BMC塑料及其成型工藝整理講解

1、BMC材料及成型工藝BMC(bulk molding compound) 或 DMC(dough molding compound) 稱為團(tuán)狀模塑料(以前也稱BT-3 ),和片狀模塑料一樣，都是短切纖維增強(qiáng)的熱固性模塑料。如今在美國、日本和我國，通常BMC和DMC是指同一種材料，根據(jù)美國SPI的定義,BMC即為化學(xué)增稠了的 DMC。具有抗沖、抗壓、抗彎曲、抗拉伸，高電容量， 高表面電阻，高絕緣強(qiáng)度，高耐電弧性，以及無毒耐腐蝕，阻燃等一系列優(yōu)異的物理性能，尤其具有流動性好、模塑壓力低、成型時間短、模塑溫度低等優(yōu)良成型特性。它在以下領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用：一、電器和電子元器件：各類高低壓電器開關(guān)的外殼及

2、結(jié)構(gòu)部件，化工和礦用防爆型電器零部件，電機(jī)，電磁閥整體圭寸裝，母線框，接線柱板，絕緣桿，絕緣子各種規(guī)格絕緣板材等。二、汽車工業(yè)：汽車殼體、保險杠，車燈架、車燈碗、后備箱等車內(nèi)外制件和功能件等。三、儀表工業(yè)：儀表架、儀表殼，操縱桿等。四、民用產(chǎn)品：衛(wèi)生潔具，裝飾品、洗碗機(jī)內(nèi)膽、器皿等。(66-10MW 微波爐器皿專用 BMC材料，無毒耐熱)五、其他方面：電子復(fù)印機(jī)，印刷機(jī)械，辦公機(jī)械的結(jié)構(gòu)部件，電子計算機(jī)零件等。BMC的基本特征是：大多經(jīng)化學(xué)增稠；玻纖含量在 9%25%之間比SMC (Sheet molding compound的縮寫，有優(yōu)越的電氣性能，耐腐蝕性能，質(zhì)輕及工程設(shè)計容易、靈活等優(yōu)點

3、，其機(jī)械性能可以與部分金屬材料相媲美，因而廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸車輛、建筑、電子/電氣等行業(yè)中。)少，故物理機(jī)械性能稍低短切長度范圍為325mm ；填料含量大多比 SMC高；物料流動性、成型工藝性及制品表觀質(zhì)量會比 SMC好; 成型薄壁、狹窄等精細(xì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制品突顯優(yōu)勢。但成型條件、工序管理、缺陷對策及模具要領(lǐng)等都和SMC工藝相似。BMC模塑料的制備流程第一步：將配方中的液體組份和其它助劑先在高速打漿機(jī)中充分分散、攪拌制備成糊料；UP+LPA4第二步：將配方中的粉體填料投入sigma捏合機(jī)中稍加拌和，然后將上述準(zhǔn)備好的糊料倒入sigma機(jī)中，進(jìn)行充分的捏合拌和，大致3045分完成液固兩相璇纖齋速打漿機(jī)

4、的均勻混合;捏合機(jī)模鑒糾包裝入嘗第三步：將配方中的短切玻纖，在開機(jī)狀態(tài)下撒落在已拌勻的膏體上，大致58分鐘強(qiáng)力拌和，至玻纖都被膏體包覆浸漬即可，不宜過久而折斷玻纖引起降解；第四步：傾倒出料，稱重分裝入不透氣的薄膜包裝袋中，口部扎緊,常溫下自然熟化35天即可使用。1. BMC混練用的捏合機(jī)，兩根槳葉的速比最好無一般采用Z形捏合機(jī)又稱雙臂捏合機(jī)或sigma槳葉捏合機(jī)，槳葉形狀可有多種類型公約數(shù)，漿葉外緣與室壁間隙約為58mm。BMC常用的捏合機(jī)及蟲咄測圾單螺旅型漿葉2. BMC制品所能實現(xiàn)或達(dá)到的尺寸要求和幾何精度及尺寸誤差的累積原理項目達(dá)到的水平最小壁厚mm可控的尺寸公差（名義尺寸100以內(nèi)）m

