復(fù)雜結(jié)構(gòu)也可一次成型、二次加工無需損傷制品等。但在SMC模壓生產(chǎn)過程中也會(huì)出現(xiàn)不良缺陷現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)缺料

缺料是指SMC模壓成型件沒完全充滿,其產(chǎn)生部位多集中在SMC制品的邊緣,尤其是邊角的根部和頂部。

產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策:

    ①SMC材料受熱塑化后,熔融粘度大,在交聯(lián)固化反應(yīng)完成前,沒有足夠的時(shí)間、壓力和體積使融體充滿模腔。

    ②SMC模壓料存放時(shí)間過長,苯乙烯揮發(fā)過多,造成SMC模壓料的流動(dòng)性能明顯降低。

    ③樹脂糊未浸透纖維。成型時(shí)樹脂糊不能帶動(dòng)纖維流動(dòng)而造成缺料。由上述原因所引起的缺料,最直接的解決方法是切料時(shí)剔除這些模壓料。

    ④加料量不足引起缺料。解決方法是適當(dāng)增大加料量。

    ⑤模壓料中裹有過多的空氣及大量揮發(fā)物。解決方法有,適當(dāng)增加排氣次數(shù);適當(dāng)加大加料面積隔一定時(shí)間清理模具;適當(dāng)增大成型壓力。

    ⑥加壓過遲,模壓料在充滿模腔前已完成交聯(lián)固化。

    ⑦模溫過高,交聯(lián)固化反應(yīng)提前,應(yīng)適當(dāng)降溫。

 

(2)氣孔

  產(chǎn)品表面上有規(guī)則或不規(guī)則的小孔,其產(chǎn)生部位多在產(chǎn)品頂端和中間薄壁處。產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策:

    ① SMC模壓料中裹有大量空氣以及揮發(fā)物含量大,排氣不暢;SMC料的增稠效果不佳,不能有效趕出氣體。對(duì)于上述引起原因,可通過增加排氣次數(shù)以及清理模具相結(jié)合的方法而得到有效的控制。

    ② 加料面積過大,適當(dāng)減少加料面積可得到控制。在實(shí)際操作過程中,人為因素也有可能造成砂眼。比如加壓過早,有可能使模壓料裹有的氣體不易排出,造成制品表面出現(xiàn)氣孔的表面缺陷。

 

(3)翹曲變形

產(chǎn)生的主要原因是模壓料固化不均勻和脫模后產(chǎn)品的收縮。產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策:

在樹脂固化反應(yīng)過程中化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,引起體積收縮,固化的不均勻使得產(chǎn)品有向首先固化的一側(cè)翹曲的趨勢(shì)。其次,制品的熱脹系數(shù)較大于鋼模具。當(dāng)制品冷卻時(shí),其單向收縮率大于模具的單向熱收縮率。為此,采用如下方法加以解決:

    ①減少上、下模溫差,使溫度分布盡可能均勻;

    ② 使用冷卻夾具限制變形;

    ③ 適當(dāng)提高成型壓力,增加制品的結(jié)構(gòu)密實(shí)性,降低制品的收縮率;

    ④適當(dāng)延長保溫時(shí)間,消除內(nèi)應(yīng)力。

    ⑤ 調(diào)整SMC材料的固化收縮率。

 

(4)起泡

 在已固化制品表面的半圓形鼓起。產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策:

 可能是材料固化不完全,局部溫度過高或是物料中揮發(fā)分含量大,片材間困集空氣,使制品表面的半圓形鼓起。

    ①適當(dāng)提高成型壓力

    ②延長保溫時(shí)間

    ③降低模具溫度。

    ④減小放料面積

 

(5)制品表面顏色不均勻

 產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策:

    ① 模溫不均勻,局部過高,應(yīng)適當(dāng)控制模溫;

    ②模壓料的流動(dòng)性差,造成纖維分布不均勻,一般可提高成型壓力增加融體的流動(dòng)性;

    ③在色漿調(diào)配過程中顏料與樹脂不能很好的混溶。

      其實(shí)模壓出好產(chǎn)品最主要是由四個(gè)元素決定:材料、模具、壓機(jī)和操作人員。好的材料才能模壓出好產(chǎn)品,雖然它不是唯一條件,但它一定是先決條件。所以本文對(duì)SMC的選材與工藝控制的做一些嘗試性思考,雖然道理比較簡(jiǎn)單,但實(shí)際生產(chǎn)過程中有些問題往往被忽略。

 

04、SMC的生產(chǎn)工藝及其過程

工藝流程簡(jiǎn)圖

SMC的生產(chǎn)工藝及其過程

上糊區(qū)立面圖

 

