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    BMC材料基礎知識的全面介紹

    發布時間:2018-03-31 16:12:31  瀏覽次數:

    BMC(DMC)材料 是Bulk(Dough) molding compounds的縮寫,即團狀模塑料。國內常稱作不飽和聚酯團狀模塑料。其主要原料由GF(短切玻璃纖維)、UP(不飽和樹脂)、MD(填料碳酸鈣)以及各種添加劑經充分混合而成的料團狀預浸料。DMC材料于二十世紀60年代在前西德和英國,首先得以應用,而后在70年代和80年代分別在美國和日本得到了較大的發展。因BMC團狀模塑料具有優良的電氣性能,機械性能,耐熱性,耐化學腐蝕性,又適應各種成型工藝,即可滿足各種產品對性能的要求,因此越來越受到廣大用戶的喜愛。

    團狀模塑料(BMC) 是一種熱固性塑料,其中混合了各種惰性填料、纖維增強材料、催化劑、穩定劑和顏料,形成一種用于壓塑或注塑的膠粘“油灰狀”復合材料。團狀模塑料 (BMC) 通過短纖維進行高度填充和增強,玻璃纖維增強材料占 10% 至 30%,長度通常在 1/32 英寸至 1/2 英寸 (12.5mm)之間。

    根據不同的最終應用領域,配制的復合材料可精確控制尺寸,阻燃性和抗電痕性良好,具有很高的介電強度、耐腐蝕性和耐污性,機械性能卓越,收縮性低且色澤穩定。團狀模塑料 (BMC) 的流動特性和絕緣及阻燃性極好,對于細節和尺寸要求精確的各種應用非常適用。材料有75種顏色可供選擇,能抵受粉劑噴涂或水性涂料。

    短切玻璃纖維與不飽和聚酯漿料混合而成的團狀預浸料。適于采用模壓、傳遞模塑、注塑成型等工藝成型,制得的制品機械性能良好、尺寸穩定性高、表面光潔度好,耐水、耐油、耐蝕性優良,耐熱,電性能優良,尤其是耐電弧性可達到190s左右。按配方配成樹脂漿料,主要成分同片狀模塑料,填料增多,一般不用增稠劑,再將樹脂漿料與短切玻璃纖維(長度約3~25mm)充分混合制得。主要用于電器、電機、無線電、儀表,機械制造,化工設備,建筑,交通運輸,國防等部門。

    ⒈一般性能:BMC(DMC)的比重較大,在1.3~2.1之間;制品外觀光亮,手感好,有硬而厚重的感覺;用火加熱會產生很多油煙,并有苯乙烯氣味;某些品種的BMC(DMC)難燃,但某些品種又極易燃燒,燃燒后留下無機物質。

    ⒉尺寸穩定性:BMC(DMC)的線膨脹系數是(1.3~3.5)×10-5K-1,比一般的熱塑性塑料小,因而使得BMC(DMC)具有很高的尺寸穩定性和尺寸精度。溫度對BMC(DMC)的尺寸穩定性影響很小,但濕度的影響則較嚴重,BMC吸濕后會膨脹。BMC(DMC)的線膨脹系數和鋼、鋁的很接近,因此可以和其進行復合。

    ⒊機械強度:BMC(DMC)的拉伸、彎曲、沖擊強度等性能高于熱塑性塑料,抗蠕變也比熱塑性塑料好。

    ⒋耐水和溶劑性:BMC(DMC)對水、乙醇、脂肪烴、油脂、油具有良好的耐腐蝕性,但是不耐酮、氯碳氫化合物、芳香烴、酸堿等。BMC(DMC)吸水率低,浸泡一天后絕緣性能仍然很好。

    ⒌耐熱性:BMC(DMC)的耐熱性比一般工程塑料都要好,熱變形溫度HDT為200~280℃,可長期在130℃溫度下使用。

    ⒍耐老化性:BMC(DMC)的耐老化性能很好,在室內可用15~20年,戶外暴曬10年后其強度保持率在60%以上。

    ⒎電性能:BMC(DMC)的耐電弧性最突出,可以達到190秒左右。

    ⒏低臭氣性:BMC(DMC)采用的苯乙烯交聯劑在固化后仍會有0.1%的殘留,加熱時會發出臭味。因此用于食品器具(如微波爐餐具)的BMC(DMC)應選用無殘留苯乙烯單體型的UP樹脂。

    (1)概要

    將基體樹脂、低收縮劑、固化劑、填料、內脫模劑、玻璃纖維混煉成團狀物作為模塑料。可采用模壓,注射制造復合材料制品因無熱化階段,故填料含量可較SMC高。玻璃纖維長度—般為6~12mm,有時為滿足高力學性能用到25mm;為滿足成型流動性的要求,用到3mm。玻璃纖維含量通常為15%~20%;對高性能產品,用到25%。BMC玻璃纖維含量低于SMC,可加入較多的填料,故成本較低。

