SMC/BMC材圧縮成形制御3要素

SMC/BMC の圧縮成形プロセスでは、「3 点」、つまり成形温度、成形圧力、成形時間の 3 つの主要なプロセス パラメータの制御に重点を置く必要があります。

 

成形温度は、金型成形中に指定された金型温度であり、このプロセス パラメータは、金型キャビティ内の材料への金型の熱伝達条件を決定します。これは、材料の溶融、流動、硬化プロセスに決定的な影響を与えます。 SMC/BMC 成形コンパウンドの成形プロセス中の温度変化はより複雑です。これは、プラスチックが熱伝導性に乏しく、成形開始時の材料の中心と端の温度差が大きいためです。硬化架橋反応は材料の内層と外層で同時に開始されます。表面材は加熱により先に硬化して硬質シェルを形成し、その後の内部材の硬化収縮は外側の硬質シェルによって制限され、成形品の表層と内層に残留圧縮応力が発生します。残留引張応力があり、残留応力が存在すると製品の反りや割れ、強度低下の原因となります。したがって、金型キャビティ内の材料内外の温度差を最小限に抑え、硬化ムラをなくすことが高品質な製品を得るための重要な条件の一つとなります。 SMC/BMC成形コンパウンドの成形温度は、硬化システムの発熱ピーク温度と硬化速度に依存し、硬化ピーク温度の温度範囲は通常、その硬化温度範囲よりわずかに低く、一般に約135〜170度です。そしてテストによって決定されます。硬化速度が速い系はより低い温度を必要とし、硬化速度が遅い系はより高い温度を必要とします。薄肉製品の成形の場合は温度範囲の上限、厚肉製品の成形の場合は温度範囲の下限をとることができますが、薄肉で成形深さが深い製品を成形する場合は、プロセスが長いため、流動プロセス中に材料が固化するのを防ぐために、温度範囲の下限も考慮する必要があります。製品の強度などの性能を損なわないことを前提に、成形温度を適切に高めることは成形サイクルの短縮や製品の品質向上につながります。成形温度が低すぎると、溶融材料の粘度や流動性が悪くなるだけでなく、架橋反応が十分に進行しにくくなり、製品の強度が低くなり、外観がくすんだり、脱型時に金型の固着や突き出し変形が発生します。

 

 

成形圧力は通常、FRPの油圧プレスが金型に加える力の合計と、金型キャビティの圧力方向の投影面積との比である成形圧力（MPa）で表されます。成形プロセスにおける成形圧力の役割は、金型をしっかりと閉じて材料を緻密にすること、また溶融物の流れを促進し、金型キャビティ内の低分子物質の揮発によって発生する圧力のバランスをとることです。圧縮率の大きい成形材料は緻密化する際に多くのエネルギーを消費するため、成形時の成形圧力を高くする必要があるため、バルク成形材料の圧力はブランク成形品の圧力よりも高く、SMC/BMC成形材料の圧力は高くなります。粉末成形材料よりも高い。溶融粘度が高く架橋速度が速い材料を成形する場合や、複雑な形状、薄肉、深さ、大面積の製品を加工する場合、大きな流動抵抗を克服して充填する必要があるため、高い成形圧力を使用する必要があります。金型キャビティ。成形温度が高いと架橋反応が促進され、溶融物の粘度が急激に上昇するため、高い成形圧力と併用する必要があります。高い成形圧力には、製品の密度の増加、成形収縮の低減、急速な流動金型充填の促進、膨潤の克服、気孔の発生の防止などの一連の利点があります。ただし、過剰な成形圧力は金型の寿命を縮め、油圧プレスの消費電力を増加させ、製品の残留応力を増加させます。したがって、熱硬化性プラスチック成形品を加工する際には、高い成形圧力を避けるために、プリプレス、予熱、および成形温度の適切な上昇が使用されます。予熱温度が適切に高くされなかったり、予熱時間が長くなったりすると、予熱工程で部分硬化の流動性が低下し、成形圧力を下げることができないだけでなく、成形圧力をより高くする必要があります。材料が金型キャビティに充填されます。

 

成形時間は、圧縮成形の絶縁保持時間とも呼ばれます。金型が完全に閉じた後、または最後のガスが抜けて金型が開いた後、材料が金型内で加熱されて固化する時間を指します。成形プロセスにおける成形時間の役割は、主に、金型キャビティの形状を得た成形品に硬化を完了するのに十分な時間を与えることです。硬化とは、熱硬化性プラスチックの成形時の本体構造の形成過程を指し、化学反応の本質から架橋反応が起こる過程を指します。ただし、この工程における「完全硬化」とは、架橋反応が最後まで進行したこと、つまり架橋に関与し得る活性基が全て反応に関与したことを意味するものではない。この進行中という用語は、架橋反応が適切な程度に行われ、製品の包括的な物理的および機械的特性、またはその他の特別に指定された特性が期待される指標に達しているという事実を指します。当然のことながら、製品の架橋度は 100% に達することはできませんが、硬化度は 100% を超える可能性があり、必要な完全硬化度を超えて架橋が起こる現象を通常「過熟」と呼び、その逆も同様です。 「未熟」といいます。成形時間の決定は、SMC/BMC 成形コンパウンドの硬化速度、製品の形状と肉厚、金型の構造、成形温度、成形圧力のレベル、および予圧がかかっているかどうかに関連します。予熱や成形時の排気の有無。適切な予熱条件を使用すると、金型キャビティ内の材料の加熱プロセスと金型キャビティへの充填プロセスが加速され、成形温度が上昇すると成形時間が短縮され、成形時間が短縮されます。製品の肉厚が増加する場合は、それに応じて延長する必要があります。成形温度と成形圧力が一定の場合、成形時間は製品の性能を決定する重要な要素になります。成形時間が短すぎると、樹脂が完全に硬化せず、製品が熟していないため、機械的特性が低下します。品質が悪く、外観に光沢がなく、離型後に反りや変形が起こりやすい。成形時間を適切に延長することにより、上記の欠点を克服するだけでなく、製品の成形収縮を低減し、耐熱性、強度性能、電気絶縁性能を向上させることができます。しかし、成形時間を長くしすぎると過熟状態となり、生産効率が低下しエネルギー消費量が増加するだけでなく、過剰な架橋により収縮率が大きくなり、樹脂間に大きな内部応力が発生します。およびフィラー；また、製品の表面が黒ずんだり水膨れができたり、ひどい場合には製品に亀裂が入ったりすることもよくあります。