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19 / 20第一章 SMC原材料SMC（Sheet Molding Compound）是由纤维、树脂、固化剂、增稠剂、低收缩添加剂、填料等多种材料组成的柔软片状模塑料。自从1960年联邦德国拜耳公司把它工业化生产、压制玻璃钢制品以来，由于制品可设计性好、工艺简单、生产效率高，因而广泛应用于国民经济各领域，30年来SMC得到了迅速的发展。世界各国都根据本国国情形成了一系列颇具特色的产品。目前SMC仍在不断发展中。第一节 片状模塑料（SMC）的原材料 一.SMC的组成 1增强材料 由于玻璃纤维成本低廉、增强效果好、使用方便，目前SMC生产基本上都是使用玻璃纤维。玻璃纤维是SMC中的一种重要成分，它起着增强作用，为各种性能制品提供必需的强度、刚性和尺寸稳定性。一般用量为30%左右。SMC中玻璃纤维主要用无碱玻璃纤维（E纤维）。原因是这种纤维电性能、抗水性、抗碱性和耐热性都比较好。我国除了用E玻璃纤维外还使用中碱玻璃纤维（A纤维）。虽然A纤维强度、电性能和抗水性比E纤维差，但来源广、价格便宜，所以在性能要求容许的前提下提倡使用。在SMC生产中，使用的玻璃纤维为合股粗纱。一般使用204-408孔坩埚拉的丝，每束全股粗纱中有25-40股纤维纱，单丝直径常选用14m左右。合股粗纱的股数要根据SMC生产机的设计而定。此外还有：芳纶纤维、碳纤维、聚酯纤维及其他化学纤维等。 2树脂SMC生产主要使用不饱和聚酯树脂。树脂的含量范围大约为18-50%，典型含量为30%。不饱和聚酯树脂主要进行质量控制的指标有：酸值、水分含量、粘度、固体含量、高温固化特性、增粘性等。其他一些适于SMC生产的树脂有：低收缩不饱和聚酯树脂、聚酯异氰酸杂化树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、热固化的丙烯酸树、酚醛树脂、丙烯酰胺系树脂等。表1-1列出了几种SMC专用不饱和聚酯树脂的牌号和性能。 几种SMC用不饱和聚酯树脂性能 表1-1 树脂 牌号 项 目S-548LVS-816S-817PS-9190树脂特性外观固体含量，%粘度，Pas凝胶时间，min （SPI）最高放热温度，酸值，mgKOH/g含水量，%耐热性好淡黄色透明液体65-67.50.5-1.23-6177-20420-30通用同左60-67900-14006.5-10.5220-25012-200.100.05电性能、机械性能好同左65-711500-20008-14210-24512-190.100.057022000-25005.82203530.250.2 催化剂为1%BPO。 南京复合材料总厂生产。 日本触媒化学工业株式会社生产。 3低收缩添加剂 为抑制不饱和聚酯的固化收缩，改善制品表面光滑性，在SMC中加入了低收缩添加剂（表1-2）。这些低收缩添加剂除了橡胶弹性体外，几乎都是热塑性聚合物。最近也有使用改性聚氨酯，它的优点是填料的添加量可以比较多，制品的高温韧性好。 