マインドマップギャラリー SMC成形工程
SMC成形プロセス、複合材料加工技術と設備、主に概要、成形影響要因、 設備分析、原料分析など
2024-04-05 15:44:26 に編集されましたSMC成形工程
概要
プロセス図
SMCの特長
1.SMCは金属材料に対抗できます。
2. 強化熱可塑性プラスチックと比較して、SMC は成形サイクルが短く、成形設備への投資が少なく、変形しにくく、機械的特性と熱変形温度が高くなります。耐薬品性に優れています。そして価格も安くなります。
3. 一般の熱可塑性プラスチックと比較すると、SMC の物理的および機械的特性は比較にならないほど優れています。
4. BMC と比較して、SMC は射出成形が可能ですが、高強度材料を製造する必要がある場合には、SMC を使用する必要があります。
5. SMCはハンドレイアップ/スプレーFRP材料と比較して、成形サイクル、作業環境、コスト、製品外観品質の点で優れています。
プロセスの特性
1.操作が簡単、自動化が容易で、生産効率が高く、湿式成形の作業環境と労働条件が改善されます。
2. 成分の種類や割合を変えることで、フィラーの種類や量を変えることで成形プロセスや製品の性能を変えることができ、コストの削減や製品の軽量化が可能になります。
3. 成形流動性が良く、複雑な構造の部品や大型部品の成形が可能です。
4. 寸法安定性が良く、表面が平滑で光沢が良く、繊維の抜けが少ないため、後加工工程が容易です。
5. 強化材は製造・成型時に損傷することがなく、強度が高く、軽量な構造設計が可能です。
成形に影響を与える要因
SMC成形プリフォーム
供給量:成形品の密度×体積に揮発分、バリ等のロス分を3~5%加えた量が供給量となります。 経験法:添加量=製品容積×1.8
予備成形:成形材料を室温で製品と同様の形状に予備プレスし、プレスすることで成形サイクルを短縮し、生産効率と製品性能を向上させます。
SMC成形温度
成形温度は、樹脂ペーストの硬化方式、製品の厚み、生産効率、製品構造の複雑さなどによって異なります。 一般に、厚肉製品の成形温度は薄肉製品の成形温度より低く選択する必要があります。これにより、過度の温度による厚肉製品内部の過度の熱蓄積を防ぐことができます。 SMCの成形温度は120~155℃です。
SMC成形圧力
加圧の機能は、材料が流動するときの内部摩擦、および材料と金型キャビティの内壁の間の摩擦を克服して、成形材料が金型キャビティ内に充填されるようにすることです。成形材料を加圧し、製品を圧縮します。成形圧力の量は主に成形材料の種類、製品の構造、サイズによって異なります。製品の構造が複雑になるほど、または製品の厚みが増すほど、必要な成形圧力は大きくなります。
SMCの成形圧力は製品の構造、形状、サイズ、SMCの増肉度により異なります。一般的にSMCの成形圧力は3~7MPaです。
SMC成形品の硬化時間
成形温度における SMC の硬化時間 (保持時間とも呼ばれます)。それはその特性、同化システム、成形温度、製品の厚さと色などの要因に関係します。 硬化時間は通常 40 秒/mm として計算されます。製品の厚みが 3mm を超える場合、4mm 増えるごとに硬化時間が 1 分増えると考える人もいます。
設備分析
制作スタッフ
これは主に、強化材料の導入システムと含浸および脱気システムの 2 つの部分で構成されます。
含浸・脱泡の方式としては、大きくローラー式とベルト式の2種類があり、前者はドラム式まで拡張することができます。ローラーフィルム機は、ローラーの巻き取り張力によって発生する圧力を利用して含浸と脱気を行います。ベルトフィルム機は、溝付きローラーを利用してコンベアベルト上でシートを転がして含浸と脱気を行います。
構造
コンベアシステム
PEフィルム供給システム
スクレーパー装置
グラスファイバーカッター
含浸・圧縮装置
巻取り装置
油圧プレス
型
原材料分析
樹脂
不飽和ポリエステル樹脂(UP)はSMCの最も基本的な配合材料です。化学構造の違いにより、一般的には一般型、イソフタル酸型、ビスフェノールA型の3つに分類されます。 SMC の製造では、最も一般的に使用されるのは o-フェニレンおよび m-フェニレン不飽和ポリエステル樹脂です。
スチレンをジアリルフタレート(DAP)、ジアリルイソフタレート(DAIP)、トリアリルシアヌレート(TAC)などのアリルモノマーに置き換えることで、製品の耐熱性、耐候性、寸法安定性を大幅に向上させることができます。同時に、このタイプのモノマーは揮発性が低いため、環境条件が改善され、SMC の保管期間も延長されます。
イニシエータ
開始剤を選択する際には、成形材料の保存安定性と硬化温度という 2 つの要素を考慮する必要があります。
開始剤としての過酸化ジベンゾイル (BPO) は、反応温度範囲が広く、成形時に厳密な温度管理が必要ないという利点がありますが、SMC は長期保存安定性に劣ります。
