4　模壓成型

　　模壓成型是適用于大批量生產高質量、中小型纖維增強制品的方法。以下分別敘述冷壓成型和熱壓成型工藝。

　　4.1　冷壓成型

　　冷壓成型是接觸成型向熱壓成型過渡的中間型工藝。冷壓成型工藝所用模具為玻璃鋼模具；液壓機也屬于輕量等級；成型壓力一般不超過0.5MPa。
　　在冷壓成型中，模具因樹脂固化放熱，可達40～50℃，局部可達60～70℃。為了能生產質量恒定的產品．模具在開始生產時常先行加熱，溫度穩定后即利用固化放熱來加熱模具，使成型周期縮短。
　　模具常用玻璃鋼制造，平均壽命為1000～2000次脫模。為確保模具在使用中不變形，一般將模具裝在鋼架上，背襯以耐壓材料，如混凝土或填充以砂、石粉的樹脂混合料。模具設計時應使模邊上有擠壓伸出纖維的部分，使模具中的氣體能夠溢出而樹脂能得以保留。擠壓區的間隙要能擠壓兩層氈的厚度，不像熱壓用的模具那樣可以將多余的纖維切除。其構造一例見圖14-20。

　　冷壓成型制品的厚度一般為2～5mm，而且要求制品各部分厚度比較均勻。如果厚度到8mm以上，就可能產生固化放熱集聚，造成制品焦化或翹曲。另外，制品中不能有咬邊。玻璃纖維可用短切氈或方格布。例如300g／m²，450g／m²，短切氈5～8層，預先切割成形。也可用表面氈，以獲得表面富樹脂層。纖維放置好后，即將冷固化的樹脂料倒進模具，壓機即逐漸減速，壓到終點。樹脂在模腔中擠出空氣，浸漬玻璃纖維。所用樹脂要求凝膠與固化時間短，故只能在使用前現配。凝腔時的放熱加速了樹脂的固化，使成型周期縮短至6～30min。制品由模具中脫出后即可修邊。玻璃纖維含量可達50％。為了提高樹脂的混合效率，可以采用兩組引發劑分別配料，再行混合。一組用過氧化苯甲酰和環烷酸鈷；另一組用過氧化環己酮和二甲基苯胺，分別與樹脂混合好備用。兩種組分都能穩定1個月以上。在混合后必須立即使用，其凝膠時間只有3～4min，模具周轉時間只10min左右。

　　4.2　熱壓成型

　　熱壓成型是大批量生產中型、小型制品經濟的方法。制品各面光滑，可達到高度的公差要求。但設備與模具投資費用大，故不適于生產品種規格多變而批量不大的產品。
　　模具為配合的金屬對模，安裝在液壓機上，有自動開啟、閉合以及準確的速度控制。模具常由工具鋼制成，帶有淬火的邊緣。其壓縮循環過程可由計算機控制。制品邊緣的修整也可自動完成。對于液體樹脂與預成型纖維的模壓件不需要在模具上設頂出裝置脫模。但對SMC制品，可設頂出裝置。模具表面要高度磨光，可以鍍鉻。模具壽命可達100萬次脫模。為防止制品翹曲，模具表面的大溫差不可超過2.5℃。
　　模具設計必須仔細選材，考慮錐度與模邊處理等問題，對于濕料冷壓、濕料熱壓以及預浸干料熱壓等工藝應設計不同的模邊，不可混用。圖14-21是這種類型模壓所用模具模邊的不同處理方法。

　　在熱壓生產中，可達很高的生產效率。生產周期為1～8min，成型時間依成型溫度和壓力、所用樹脂-引發劑系統以及模件壁厚大小而不同。作為一般指導，可考慮壓制2mm以下厚度的制品需2min，厚度超過2mm時，每增加1mm需增加1min。壓機溫度范圍100～170℃。對預浸料液態樹脂模壓，金屬模溫度110～130℃，壓力為0.15～1.5MPa，玻璃纖維古量可達45％～55％；對于SMC模壓，模具溫度140～160℃，大致成分為玻璃纖維含量30％、樹脂35％、填料35％，生產周期1～3min。
　　脫模劑可用有機硅烷類，但模具運轉正常以后，對于SMC、BMC即可用內脫模劑。如制品還需上漆時，則必須小心選擇脫模劑，不能使用有礙粘結的有機硅脫模劑。
　　熱壓技術有幾種不同的情況，以下分別介紹其操作過程。
　　(1)液體樹脂-短切氈熱壓成型　這種方法只適用于簡單、較平整的構形。先將短切纖維氈按要求切割成形，好用不溶于苯乙烯的黏合劑，可以防止纖維在壓型時移位。玻璃纖維氈放入模腔。如需用表面氈時，可放在模具表面任一側。如制品系平板類，也可用粗格子布。如非平板型制品用粗格子布時，可能造成外形翹曲。
　　樹脂配合好時，即倒于玻璃纖維材料上，進行合模。合模動作開始快，但模具表面終接觸復合材料時要緩慢，使空氣得以排出，并使浸漬充分。氈要切割得比制品要求尺寸稍大，多余的氈邊就起過濾作用，使空氣能排出而樹脂能保留。如模具設計及加工精確，合模時就可將多余的氈邊切割掉。閉模終點可用定位塊控制，以決定制品厚度，并防止樹脂被擠出過多。因采用液態樹脂，故成型壓力較低，一般為0.5～2.5MPa。
　　為降低產品成本、提高制品剛度、減少收縮、改善耐磨性等，在樹脂中可加入碳酸鈣、瓷土、滑石粉等填料。制品中纖維含量25％～50％。
　　樹脂應具有高反應性，在25℃下有中等黏度到高黏度，要防止樹脂在合模、流過纖維層前在模具表面聚合。引發劑常用過氧化苯甲酰，不用促進劑，一次可以配大量料，存放期約為1周。
　　(2)液體樹脂-預成型件熱壓成型　對于復雜構形，為保證玻璃纖維分布均勻，好用短切玻璃纖維先做成預成型件，其做法是用短切噴槍將無捻粗紗短切并噴到一個預成型的網模上。網模用鐵絲網或帶孔的鋼板制成，其形狀和尺寸與模具相同，裝在一個轉動臺上，由排風系統使網模表面產生負壓，吸住短切纖維。無捻紗被噴槍切割成5～50mm長，噴向轉動的網模，均勻分布。玻璃纖維被覆到一定厚度時，用少量黏合劑乳液噴到纖維上，將其黏合，使預成型件有足夠的牢度，可以從網模上取下。黏合劑乳液可用聚酯樹脂、脲醛樹脂、聚乙酸乙烯樹脂或聚丙烯酸樹脂制造。常用不溶于苯乙烯的黏合劑，防止纖維在壓型時移位。有時可在制品邊緣中引入鐵絲，以保護定形。預成型件的制作情況見圖14-22。