引發(fā)思考:

 現(xiàn)在,生產(chǎn)SMC材料的業(yè)界或者廠家出現(xiàn)這樣的狀況,越是專業(yè)生產(chǎn)廠家越感覺SMC材料難做,不是生意難做,而是質(zhì)量;越是外行,感覺SMC生產(chǎn)越簡(jiǎn)單:一條SMC生產(chǎn)線,一個(gè)攪拌,上線浸一些玻璃纖維,薄膜包覆,就叫SMC片材了;做SMC同行,越是做年份久,越對(duì)SMC有敬畏感!由于SMC生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高,很多材料投放和計(jì)量都是人來操作,頻次越高,不穩(wěn)定的概率越大。那如何生產(chǎn)出根據(jù)工藝配方的產(chǎn)品來呢?管理制度化、員工職業(yè)化、操作規(guī)范化,只有這樣才能做出好質(zhì)量產(chǎn)品,SMC生產(chǎn)也不例外。這里本文主要對(duì)SMC的選材與工藝控制的做一些嘗試性思考。

 

05、SMC片狀膜塑料質(zhì)量控制

質(zhì)量控制是指為達(dá)到質(zhì)量要求所采取的作業(yè)技術(shù)和活動(dòng)的統(tǒng)稱。

   ?選材

    選材很重要,一定要選滿足配方要求的原材料,而且要求原材料的質(zhì)量一定要穩(wěn)定,否則因?yàn)樵牧闲〉牟▌?dòng)會(huì)帶來產(chǎn)品大的差異.做出好的產(chǎn)品必須有質(zhì)量可靠的原材料作為基礎(chǔ),“巧婦難為無米之炊”,再優(yōu)秀的員工,再高明的技術(shù),再規(guī)范的管理,如果沒有高質(zhì)量的原材料作為基礎(chǔ),也很難做出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

   ?原材料控制:

    1、樹脂檢測(cè):粘度、水份、增稠、T-Bar(每批檢測(cè))

    2、PS檢測(cè):固體含量

    3、填料檢測(cè):水份、白度、目數(shù)(a、每批檢測(cè)外包裝、水份、白度;b、粒徑分布--型式檢驗(yàn))碳酸鈣:水份<01%,白度95以上;有效的碳酸鈣含量;吸油性氫氧化鋁水份<0.15%,白度96以上; 吸油性;加入同一比例后,產(chǎn)品的阻燃性以及物性指標(biāo)的對(duì)比.

    4、增稠劑檢測(cè):增稠試驗(yàn)、碘吸附值(外觀、碘吸附值、每批檢驗(yàn)。碘吸附值≥70)

    5、玻璃纖維檢測(cè):直徑、Tex數(shù)(裸紗強(qiáng)度也要關(guān)注);浸潤劑含量以及與配方樹脂的匹配性.

    6、顏料糊配制檢測(cè):檢驗(yàn)是否有色差,是否有沉降和相分離.

    7、TBPB:活性氧、純度、折光指數(shù)

    8、ZNST:鋅含量10.9±0.5%,熔距118-125℃

   ?原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn):

    確保每批原材料(所用樹脂、玻璃纖維紗、碳酸鈣、氫氧化鋁、活性氧化鎂、過氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸鋅、聚苯等)附質(zhì)保書,提交技術(shù)品保部驗(yàn)證。原材料進(jìn)廠及時(shí)通知相關(guān)測(cè)試室進(jìn)行檢測(cè)。

   ?生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

    1、樹脂糊粘度檢測(cè)

    2、樹脂糊固化時(shí)間檢測(cè)

    3、樹脂糊水份檢測(cè):0.1-0.15%

    4、樹脂糊增稠檢測(cè),增稠曲(30min)

    5、片狀膜塑料玻璃纖維含量在線檢測(cè)

    6、色差對(duì)比檢測(cè)

    7、片狀膜塑料增稠檢測(cè)

 

SMC生產(chǎn)線質(zhì)量控制的概念

   ?成品控制

    1、外觀:應(yīng)平整、顏色均勻、纖維浸漬良好、無雜質(zhì),薄膜覆蓋無破損

    2、薄膜剝離性:薄膜在剝離時(shí)薄膜上不粘樹脂混合物

    3、玻璃纖維含量允許偏差值:SMC的玻璃纖維含量允許偏差為±2%,例如:玻璃纖維含量為25%,則測(cè)試值應(yīng)為23-27%;這里容易出現(xiàn)一個(gè)誤區(qū),只要在這個(gè)區(qū)間就是合格的,試想一箱的玻璃纖維的含量是23%,一箱的玻璃纖維含量是27%,如果模壓時(shí)其投料量和流動(dòng)性肯定不一樣.