5、m精密級的尺寸公差（名義尺寸100以內(nèi)）mm平面度（500 X500）mm0.81.2).030.05).010.020.300.50BMC制品尺寸的變遷和誤差之累計制品尺寸的融待A空缶下欖JI之尺寸B成型溫壌下鍥具金 腐之牌冊脫C零件成型時的敕縮D制品體班松弛旳 成的后收編E制品吸濕之啟的瞬脹F制品在工件喘蘆則 的瑕膛脹4. BMC注射壓縮成型工藝合模，侶還霜旦愈注射BMC,注射結(jié)束，模具閉死壓縮物料固化完咸宕啟模I脫出制品有一宦間隙BMC注射壓縮成型工藝過程示意圖5. BMC配料價格和制品價格的計算實例車燈反射鏡用本色 BMC配方及原料價格組份及代號采購單價（含稅）配方表100kg配料時的

6、組份重量kg100kg配料時的組份價格元元/kg注1不飽和聚酯樹脂16.0060phr12.0192.00UP注2(31.50)注 3低收縮、低波紋22.0040phr8.0176.00度添加劑(28.90)LS、LPA(PVAc)重質(zhì)碳酸鈣0.80300phr60.048.00CaC03(600 目)(7.90)高溫引發(fā)劑40.001.2phr0.249.60TBPB(1.60)中溫引發(fā)劑140.000.5phr0.1014.00TBPO(2.30)硬脂酸鋅脫模劑12.003.5phr0.708.40Zn St(1.40)氫氧化鈣增稠劑10.000.8phr0.161.60Ca(OH)2(0

7、.30)短切玻璃纖維10.00總量的16%16.0160.00G.F.(6mm)(26.10)合計100.0609.60(100%)注1.2008年年初的大致價格；注2.phr( Parts per hundred res in )每百份樹脂(液體組份)的組份；注3刮號中數(shù)據(jù)是組份價格占原料總價的比例%.上述原料合計價格一般再追加25%40%的加工費(fèi)、管理費(fèi)等即為模塑料的出廠價BMC塑殼斷路器壓縮成型價格分析表項目250A上蓋250A底座制品照片 視J - * P1哼旨丄L lid 1每月需求量只50005000零件凈重克423770客戶要求BMC之牌號、品質(zhì)Tetradur F4308-70

8、35Tetradur F4308-7035BMC材料的采購價元/公斤含稅:12.50未稅:10.68含稅:12.50未稅:10.68壓制品投料重量克435787制品材料價格（未稅）元4.658.41模具型式一模二腔一模二腔成型壓機(jī)噸100100100噸壓機(jī)每小時的加工費(fèi)元/小時（包含設(shè)備折舊、電費(fèi)、維修費(fèi)、工資等）注150.0050.00每模次制品成型周期秒240300每小時成型件數(shù)只/小時3024制品成型費(fèi)用元/只1.672.08制品后整理去毛刺費(fèi)用元/只0.400.80包裝、檢查費(fèi)用兀/只0.350.55工廠費(fèi)用小計元/只4.65+1.67+0.40+0.35=7.078.41+2.08+

9、0.80+0.55=11.84工廠管理及利潤15%元/只1.061.78制品出廠價格元/只注2未稅:8.13含稅951未稅:13.62含稅:15.94注1,隨不同的工廠、批量多少、壓機(jī)噸位、模具優(yōu)劣等情況有較大差異注2,本表的各種價格基本參照2008年的平均水平.壓制成型工藝過程BMC模塑料的壓制成型原理及其工藝過程與其他熱固性塑料基本上是相同的。在壓制時，將一定量的BMC模塑料放入預(yù)熱的壓模中，經(jīng)加壓、加熱固化成型為所需的制品。1、 BMC模壓成型工藝特點 浪費(fèi)料量少，通常只占總用料量的2%-5%，實際的物料損耗量還取決于所成型制品的形狀、尺寸及復(fù)雜程度。 在成型過程中，BMC模塑料雖然是含