    (2)原料

    樹脂 不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯、酚醛、三聚氰胺等樹脂。

    纖維 BMC用玻璃纖維無捻粗紗。

    填料 碳酸鈣、氫氧化鋁等。

    (3)優點

    ①成型周期短,可模壓,亦可注射,適合大批量生產。

    ②可加入大量填料,可滿足阻燃、尺寸穩定性要求,成本低。

    ③復雜制品可整體成型,嵌件、孔、臺、筋、凹槽等均可同時成型。

    ④與通常的熱塑性塑料相比,制品耐熱性、絕緣性、彈性模量等性能要高一些。

    ⑤對工人技能要求不高,易實現自動化,節省勞動力。

    ⑥制品尺寸精確。

    ⑦作業環境好。

    (4)缺點

    ①僅適于制作尺寸較小、強度要求不高(一般BMC強度約比SMC低30%))產品。

    ②注射機價格較高。

    (5)典型產品

    電氣零部件(絕緣子、切換29、電表箱、斷路器外殼、接線端子、各類家用或商務機電產品殼體)、汽車零部件(前燈反射面、后門、揚聲器殼等)、咪表殼體、音響設備殼體。

    (6)BMC成型方法

    BMC注塑機主要是針對BMC團狀料,在經過BMC喂料機強制壓入BMC料筒內,再經過螺桿傳送至料筒前方,再經注射至模具型腔固化成型的一個過程 [2]  。

    BMC是熱固性材料。注塑機料筒溫度不能太多,一般設定在60度,便于材料流動即可。

    bmc注塑機主要是生產熱固性團狀料的專業設備,在加料部分有一套液壓系統,在螺桿預料時將團狀料強制推入料筒,bmc注塑機是適合結構復雜的模具, 用注塑方式加工,產品效率高,勞動強度低.

    BMC成型方法有壓縮成型、傳遞成型、注射成型三種,近來主要以注射成型為主。

    ①壓縮成型法,參看SMC成型法。

    ②傳遞成型法。設備有Pot式和輔助活塞式,以輔助活塞式為主。

    進行BMC的注塑成型

    BMC是玻纖增強不飽和聚酯熱固性塑料的簡稱,是當前使用量最大的一類增強熱固性塑料。

    (1) BMC的特點和應用

    BMC具有良好的物理性能、電性能和力學性能,因此它的應用十分廣泛, 如可制作諸如變速箱構件、進氣管、氣門閥蓋、保險杠等機械零件;在要求抗震、阻燃、美觀、耐用的航空、建筑、家具等方面也得到廣泛地應用;在它傳統的電器領域內,其用途也越來越廣泛。

    (2) BMC的注塑成型設備

    在BMC中,由于加入了玻璃纖維,因此所用設備與通常熱固性塑料注塑成型設備有些不同,使用的注塑機,柱塞式和螺桿式均可。

    1) 加料系統。不論是螺桿式還是柱塞式,都必須附加一個擠壓式加料裝置, 以強迫物料進入料筒,該加料裝置多采用柱塞式加壓進料。

    2) 注塑系統。由于柱塞式注塑機的注射量準確而恒定,使玻纖少受損傷地分散于熔料中,因此,柱塞式注塑機使用較多,但排氣不便。

    3) 加熱系統。在BMC的注塑成型中,控制料筒溫度十分重要,必須有一套控制系統控制溫度,確保加料段到噴嘴的溫度為最佳。目前多采用恒溫水或恒溫油進行加熱。也可采用電加熱。

    4) 合模裝置。多采用機械、液壓式和全液壓式等幾種合模裝置。

    5) 模具。BMC注塑模與通常的熱塑性、熱固性注塑有些不同,主要是BMC的收縮率較低,因此在設計模腔尺寸時應有所變化。

    (3) BMC的注塑成型工藝

    1) 料筒溫度與模具溫度。加工時,要求BMC在料筒溫度下,較長時間保持低粘度的流動態,一般料筒溫度應能滿足BMC的低限值。料筒溫度一般分為兩段或三段控制,近料斗端較低,近噴嘴端溫度較高。一般相差20~60℃,模具

    溫度一般控制在135~185℃。

    2) 注射壓力。由于BMC的流動性差,固化快,模具結構復雜,故注射壓力宜選擇較高壓力,一般為80~160MPa。

    3) 注射速度。注射速度的提高,有助于提高塑件表面質量,縮短固化時間, 但不利于排氣,并增加玻纖的取向程度。故應在保證塑件表面質量的前提下采用較低的注射速度,通常為1.8~3.5m/min。

    4) 螺桿轉速及背壓。若采用螺桿式注塑機,在注射BMC時,螺桿對玻纖的損傷較大,為了盡量減少玻纖的損傷,螺桿轉速宜選低值,一般為20~50r/ min。而根據BMC的粘度,以采用低背壓為宜,一般為1.4~2.0MPa。

