為了進一步改善熱固及熱塑性塑料的機電性能. 常在塑料中加入玻璃纖維填料,作為增強材料,以樹脂為粘結劑而組成新型複合材料,通稱為增強塑料(熱固性塑料的增強塑料又稱為玻璃纖維). 由於塑料配方的玻璃纖維的品種, 長度, 含量等不同,其工藝性及使用特性也各不相同. 本節主要介紹模壓用的熱固性增強塑料及注射用的熱塑性增強塑料.
熱固性增強塑料
熱固性增強塑料是以樹脂, 增強材料, 輔助劑等組成. 其中樹脂作為粘結劑,它要求有良好的流動性, 適宜的固化速度, 副產物少,易調節粘度和良好的互溶性,並需滿足塑件及成形要求. 增強材料起骨架作用,其品種規格繁多主要用玻璃纖維,一般含量為60%, 長度為15-20mm. 輔助劑包括調節粘度的稀釋劑(用以改進玻纖與樹脂的粘結), 用以調節樹脂-纖維界面狀態的玻纖表面處理劑, 用以改進流動性,降低收縮,提高光澤度及耐磨性等用的填料和著色顏料等. 由於選用的樹脂,玻纖的品種規格(長度, 直徑,無堿或含堿,支數,股數,加撚或無撚),表面處理劑,玻纖與樹脂混制工藝(預混法或預浸法,塑料配比等不同則其性能也各不相同).
工藝特性
1, 流動性增強料的流動性比一般壓塑料差,流動性過大時易產生樹脂流失與玻纖分頭聚積. 過小則成形壓力及溫度將顯著提高. 影響流動性的因素很多,要評定某種料的流動性,必須按組成作具體分析. 影響流動性的因素
2, 收縮率增強塑料的收縮率比一般壓塑料小,它主要由熱收縮及化學結構收縮組成. 影響收縮的因素首先是塑料品種. 一般酚醛料比環氧, 環氧酚醛, 不飽和聚酯等料要大,其中不飽和聚酯料收縮最小. 其它影響收縮的因素是塑件形狀及壁厚,厚壁則收縮大,塑料中所含填料及玻纖量大則收縮小,揮發物含量大則收縮也大,成形壓力大,裝料量大則收縮小,熱脫模比冷脫模的收縮大,固化不足收縮大,當加壓時機及成形溫度適當,固化充分而均勻時則收縮小. 同一塑件其不同部位的收縮也各不相同,尤其對薄壁塑件更為突出. 一般收縮率為0-0.3%, 而0.1-0.2%的則居多,收縮大小還與模具結構有關,總之選擇收縮時應綜合考慮.
3, 壓縮比增強料的比容,壓縮比都較一般壓塑料大,預混料則更大,因此在模具設計時需取較大的裝料室,同時向模內裝料也較困難,尤其預混料更為不便,但如採用料坯預成形工藝則壓縮比就可顯著減小.
裝料量一般可預先估算, 經試壓後再作調整. 估算裝料量的方法可由如下四種:
(1)計演算法裝料量可按公式(1-3)計算:
A=V×G(1+3-5%)(1-3)
式中A-裝料量(克)V-塑件體積(cm3)G-所用塑料比重(克/cm3)3-5%-物料按發物, 毛刺等損耗量補償值
(2)形狀簡化計演算法將複雜形狀塑件簡化成由若干個簡單形狀組成,同時將尺寸也相應變更再按簡化形狀進行計算
(3)比重比較法當按金屬或其它材料的零件仿製塑件時,則可將原零件的材料比重及重量與所選用的增強塑料比重之比求得裝料量
(4)注型比較法用樹脂或石蠟等澆注型材料注入模具型腔成形後再以此零件按比重比較法求得裝料量
4, 物料狀態增強料按其玻纖與樹脂混合製成原料的方式可分為如下三種狀態.
(1)預混料是將長達15-30mm的玻纖與樹脂混合烘乾而成,它比容大,流動性比預浸料好,成形時纖維易受損傷,質量均勻性差,裝料困難,勞動條件差. 適用於壓制中小型, 複雜形狀塑料及大量生產時,不宜用於壓制要求高強度的塑件. 使用預混料時要防止料 '結' 使流動性迅速下降. 該料互溶性不良,樹脂與玻纖易分頭聚積.
(2)預浸料是將整束玻纖浸入樹脂,烘乾切短而成. 它流動性比預混料差,料束間相溶性差,比容小,玻纖強度損失小,物料質量均勻性良好,裝模時易按塑件形狀受力狀態進行合理輔料,適用於壓制形狀複雜的高強度塑料.
(3)浸氈料是將切短的纖維均勻地鋪在玻璃布上浸漬樹脂而成的氈狀料,其性能介於上述兩者之間. 適用壓制形狀簡單,厚度變化不大的薄壁大型塑件.
5, 硬化速度及貯存性增強塑料按其硬化速度可分為快速和慢速兩種. 快速料固化快,裝料模溫高,為適用於壓塑小型塑件及大量生產時常用原料. 慢速料適用於壓制大型塑件,形狀複雜或有特殊性能要求及小批量生產時,慢速料必須慎重選擇升溫速度,過快易發生內應力,硬化不勻,填充不良. 過慢則降低生產效率. 所以模具設計時應預先了解所用料的要求.
各種料都有其允許貯存期及貯存條件. 凡超期或貯存條件不良者都會導致塑料變質,影響流動性及塑件質量,故試模及生產時都應注意.