10、有大量的玻璃纖維，但是卻不會產(chǎn)生纖維的強(qiáng)烈取向，故制 品的均勻性、致密性較高，而殘余的內(nèi)應(yīng)力也較小。 在加工過程中，由于填料和纖維很少斷裂，故可以保持較高的力學(xué)性能和電性能。 在壓制時由于其流動長度相對來說較短，故模腔的磨蝕也不嚴(yán)重，模具的保養(yǎng)成本也較低。 與注射成型相比，其所采用的成型設(shè)備、模具等的投資成本較低，因此整個制品的成型成本也較低。壓制成型時，是將一定量的準(zhǔn)備好的 BMC模塑料放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱的鋼制壓模中，然后以一定的速度閉合模具；BMC模塑料在壓力下流動，并充滿整個模腔；在所需要的溫度、壓力下保持一定的時間，待其完成 了物理和化學(xué)作用過程而固化、定型并達(dá)到最佳性能時開啟模具，取出制品

11、。BMC模塑料壓制成型過程如圖 3.16所示。猜槿(b)m Nft (d)片圖3* 168HC模塑料壓制成熾過程3. 壓制成型前的準(zhǔn)備工作作為濕式預(yù)混料的 BMC模塑料含有揮發(fā)性的活性單體，在使用前不要將其包裝物過早拆除，否則， 這些活性單體會從 BMC物料中揮發(fā)出來，使物料的流動性下降，甚至造成性能下降以致報廢。當(dāng)然，對于已 拆包而未用完的 BMC模塑料，則一定要重新將其密封包裝好，以便下次壓制之用。 投料量的計算和稱量般來說，首先是要知道所壓制制品的體積和密度，再加上毛刺、飛邊等的損耗，然后進(jìn)行投料量的計算。裝料量的準(zhǔn)確計算，對于保證制品幾何尺寸的精確，防止出現(xiàn)缺料或由于物料過量而造成廢品

12、及材 料的浪費(fèi)等， 都有十分直接的關(guān)系， 特別是對于 BMC 這種成型后不可回收的熱固性復(fù)合材料來說， 對于節(jié)省 材料、降低成本，更具有重要的實際意義。實際上，由于模壓制品的形狀和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其體積的計算既繁復(fù)亦不一定精確，因此裝料量往 往都是采用估算的方法。對于自動操作的機(jī)臺，其加料量可控制在總用料量的土 1.5 以內(nèi)，而達(dá)到 5或超 過此數(shù)量時，則肯定會在模具的合模面上出現(xiàn)飛邊。這薄薄的一層超量的物料在加熱狀態(tài)的高模溫作用下， 會迅速地固化而形成飛邊。估算裝料量的方法有許多。如有所謂“形狀、尺寸簡單估算法”、“密度比較法”和“注型比較法”等。用上述方法估算出基本的裝料量后， 并進(jìn)行幾次的

13、試壓， 就可以比較準(zhǔn)確地得出 BMC 模塑料壓制成 型的裝投料量。 模具的預(yù)熱BMC 模塑料是熱固性增強(qiáng)塑料的一種，對于熱固性塑料來說， 在進(jìn)行成型之前首先應(yīng)將模具預(yù)熱至 所需要的溫度，此實際溫度與所壓制的 BMC 模塑料的種類、配方、制品的形狀及壁厚、 所用成型設(shè)備和操作 環(huán)境等都有關(guān)系。應(yīng)注意的是，在模溫未達(dá)設(shè)定值并均勻時，不要向模腔中投料。 嵌件的安放為了提高模壓制品連接部位的強(qiáng)度或使其能構(gòu)成導(dǎo)電通路等目的，往往需要在制品中安放嵌件。當(dāng) 需要設(shè)置嵌件時，則在裝料、壓制前應(yīng)先將所用的嵌件在模腔中安放好。嵌件應(yīng)符合設(shè)計要求，如果是金屬 嵌件，在使用前還需要進(jìn)行清洗。對于較大的金屬嵌件，在安放