    5) 成型周期。由于塑件的大小和復雜程度不同,各段的工藝時間也不同, 一般注射時間為2~20s,保溫時間為10~20(厚度)。

    ⒈BMC(DMC)的加工特性

    ⑴流動性:BMC(DMC)的流動性很好,并可在低壓下保持良好的流動性。

    ⑵固化性:BMC(DMC)的固化速度很快,成型溫度在135~145℃時固化時間為30~60秒/mm。

    ⑶收縮率:BMC(DMC)的收縮率很低,在0~0.5%之間,收縮率還可以根據需要加入添加劑進行調節;可分為無收縮(收縮率<0.05%)、低收縮率(0.05~0.3%)、高收縮率(0.3~0.5%)三個等級。

    ⑷著色性:BMC(DMC)有較好的著色性。

    ⑸缺點:成型時間較長、制品毛刺較大。

    ⒉BMC(DMC)模塑料的配制

    BMC(DMC)是由液態UP樹脂、固體粉狀填料、短切玻纖等多種成分混合而成的,為了便于成型時投料等操作,通常先將預混料擠壓成條狀或丸塊狀。

    BMC(DMC)的配制分為兩步:①先將樹脂、引發劑、著色劑、脫模劑、部分填料等加入高剪切型的攪拌機中攪拌均勻,混合溫度達到50℃左右,然后再緩慢加入剩余的填料混合攪拌均勻,制得樹脂預混漿料;②把預混漿料加入Z型鉸刀式混料機或者行星式混合機中,加入烘干處理過的短切玻璃纖維,攪拌10~15分鐘后倒出團料,用擠出機擠成條狀和丸狀,烘干后用聚酯薄膜密封包裝,儲存備用。

    ⒊BMC(DMC)的壓制成型

    BMC(DMC)的壓制成型是把一定量的模塑料加入預熱的模具中,經加壓、加熱后固化成型,具體流程為加料(將固體模塑料加入預熱的鋼制模具中)→合模→充模(模塑料在壓力下流動并充滿整個型腔)→固化(在設定的壓力和溫度下保持一定時間后充分固化)→開模取出制品。

    BMC(DMC)壓制成型工藝條件如下:

    ⑴成型壓力:普通制品3.5~7MPa,對制品表面要求高的可用14MPa;

    ⑵成型溫度:模具溫度在145±5℃,定模溫度可調低5~15℃以便脫模;

    ⑶合模速度:50秒內須合模完成;

    ⑷固化時間:制品壁厚3mm的固化時間為3分鐘,壁厚6mm的固化時間為4~6分鐘,壁厚12mm的固化時間為6~10分鐘;

    ⒋BMC(DMC)的注塑成型

    BMC(DMC)因具有良好的加工流動性,因此非常適合于注塑成型加工,成型時注射壓力不高,注射時間較短,能快速均勻地充模。

    BMC(DMC)的注射成型和其它熱固性塑料不同之處在于其油灰狀團塊料難以加料,需要用強制加料裝置;BMC(DMC)在加料時就可以看成是已經塑化好的預混料,螺桿不起塑化作用,而僅是混合、輸送、計量。

    BMC(DMC)的注塑成型工藝條件如下:

    ⑴料筒溫度:一般溫度控制在60℃以下,避免固化;

    ⑵注塑壓力:一般在20~70MPa范圍,而在封裝成型時為防止損壞封裝件,壓力應控制在10MPa左右;

    ⑶注塑時間:很快,最短可低至1秒;

    ⑷模具溫度:通常控制在140~160℃,以保證滿模后快速固化;

    ⑸固化時間:一般在15~60秒。

    ⒌BMC(DMC)的壓鑄成型

    壓鑄成型是介于壓制和注塑之間的一種成型方法,又稱為傳遞模塑、壓注或注壓成型,是將一定量的BMC(DMC)模塑料放入加料室進行適當的預熱,然后靠柱塞把壓鑄室內的模塑料快速壓入閉合的熱模具型腔內,滿模后再保壓、加熱,等制品完全固化定型后,開模取出制品。

    壓鑄成型不適用于大型制品,適合加工結果復雜、開孔、嵌件多、形狀凹凸多變的絕緣件、支撐件、結構件等制品;另外用于塑封件,起到絕緣、防腐、防振的效果。

    BMC(DMC)的壓鑄成型工藝條件如下:

    ⑴成型溫度:模溫120~150℃,預熱溫度比模溫低15~20℃,防止物料在壓鑄室內因溫度高而提前固化;

    ⑵成型壓力:比壓制成型高1.5~2.5倍,14~28MPa;

    ⑶預熱時間:40~60秒/mm;

    ⑷充模時間:10~30秒;

    ⑸固化時間:10~30秒/mm。


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