    4、單位面積質(zhì)量:SMC單位面積質(zhì)量允許偏差為4±0.5KG,這也是反映質(zhì)量穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo).

    5、力學(xué)性能:SMC的模塑試樣,其力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、沖擊韌性等檢測(cè)

    6、模塑收縮率:SMC的模塑收縮率均應(yīng)小于0.1%。模塑收縮率是指模塑制品與所用模具相應(yīng)尺寸的差同模具相應(yīng)尺寸之比,用百分?jǐn)?shù)表示。注:模塑件與模具的尺寸是在常溫下測(cè)量的。

    7、T-Bar:片狀膜塑料樹脂糊增稠后粘度檢測(cè)

    8、箱質(zhì)量及其允許偏差:每箱產(chǎn)品的凈質(zhì)量應(yīng)符合包裝明示值,其允許偏差應(yīng)符合GB/T15568規(guī)定

 

員工職業(yè)化    操作規(guī)范化

    在實(shí)際生產(chǎn)過程中,員工的上崗培訓(xùn)非常重要,同時(shí)也要作業(yè)指導(dǎo)書,這是綱領(lǐng)性文件,也是質(zhì)量穩(wěn)定性文件,否則質(zhì)量無法保證.這里例舉我公司的一個(gè)工序文件,僅供參考.

    1、目的

       操作人員熟練掌握SMC片材制備的方法,嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量,保質(zhì)保量完成下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)。

    2、范圍

       SMC機(jī)組SMC片材的配料工作。

    3、職責(zé)

       操作人員要嚴(yán)格遵守勞動(dòng)紀(jì)律,按工藝要求及操作規(guī)程進(jìn)行SMC配料作業(yè)。

    4、工藝要求

       按照模塑料配方將稱量好的樹脂和低收縮或低輪廓?jiǎng)┤芤和度肱淞贤?,開始中速(轉(zhuǎn)速800-1000r/min)攪拌,時(shí)間約20min。按工藝配方有序加入稱量好的分散助劑、脫模劑、固化劑;攪拌時(shí)間約1min。攪拌機(jī)速度逐漸增加至1500r/min,逐漸加入無機(jī)填料,攪拌時(shí)間約4min,以攪拌均勻無顆粒為準(zhǔn)。加入增稠劑(使用前10min),高速攪拌1min(可適當(dāng)延長),確保樹脂糊的溫度恒定于35℃- 40℃。

    管理好質(zhì)量,我個(gè)人觀點(diǎn),一是健全制度(補(bǔ)差補(bǔ)缺,補(bǔ)位補(bǔ)強(qiáng)二、落實(shí)執(zhí)行;三是形成長效機(jī)制。

 

結(jié)束語

    每個(gè)企業(yè)都有成功的經(jīng)驗(yàn),也有失敗的教訓(xùn)!我公司也不例外,在生產(chǎn)過程中曾經(jīng)也出現(xiàn)一些亂象,由于一個(gè)班一天要生產(chǎn)四十多噸SMC,有的時(shí)候脫模劑在某一鍋忘記放了;有的時(shí)候固化劑忘記放了;有時(shí)樹脂和低收縮劑的沒有按照配方計(jì)量;有時(shí)樹脂糊溫度攪拌過了;有時(shí)樹脂糊粘度大了,不分析原因,直接加一點(diǎn)苯乙烯;ABC泵流量無定時(shí)監(jiān)測(cè);為了放樹脂糊方便,過濾網(wǎng)網(wǎng)眼加大;為了早一點(diǎn)下班,沒有根據(jù)工藝文件要求,開機(jī)速度提高了;換品種時(shí),沒有將泵洗干凈;等等亂象!在原材料方面,例如:玻璃纖維的浸潤劑含量以及分散性,樹脂后期的增稠,填料的品質(zhì)等。類似這些方面必須高度關(guān)注。

    經(jīng)驗(yàn)靠積累,教訓(xùn)要反思!好的產(chǎn)品需要材料、配方、設(shè)備和人共同完成。管理制度化、員工職業(yè)化、操作規(guī)范化,不要流于形式,關(guān)鍵在于落實(shí)!這樣才能為做出好質(zhì)量產(chǎn)品保駕護(hù)航!由于時(shí)間倉促,水平有限,在此僅僅根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐泛泛而談,歡迎各位到我公司指導(dǎo)工作,互相學(xué)習(xí),共同進(jìn)步!

(文章來源:澳明威環(huán)保新材料)

 

 

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