14、之前還需要對其進(jìn)行加溫預(yù)熱，以防止由于 物料與金屬之間的收縮差異太大而造成破裂等缺陷。 在同一模腔中，如安放有不同類型、不同規(guī)格的嵌件，還應(yīng)認(rèn)真的檢查嵌件的安放情況。嵌件的錯位不但會產(chǎn)生廢品，更嚴(yán)重的是有可能損壞型腔?？傊都?yīng)安放到位、準(zhǔn)確并緊固可靠。 脫模劑的涂刷對于BMC模塑料的壓制成型來說， 由于在其配制時已在組分中加有足夠的內(nèi)脫模劑，再加上開模后制件會冷卻收縮而較易取出，因此一般不需再涂刷外脫模劑。然而，由于BMC物料具有很好的流動性，模壓時有可能滲入到構(gòu)成型腔的成型零件連接面的間隙里，而使脫模困難，故對新制造或長期使用的模具，在合 模前或在清模后，給模腔涂刷一些外脫模劑也是有好處的

15、。所用的外脫模劑一般是石蠟或硬脂酸鋅。 裝模在BMC模塑料的壓制成型中， 裝模操作是否得當(dāng)、 合理是很值得注意的， 這不但會影響物料壓制時在模腔中的流動，亦會影響到制品的質(zhì)量，特別是對于形狀和結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜的制品的成型。因此，如何將BMC模塑料合理地投放到壓模中，是一個十分重要的問題。在大多數(shù)情況下，是用人工將壓實而且質(zhì)量與制品相近的整塊（團(tuán)）BMc物料投放到壓模型腔的中心位置上。但有時，也可以特地將物料投放到在壓制時可能會出現(xiàn)滯留的地方，如凸臺、型芯和凹槽這些地 方。最不好的方法是將 BMC模塑料分成若干塊而投放到模腔中，因在壓制中，當(dāng)分成塊的物料流到會合點時可能會出現(xiàn)熔接線，使制品在此處出

16、現(xiàn)強(qiáng)度的“薄弱環(huán)節(jié)”，如圖 3.17（ b）所示。玉2IU 豆竺.斗 怛啟金勺岸古皿（嗎 orvKr 碎 PH 呀T eeEl士氐半斗千半fHJ心更訐討品岀現(xiàn)弓雖魚白勺般來說，裝模操作時還應(yīng)考慮以下幾個問題。所投放的BMC模塑料的溫度一般應(yīng)在 15 C以上。應(yīng)根據(jù)壓制時能獲得最短的流動路徑來選擇投放物料的位置，最好是保證物料能同時到達(dá)模腔的各個角落：對于有可能出現(xiàn)物料滯留或“死角”的地方，可預(yù)先在該處投放物料。應(yīng)盡可能使投放的物料均勻分布。因通用BMC模壓料在150 C時所需的固化時間還不到Imin/mm,因此投料應(yīng)迅速。如使用手工稱量物料，由于速度較慢而不利于生產(chǎn)效率的提高，因此，在壓制較小

17、的制品時，最好是采用有共用加料室的模具。對于形狀比較復(fù)雜的制品， 可先將物料預(yù)壓成與制品相似的坯塊，這樣可以避免壓制出的制品在凸出的部位上出現(xiàn)缺料或產(chǎn)生熔接線等問題。為便于投料和貯存，在配制 BMC模塑料時，一般都把其擠壓成條狀或團(tuán)塊狀。切忌將物料松散的投滿模腔，這不利于壓制時順利的將氣體排出、減少制品起泡。如用條狀料進(jìn)行模壓時，應(yīng)采用垂直加料的方式，這可得到各個方向都具有相同強(qiáng)度和收縮均勻的模壓制品。4. 壓制(1) 閉模、加壓加熱和固化當(dāng)完成向模腔內(nèi)投料以后， 則進(jìn)行閉模壓制。 由于 BMC 模壓料的固化速度非?？?， 而且為了縮短成 型周期，防止物料出現(xiàn)過早固化(局部的過早固化會影響到壓制