SMC用低收缩添加剂 表1-2分 类特 征聚甲基丙烯酸甲酯及共聚物低收缩性好、涂装性好、着色性差聚醋酸乙烯及共聚物和不饱和聚酯树脂相容性好，低收缩性中等，可以着色聚乙烯低收缩性稍差、差色性好、涂装性差聚苯乙烯及共聚物低收缩性中等，可以着色聚氯乙烯低收缩性、着色性与聚苯乙烯相似尼龙低收缩性良好、涂装性良好、可以着色饱和聚酯低收缩性中等程度以上，可以着色醋酸丁基纤维素低收缩性好，和不饱和聚酯树脂相容性好改性聚氨酯低收缩性好、涂装性好、填料添加量多、制品韧性好、可以在一定程度上着色合成橡胶热固性、能提高制品韧性、涂装性、着色性好 4增粘剂 增粘剂的作用是使SMC片料从粘稠状态变成一种几乎不粘手的既柔软又未固化、可任意裁剪取样进行模压的材料。增粘剂主要使用碱土金属的氧化物的氢氧化物。用量一般为树脂重量的1%-3%。使用时它是最后加入树脂糊的组分，加入后立即使树脂糊产生化学增稠作用。增粘剂要进行控制的指标有：活性值、水分含量、对标准树脂的增稠特性等。 5填料SMC使用填料的目的是为了改进模压产品的表面质量、促进玻璃纤维在模压时的流动速度、降低原料成本。通常，填料在化学上分为4类：硅石和硅酸盐；碳酸盐；硫酸盐以及氧化物。可是，任何材料只要它的颗粒大小在0.5-50m范围内，差不多都可用作填料。第一类有石棉、滑石、瓷土、硅砂、硅藻土；第二类包括所有的各种碳酸钙；第三类包括硫酸钡（重晶石）和硫酸钙；第四类有水合氧化铝等。 6脱模剂SMC使用内脱模剂。使用最多的是硬脂酸锌。常用量为片材重量的1.5%-2%。硬脂酸锌赋予SMC制品成型时优良的脱模效果和系统的触变性。用量不能太多，太多会使制品力学性能下降和表面光洁度变差。硬脂酸盐是粉尘状的，使用不便。因而也可使用液状的名叫“Zelec UN”的磷酸烷基酯产品，它容易计量，易于混合，脱模效果也比较好。 7着色剂SMC用的着色剂有两种：干粉末状和糊状分散体。糊状着色剂在树脂糊中不易结块。一般糊状着色剂用量为树脂糊重量的1%-5%。使用着色剂时要遵守下列原则： （1）具有耐候性、耐热水性和优良电性能； （2）对树脂系统不产生色差； （3）和引发剂一起使用不变色； （4）不影响SMC的固化时间和贮存稳定性。 二SMC的制造将树脂糊输送到上层和下层聚乙烯薄膜上，并通过刮刀均匀刮平至一定厚度。然后，切割器将玻璃粗纱切短并均匀沉降在下降薄膜的树脂糊上，同时用刮有树脂糊的上层薄膜覆盖。再通过一系列压力辊（或钢丝网）使树脂浸透纤维并驱赶出裹入的气泡，且将片材压紧成均一厚度。压力辊的形状有平光辊、槽形辊和螺旋辊等。片材经过压力辊之间相当曲折的路径时，受到弯曲、延伸、压缩和揉捏等作用，使树脂充分浸渍纤维。SMC叠层完毕从机组卸下后，要经过一定的熟化期后，使粘度达到稳定且适于模压的范围方可使用。 三SMC的检查和存放 1SMC外观方面要求 （1）外观平整，无气孔、气泡等。 （2）颜色均匀，合乎远大铃木要求的制品色调。 （3）SMC中玻纤浸渍良好，无白丝和玻纤束外露现象。 （4）SMC中无杂质。如油污、金属、毛纱、毛发、昆虫、异物等。 （5）SMC覆盖薄膜无破损。 2SMC包装方面要求 （1）SMC外包装为纸包装或三夹板框架包装。 （2）SMC三层铝箔纸包装。 （3）铝箔纸强度好，不得有破损。 （4）铝箔纸密封折叠，规范有序，且易于折封。 （5）封箱用透明胶带强度好，不易破损，且易于折封。 3SMC使用上的注意点 （1）不要保存于高温环境下。 （2）严禁沾水。 （3）不要受阳光直射。 （4）剥下铝薄膜后的SMC要赶快成形。 （5）剥下保护膜后的SMC要赶快成形。 （6）剥下铝薄膜及保护膜后的SMC不能迅速成形的情况下，用铝或玻璃纸薄膜等不透苯乙烯单体的薄膜进行覆盖。 （7）剥下保护薄后的SMC易脏，且易附着杂质，因此操作者的手套、衣服或切割台、操作四周都要经常保持清洁。 