開始剤として過安息香酸 tert-ブチル (TBP) を使用する SMC は長期保存安定性を備えていますが、プレス中により高い硬化温度が必要です。
過酸化ジクミル (DCP) の特性は本質的に TBP と似ています。
フィラー
SMC にフィラーを添加すると、コストを削減し、収縮を軽減し、粘度を調整し、材料に特定の特殊な特性を与えることができます。
フィラーを選択する際には、①粒度、②油吸着量、③チキソトロピー現象を考慮する必要があります。
これら 3 つの要素は、油吸着能力 (亜麻仁油で湿った充填剤の質量パーセントを指します) などの充填剤粒子の表面に関係します。フィラーの油吸着能力は比表面積の関数です。フィラー間の隙間が増加すると、比表面積が増加し、油吸着能力が増加します。油吸着容量が小さいフィラーの場合は、樹脂中の添加量の割合を増やすことができます。したがって、シート成形コンパウンドでは、充填剤には、より低い油吸着能力が求められることがよくあります。
充填剤は、その化学組成に応じて、酸化ケイ素(アスベスト、タルク、陶土、酸化ケイ素、珪藻土など)、硫酸塩(硫酸バリウム、硫酸カルシウムなど)の 4 つのカテゴリーに分類できます。 );水酸化物(水酸化アルミニウム)。
ほとんどの場合、フィラーの量は SMC フォーミュラの総量の 1/3 以上を占めます。
炭酸カルシウム: 優れた隠蔽特性があり、製品の表面特性を改善します。水和アルミナ (ATH): 難燃剤であり、製品の耐水性と電気絶縁性を向上させます。
低収縮添加剤
収縮の制御は、不飽和ポリエステル樹脂に一定量の熱可塑性ポリマーを添加することで実現されます。このような熱可塑性ポリマーは低収縮添加剤と呼ばれます。
SMC に一般的に使用される熱可塑性添加剤には、PE パウダー、PS およびそのコポリマー、PVC およびそのコポリマー、酢酸セルロースおよび酪酸セルロース、熱可塑性ポリエステル、ポリカプロラクトン、PVAC、および PMMA が含まれます。
作用機序の違いにより、大きく2つに分類できます。 1. PE や PVC などの不飽和ポリエステル樹脂と相溶しない添加剤は、樹脂の 5% ~ 10% の量で添加する必要があります。 2. 樹脂は硬化前は相互に溶解しますが、硬化後は添加剤が小さな球状粒子の形で樹脂から沈殿し、PVAC、PS などの第 2 相を形成します。
増粘剤
シート モールディング コンパウンドおよびバルク モールディング コンパウンドの調製には、ガラス繊維と充填剤の含浸を容易にするために、低い樹脂粘度が必要です。含浸が完了した後、成形作業を容易にし、製品の収縮を低減するために、ブランクの粘度を高める必要があります。この要件は、増粘剤を添加することで満たされます。
増粘剤は粘着付与剤とも呼ばれ、不飽和ポリエステル樹脂の粘度を急速に高め、粘度がプロセス要件に達した後は比較的安定します。
特性
1. 含浸段階では、良好な濡れ性を確保するために、増粘プロセスをゆっくりと行う必要があります。
2. 含浸後は、保管、輸送、成形作業に適応するために粘度を急速に高める必要があります。
3. 厚くなったブランクは、樹脂と繊維が分離することなく、成形温度で金型キャビティを迅速に充填できます。
4. 増粘後の粘度は保管期間中成形可能範囲内で安定している必要があります。
5. 生産において増粘効果が安定した再現性を有すること。
理想的な増粘剤
含浸段階では、ガラス繊維への良好な含浸を確実にするために、樹脂の増粘は十分に遅くなければならず、含浸後、SMC ができるだけ早く成形段階に入り、在庫を最小限に抑えることができるように、樹脂は十分に速く増粘する必要があります。 SMC の粘度は成形可能な成形粘度に達します。可能な限り長い保存寿命を得るには、増粘プロセスを直ちに停止し、安定させる必要があります。
MgO
MgOは最も広く使用されている代表的な化学増粘剤であり、増粘速度が速いのが特徴です。その増粘特性は活性に関連しています。
増粘のメカニズム
増粘は、塩形成と錯体形成の 2 つの段階を含む化学プロセスです。
内部離型剤
SMC の場合、金型の固着は深刻な問題であるため、内部離型剤を配合する必要があります。通常は長鎖脂肪酸およびその塩であり、加熱により溶けて第二相として金型表面に流れ込み、不飽和ポリエステル樹脂と金型表面との親和性を阻害します。
。選択した離型剤の融点は、樹脂が固化する前に確実に溶融するように、硬化温度よりも低くなります。添加量は通常0.5%〜2%である。
一般的に使用される内部離型剤材料
ステアリン酸 ステアリン酸亜鉛 ステアリン酸カルシウム ステアリン酸マグネシウム
補強材
一般的に使用されるタイプ: チョップドストランドマットとロービング。 (25mm、50mm)
SMC特殊ガラス繊維の一般的な要件は、良好な切断性能、良好な含浸性、良好な流動性、高い製品強度、良好な外観などです。
着色剤
内部着色剤:樹脂配合に添加。
外部着色剤:製品の表面にスプレーします。