18、物料的流動)，在陽模未觸及物料前，應(yīng)盡 量加快閉模速度；而當(dāng)模具閉合到與物料接觸時為避免出現(xiàn)高壓對物料和嵌件等的沖擊，并能更充分的排除 模腔中的空氣，此時應(yīng)放慢閉模速度。(2) 開模及脫模(頂出制品) 當(dāng)制品完全固化后，為減少成型周期，應(yīng)馬上開模并脫出制品。如果制品的形狀比較簡單，而且 模具的脫模斜度、模腔的表面光亮度等都比較合適，則制品的脫模不會有什莫困難。對于形狀比較復(fù)雜的制 品，脫模的難度有可能提高。5. 制品的后處理及模具的清理(1) 制品的后處理BMc 模塑料的成型收縮率很小， 制品因收縮而產(chǎn)生翹曲的情況并不嚴(yán)重。 對于有些制品如出現(xiàn)有上述現(xiàn)象， 可采取將其置于烘箱中進(jìn)行緩慢冷卻的方

19、法來消除。(2)制品的修整由于 BMc 模壓制品往往都會產(chǎn)生一些飛邊與其連在一起， 需要將其除去。 飛邊的最大厚度應(yīng)該限制 在 0.lmm 的范圍內(nèi)。如果飛邊的厚度太大，則不但除去困難，而且物料浪費(fèi)也太大，成本也會大大提高。如 果時間允許的話，操作者可以在閉模固化的間隔時間里用挫刀片、修飾砂帶、壓入棒等工具將制品上的飛邊 和孔洞等進(jìn)行清理。小的制品通常都用滾輪磨邊機(jī)來清除飛邊。(3)模具的清理制品脫出后，應(yīng)認(rèn)真的清理模具。首先應(yīng)把殘留在模具中的BMC 碎屑、飛邊等雜物全部清理干凈，特別是應(yīng)將滲入到模腔結(jié)合面各處間隙中的物料徹底清除，否則不但會影響到制品的表面質(zhì)量，而且還有可 能會影響到模具的開

20、合和排氣。清理模具一般要采用壓縮空氣、毛刷和銅質(zhì)的非鐵工具，目的是在清理時不會損傷模腔表面。模具 清理后對于容易出現(xiàn)粘模的地方可涂刷一定量的脫模劑， 然后再仔細(xì)的檢查模腔內(nèi)是否還有其他外來物存在， 當(dāng)做完上述工作后，即可進(jìn)入下一個工序。6. 壓制成型工藝條件 與一般的熱固性模塑料一樣， BMC 模塑料的壓制成型條件包括：成型壓力、成型溫度、固化時間等 參數(shù)。(1) 成型壓力BMC 模塑料由于具有良好的流動性， 因此在模壓時不需要很高的壓力就可以使其充滿整個模腔。 對 于同一種組分的 BMC 模塑料來說， 其成型壓力主要是根據(jù)制品的復(fù)雜程度、 制品的性質(zhì)和其他成型工藝條件 開選定的。例如，在壓制

21、一些形狀簡單的制品時， 5MPa 的壓力就足夠了；對于設(shè)有凸臺或有盲孔的形狀較 為復(fù)雜的制品，則可能要用高一些的壓力。模具的類型對壓力的選擇也有影響， 溢式壓模比半溢式的壓模使用的壓力小些， 而不溢式壓模 (很少用于 BMC 的壓制)所使用的壓力則要大些，甚至高幾倍。另外，對壓制成型表面質(zhì)量要求高的制品，也要使用比較高 的成型壓力。對于大多數(shù)的 BMC 模壓制品來說， 3. 5-7. OMPa 壓力已經(jīng)足夠了；但對于不溢式壓模和表面要求 比較高的制品，有時可能要用到 14MPa 的成型壓力。（2）成型溫度BMC 模塑料的壓制成型溫度是十分重要的工藝參數(shù)。 成型溫度的高低與物料的類型、 配方（組分） 、 所使用的成型壓力、制品的復(fù)雜程度及壁厚、收縮的控制、流動條件以及有無預(yù)熱等都有關(guān)。溫度高，固化速度快，生產(chǎn)效率高；而要想獲得好的表面質(zhì)量，則要用較低的溫度，特別是對有些 要求用慢速閉模的成型制品。但溫度低、物料流動時間長，會使壓制成型過程放慢。為防止制品表面出現(xiàn)開 裂，對一些深型腔、形狀復(fù)雜而壁薄的制品，則需要采用低溫的成型條件。一般來說，上下模具通