4SMC的贮存（1） SMC应贮存在阴凉、通风、干燥的室内，远离热源、火种，避免受潮和污染，保持包装的完好。 （2）在室温下（25），从生产日期算起，未启封的SMC贮存期为60天（一般不应超过三个月）。第二节 压 制 工 艺 一.SMC压制工艺概况1 SMC技术路线：SMC是将树脂糊浸渍过的短切玻璃纤维覆在上下两面聚乙烯薄膜内的片状夹芯形式的模塑料。使用SMC时，只需撕掉两面的聚乙烯薄膜，按成品相应尺寸下料、铺层，然后放入模具内加温加压固化，即得到需要的制品。 2SMC成型压机的定义：SMC在加热后的模具中，压缩成所定形状制品的压机。 3SMC模压制品的质量取决于：SMC质量稳性、模具质量、压机精度以及工艺参数的控制。 4高效率生产法：用SMC模压生产制品，自动化程度高，设备操作简便，是一种高效率的生产方法，只有批量生产，在经济上才合算，小批量生产，虽能达到预期效果，但成本花费太高。二SMC模压成形工艺1压机的选择： SMC成形压力一般为50-90kgf/cm2，制品面积决定了所需压机的吨位。例如：500T 油压机最大压制工件面积为1m2；2000T油压机最大压制工件面积为4m2。SMC模压机又称为五速压机。五速分别为：高速下降、中速下降、低速加压（合模）、低速上升（脱模）、高速上升。可动台面一般在上侧。 2主要配套设备（1） 模具：SMC成形大部分是压缩成形，采用金属对合模，由上下两块组成。凹模阴模、凸阳模。由于SMC固化要求、上下模要分别加热。SMC成形对模具的要求外观上镜面光亮、平整。这是制品表面光度要求，另便于脱模。另外性能上要求耐磨损。（2） 模具加热系统：模具加热方式分为三种：蒸汽加热、电加热、油等媒体加热。SMC制品模具，采用高压蒸汽加热，升温时间短，壁腔表面温度分布均匀，在经济上有利。一般用的电热管加热，表面温度不均匀，温差可达8。 （3）工艺参数的确定。SMC模压三个重要参数：成形温度、成型压力、保压时间。 一般SMC成型温度在120-155之间。不能高于170。成型温度的高低，取决于树脂糊的固化特性、制品厚薄、制品结构等。成型温度高，固化时间缩短，反之，成型温度低，相对要延长固化时间。温度过低会造成固化不良，过高，在制品内会产生气泡。厚度大的制品，所选择的成型温度应比薄制品低，以防过高的温度在厚制品内部产生过高的积累热。如：制品厚度为25-32mm时，成型温度为135-143，薄的制品就可在150-160下成型。深拉型制品的成型需要特别缓慢的速度闭合，以使被困集的空气排出，且一般应选用较低的成型温度。SMC成型压力的选择应考虑模塑料的增稠程度、制品结构、模具结构等因素。增稠程度愈高，制品成型所需压力愈大；流动性愈差，加料面积愈小，所需成型压力也愈大。形状简单的制品，所需压力小。如平板或带简单肋的平板，形状复杂的制品，如带加强筋，深拉结构产品成型压力应选得高一些。外观性能及平滑度要求高的制品，在成型时，需要较高的成型压力。 SMC在成型条件下保压时间的长短与固化体系、成型温度、制品厚度和颜色有关。保压时间一般按40s/mm计算。图1-1 SMC油压机 4模压工艺流程SMC片材准备 预 热 模 具下 料铺 层清 扫 模 具充 填称 量模 压 成 型脱 模校形、修整成 品 图1-2 模压工艺流程图 5技术课题 （1）成型周期的缩短 随着整体浴室市场需求量的增加，提高生产率成为最迫切的工作。SMC材料开发很重要，成型压机的高速化更重要，最终所希望的是作为SMC整个成型系统自动化。