BMC模塑料的注射成型

    由于成型工藝及材料科學的發展,到了1970年,市場上已經有BMC的注射成型設備出售。直到現在,采用此種成型方法和成型設備,已能生產出質量良好和經濟效益高的制品。開始時,在歐洲雖然注射成型與壓制成型相比所占的比例較小,但在美國,由于壓制成型的成本不斷的上升使BMC注射成型成為比較受歡迎的一種成型方法。
8.1   注射用BMC物料的工藝特性及要求
8.1.1 BMC的注射成型特性
    在4.1.1.3中對BMC注射成型的流動特性等有關問題進行了討論,在此,再就一些具體的成型特性作一介紹。
    在通常情況下,為了使熱固性塑料適用于注射成型,先必須提高其流動性。BMC雖然也是屬于熱固性塑料,但由于它有良好的流動性,因此十分適合于注射成型。圖8-1所示用BMC模塑料注射成型125mm * 125mm的儀表盤時所用的注射壓力與注射時間的關系。從圖中可以清楚地看出,當注射壓力升高時,只需要很短的注射時間就可以完成注射充模過程。


    由于BMC具有良好的流動性,因此在注射時所使用的壓力并不高,注射時間(即充模時間)也比較短。因能采用快速充模,使物料不會出現局部固化的現象,并能均勻地充滿模腔,從而能獲得表面光亮的制品,并得到快速固化的效果。然而,對于粘度低、流動性良好的BMC來說,由于注射速率高,在充模時可能會將空氣帶入模腔,這也是成型時很值得注意的問題。
    雖然注射成型的裝模溫度與模壓BMC很接近,但其固化時間是有所不同的。因注射充模時,物料是通過機筒和流道系統的熱交換,同時由于受摩擦和剪切會產生熱而升溫,在進入模腔后又要與高溫的模具相接觸,因此其固化時間實際上并不取決于制品的厚度,而且固化時間也可以縮短。
    BMC的收縮率很小,可以獲得尺寸穩定的精密制品。由于其主要是應用于強度、尺寸精度都要求高的場合,因此BMC注射成型模具的設計又屬于“精密模具設計”這一范疇的要求。特別是BMC是玻璃纖維含量較高的熱固性工程塑料,玻璃纖維在注射充模時的破壞、取向程度、充模的熔接線等間題,都直接關系到制品的質量,在設計模具時要特別注意。[-page-]
8.1.2  對BMC物料的要求
    上面已提到過,為使熱固性塑料適合于注射成型,通常都需要對其進行改性。但對于BMC模塑料來說由于其黏度已經足夠的低,故十分適合于進行注射成型。但對用于注射成型的BMC來說,物料的脫模性能以及關系到制品強度的纖維的破壞程度和取向等都是應該注意的。因此,并非所有的BMC模塑料都能很好地用于注射成型。這就要求在配方上及組分的選擇上能配制出適合于注射成型用的BMC模塑料。
    在注射用的BMC模塑料中,玻璃纖維及填料的含量可以有所不同,但在其含量到達一定比例時,隨著玻璃纖維及填料含量的增加,從平均的角度來看,其強度反而會成比例地下降。這是因為隨著玻璃纖維和填料含量的增加,物料的茹度會升高,會阻礙BMC在注射充模時的流動,并加強其擠壓摩擦,使更多的玻璃纖維受到破壞。因此,其制品的強度反而會下降。另外,玻璃纖維的長度亦并非是越長越好,過長的玻璃纖維對螺桿有大的反作用力而增大摩擦和剪切,導致玻璃纖維損壞而引起強度下降。一般來說,大多數注射用的BMC,其玻璃纖維的含量是在15%-20%之間,而長度是在6mm左右為宜。
    由于黏度是BMC注射成型物料在整個成型過程中的一個十分重要的技術參數,但在整個成型過程中其會隨著溫度的變化而變化,這里就有一個注射用BMC模塑料“初始黏度”的問題。一般模壓料的初始黏度在10000Pa?s左右,用這種黏度的料團進行注射時,由于黏度太高,與螺桿機筒的摩擦所產生的熱會過大,升溫過高,有使物料在機筒中發生提早固化
的危險。黏度太高,也不利于BMC物料在模腔中的迅速充模。有研究認為,比較適合的注射用BMC團狀料的初始黏度在100-1000 Pa?s左右,采用此黏度的物料,再經過螺桿的擠壓、剪切而升溫后,其溫度還是低于引發固化的溫度,而又很適合于充模注射。
    如料團的黏度太低,則物料太稀,這也不利于輸送和棍合,會出現自流誕的現象,這些都會影響到注射成型工藝過程的順利進行。[-page-]
8.2.2  BMC模塑料的注射成型工藝過程
    BMC的注射成型過程與一般的熱固性塑料的注射成型基本相同,不同之處是在于加料方式和螺桿機筒對物料的作用等方面。由于BMC是如油灰狀的團塊料,要使其能順利準確地從機筒加料口進入機筒中,則必須有特別的強制措施和裝置;另外,由于BMC是可以看做是已經“塑化好”的濕式預混料,進入機筒以后.螺桿對其的主要作用是進行混合、輸送和計量,不存在(或不需要)一個熔融塑化的過程。還有重要的一點是,以不飽和聚酯樹脂為基體的BMC模塑料在固化過程中無低分子物及其他易揮發分放出。BMC的注射成型工藝流程如圖8-4示。

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8.2.3   BMC注射成型制品缺陷的產生原因及解決措施
     BMC注射成型制品切線的產生原因及解決措施見表8-3