　　預成型件噴射完成后，連同網模一起放進一個強制通風的熱風爐中，在125～140℃下干燥2～3min。冷卻后即可取下備用。
　　另一種制造預成型件的方法是配制一種短纖維與乳液黏合劑的混合漿料，將網膜由其中拉過，纖維即沉積其上，達一定厚度時即由漿液中取出，流去水分，經熱風干燥后脫模備用。
　　熱壓時可將預成型件放在涂好脫模劑的模具上，將計量準確的樹脂傾倒在上面，然后合模，多余的樹脂被擠出。其程序與用短切氈相同。固化溫度與時間取決于制品尺寸和樹脂配方。對于深度較大的制品，合模時纖維容易被擠到模具底部(見圖14-23)，好將模具翻過來進行模壓。
　　(3)片狀模塑料及預寢料熱壓　預浸料是將增強用纖維材料預先浸漬過樹脂，并經干燥后制成，呈片狀?？梢允歉啥餐Φ模部梢允擒浂呈值?。纖維可以是短切氈、粗格子布或單向紗等。
　　SMC是含有短切纖維和填料的樹脂系統，制成薄氈狀，氈的兩表面有兩層薄膜包覆成卷材。
　　將SMC或預展料切割成形，按要求層數疊合起來，放入模腔。新模具啟用時要上脫模劑，運轉正常后改用內脫模劑。模壓溫度、壓力與固化時間取決于樹脂配方及制品厚度。一般估計SMC的固化時間為：1min／mm(以壁厚計)。有時先加一定時間的接觸壓力，以加熱預浸料，使之部分固化，減少樹脂的流動性，然后加全壓。
　　用SMC生產的制品各面光滑，看不見纖維形態。玻璃纖維含量20％～35％，制品厚度常為1.6～6mm。超過10mm厚度時，可能出現分層。厚度大時好用團狀模塑料。
　　用SMC模壓時所需壓力比用液體樹脂高為3～7MPa，模具設計要使修邊在模內進行。樹脂用高黏度系統．在模壓時很少粘模。為改進制品的表面粗糙度，可用低輪廓樹脂，對較大平整表面制品可免除表面波紋、褶皺及沉陷痕跡。
　　(4)團狀模塑料熱壓　團狀模塑料中含有玻璃纖維或劍麻等增強材料以及碳酸鈣等填料。玻璃纖維長度3～12mm，加入量15％～20％。
　　團狀模塑料在美國稱BMC，在歐洲常分為BMC和DMC。前者用于質量更高的制品，樹脂配方不同，制品性能及表面粗糙度更好些。兩種類型都制成短條狀料粒，供熱壓使用。
　　團狀模塑料成型過程與片狀模塑料SMC類似。將稱重好的BMC料粒放在被覆好脫模劑的模具中，模具閉合到定位塊，壓力為4～7MPa，成型溫度一般為120～150℃，固化時間45s～8min，一般為2min左右。
　　(5)輸料成型　輸料成型用于制造小制件，特別適用于多腔模具，所用原料為DMC材料。模具要鍍鉻，可設計為多腔，模具中除有制品模腔外，還包括料團入口、流道等，因而加工成本高于普通熱壓模具。
　　操作過程為：將稱量好的DMC料放在加熱的輸送點上，用一個沖頭將其壓縮流入熱的模腔，在其中固化。主要工藝參數為輸送壓力、模壓力、輸料時間等。為減少輸料時間、提高生產效率，可將DMC料先放在加熱爐或高頻爐、微波爐中預熱。模具成型溫度155～170℃，模壓力5～10MPa，模內固化時間10～30s／mm(以壁厚計)。