可围绕以下几个项目进行研究：材料固化时间的缩短、高速油压机的开发、SMC自动剪裁设备的应用。在SMC成型工序中，剪裁片料的工序被认为是自动化最难的工序。现在多依赖于手工作业。高速自动入料设备、毛刺自动除去装置、制品高速自动取出装置、模具交换装置：SMC油压机作为多品种少量生产的系统时。要求模具交换时间缩短，包括压机内模具安装作业和模具的移送（轨道台车）。 （2）成型制品的大型化整体浴室作为舒适的空间，据客户需求在不断变大，随之而来，带浴盆的防水底盘、墙板、天花板也在大型化。随着成形方面的管理就更难了。特别是翘曲、变形、针孔、气泡、裂纹、光泽不均这些缺陷问题。要防止这些，对入料方法，材料流动状态，制品形状，压机的矫正等的研究很有必要。 第三节 SMC制品修补 一SMC制品的修补大体分为两种： 1出厂前在厂内检查，暴露出来的制造工序不完善或其它原因造成缺陷的修补； 2出厂后， 运输途中、安装、用户使用造成破损的修补。 针对SMC制品存在缺陷的修补大体也分为两种： 1SMC制品上出现的诸如裂纹、气孔、针孔、杂质、油污等的修补； 2SMC制品上出现的诸如加强筋、安装面的裂纹、缺料等的修补。 SMC制品修补是一项技术含量高、细致的工作。只有熟练的修补技能，配上专门的修补用具，才能修补出合格的产品。 二腻子混合物的调配 1腻子混合物调配准则（1） 硬化后腻子的色调与修补处周边色调保持一致；（2）腻子色调在硬化后不一致的情况下，一定要调到一致后再进行修补； （3）添加触媒，要预先确认到硬化为止的时间。 2腻子混合物的储存及其他 （1）腻子须密封存放在温度为20-25干燥、阴暗的环境中； （2）有效期为3个月； （3）时间过久，腻子混合物中的碳酸钙会沉淀，用时需搅拌。 3腻子混合物的调配 （1） 取3-5克腻子于调配成形板上； （2）在腻子上加触媒1滴（夏）-3滴（冬）； （3）用刮刀将腻子和触媒在30秒内充分搅匀，即可。 注：若要用塑料杯调配腻子，塑料杯不能沾有一点水，也不能有尘埃；调合成形板，刮刀使用前需用丙酮擦洗干净，用完后也需及时清洗。 4触媒使用注意事项 （1）触媒属易燃易爆物品，必须有专人看管； （2）不能存放在接近火源或温度较高的地方； （3）不能用金属接触触媒； （4）时刻注意瓶内触媒的存量，存量过少也易着火； （5）要用有刻度的棕色厚塑料瓶储存； （6）触媒不慎洒在台面上需用棉布擦拭，且棉布不能直接放在垃圾箱，易引起火灾，须在水中浸泡一天后再进行处理； （7）触媒沾到皮肤上有强烈的灼烧感，用时小心。 三SMC成形品的修补方法（一）修补范围：在SMC成形品上出现的如裂纹、气孔、针孔、杂质、油污等的修补。具体操作下： 1先确认修补位置及修补范围； 2对修补处及周边进行清扫； 3修补处的切削工具：铣刀或刀片、砂纸（240#）等； 4用240#砂纸对切削处进行打磨，除去切削面的角部及防止接着面剥落； 5用气枪或丙酮将粉层清除，防止腻子附着不牢而脱落； 6修补处的加温： （1）工具：红外线灯； （2）目的：加速修补用腻子的固化； （3）加温时间约10分钟，使修补表面温度达50-60。 7修补处充填腻子； 8红外线灯照射，加速腻子固化； 9用纸胶带对修补处周边进行保护； 10耐水砂纸按以下顺序研磨：320#600#1000#1500#2000#； 11砂纸研磨后，涂上抛光膏； 12用抛光机将修补痕迹进行抛光； 四SMC成形品的修补方法（二）修补范围：在成形品上出现的诸如加强