为了进一步改善热固及热塑性塑料的机电性能。常在塑料中加入玻璃纤维填料(简称玻纤),作为增强材料,以树脂为粘结剂而组成新型复合材料,通称为增强塑料(热固性塑料的增强塑料又称为玻璃钢)。由于塑料配方的玻璃纤维的品种、长度、含量等不同,其工艺性及使用特性也各不相同。本节主要介绍模压用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。
热固性增强塑料
热固性增强塑料是以树脂、增强材料、辅助剂等组成。其中树脂作为粘结剂,它要求有良好的流动性、适宜的固化速度、副产物少,易调节粘度和良好的互溶性,并需满足塑件及成形要求。增强材料起骨架作用,其品种规格繁多主要用玻璃纤维,一般含量为60%、长度为15-20mm。辅助剂包括调节粘度的稀释剂(用以改进玻纤与树脂的粘结)、用以调节树脂-纤维界面状态的玻纤表面处理剂、用以改进流动性,降低收缩,提高光泽度及耐磨性等用的填料和着色颜料等。由于选用的树脂,玻纤的品种规格(长度、直径,无碱或含碱,支数,股数,加捻或无捻),表面处理剂,玻纤与树脂混制工艺(预混法或预浸法,塑料配比等不同则其性能也各不相同)。
工艺特性
1、流动性增强料的流动性比一般压塑料差,流动性过大时易产生树脂流失与玻纤分头聚积。过小则成形压力及温度将显著提高。影响流动性的因素很多,要评定某种料的流动性,必须按组成作具体分析。影响流动性的因素
2、收缩率增强塑料的收缩率比一般压塑料小,它主要由热收缩及化学结构收缩组成。影响收缩的因素首先是塑料品种。一般酚醛料比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等料要大,其中不饱和聚酯料收缩最小。其它影响收缩的因素是塑件形状及壁厚,厚壁则收缩大,塑料中所含填料及玻纤量大则收缩小,挥发物含量大则收缩也大,成形压力大,装料量大则收缩小,热脱模比冷脱模的收缩大,固化不足收缩大,当加压时机及成形温度适当,固化充分而均匀时则收缩小。同一塑件其不同部位的收缩也各不相同,尤其对薄壁塑件更为突出。一般收缩率为0-0.3%，而0.1-0.2%的则居多,收缩大小还与模具结构有关,总之选择收缩时应综合考虑。
3、压缩比增强料的比容,压缩比都较一般压塑料大,预混料则更大,因此在模具设计时需取较大的装料室,同时向模内装料也较困难,尤其预混料更为不便,但如采用料坯预成形工艺则压缩比就可显著减小。
装料量一般可预先估算，经试压后再作调整。估算装料量的方法可由如下四种：
(1)计算法装料量可按公式(1-3)计算：
A=V×G(1+3-5%)(1-3)
式中A-装料量(克)V-塑件体积(cm3)G-所用塑料比重(克/cm3)3-5%-物料按发物、毛刺等损耗量补偿值
(2)形状简化计算法将复杂形状塑件简化成由若干个简单形状组成,同时将尺寸也相应变更再按简化形状进行计算
(3)比重比较法当按金属或其它材料的零件仿制塑件时,则可将原零件的材料比重及重量与所选用的增强塑料比重之比求得装料量
(4)注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比较法求得装料量
4、物料状态增强料按其玻纤与树脂混合制成原料的方式可分为如下三种状态。
(1)预混料是将长达15-30mm的玻纤与树脂混合烘干而成,它比容大,流动性比预浸料好,成形时纤维易受损伤,质量均匀性差,装料困难,劳动条件差。适用于压制中小型、复杂形状塑料及大量生产时,不宜用于压制要求高强度的塑件。使用预混料时要防止料“结”使流动性迅速下降。该料互溶性不良,树脂与玻纤易分头聚积。
(2)预浸料是将整束玻纤浸入树脂,烘干切短而成。它流动性比预混料差,料束间相溶性差,比容小,玻纤强度损失小,物料质量均匀性良好,装模时易按塑件形状受力状态进行合理辅料,适用于压制形状复杂的高强度塑料。
(3)浸毡料是将切短的纤维均匀地铺在玻璃布上浸渍树脂而成的毡状料,其性能介于上述两者之间。适用压制形状简单,厚度变化不大的薄壁大型塑件。
5、硬化速度及贮存性增强塑料按其硬化速度可分为快速和慢速两种。快速料固化快,装料模温高,为适用于压塑小型塑件及大量生产时常用原料。慢速料适用于压制大型塑件,形状复杂或有特殊性能要求及小批量生产时,慢速料必须慎重选择升温速度,过快易发生内应力,硬化不匀,填充不良。过慢则降低生产效率。所以模具设计时应预先了解所用料的要求。
各种料都有其允许贮存期及贮存条件。凡超期或贮存条件不良者都会导致塑料变质,影响流动性及塑件质量,故试模及生产时都应注意。
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