BMC是英文Bulk Molding Compound的字首缩写,中文名称为
团状模塑料。BMC是一种半干法制造
玻璃纤维增强
热固性制品的模压中间材料,由
不饱和聚酯树脂、低收缩/低轮廓添加剂、
引发剂、
内脱模剂、矿物填料等预先混合成糊状,再加入
增稠剂、
着色剂等,与不同长度的玻璃纤维,在专用的料釜中进行搅拌,进行
增稠过程,最终形成团状的中间体材料,可用于进行模压和注塑。
简介
BMC(
DMC)材料 是Bulk(Dough) molding compounds的缩写,即
团状模塑料。国内常称作
不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由GF(
短切玻璃纤维)、UP(
不饱和树脂)、MD(填料
碳酸钙)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状
预浸料。BMC材料于二十世纪60年代在前
西德和英国,首先得以应用,而后在70年代和80年代分别在美国和日本得到了较大的发展。因BMC团状模塑料具有优良的
电气性能,
机械性能,
耐热性,耐化学腐蚀性,又适应各种
成型工艺,即可满足各种产品对性能的要求,因此越来越受到广大用户的喜爱。
团状模塑料(BMC) 是一种热固性塑料,其中混合了各种惰性填料、
纤维增强材料、催化剂、
稳定剂和颜料,形成一种用于
压塑或注塑的胶粘“油灰状”
复合材料。团状模塑料 (BMC) 通过
短纤维进行高度填充和增强,
玻璃纤维增强材料占 10% 至 30%,长度通常在 1/32 英寸至 1/2 英寸 (12.5mm)之间。
根据不同的最终
应用领域,配制的复合材料可精确控制尺寸,
阻燃性和抗电痕性良好,具有很高的
介电强度、耐腐蚀性和
耐污性,机械性能卓越,
收缩性低且色泽稳定。团状模塑料 (BMC) 的流动特性和绝缘及阻燃性极好,对于细节和尺寸要求精确的各种应用非常适用。材料有75种颜色可供选择,能抵受粉剂喷涂或
水性涂料。
性质
短切玻璃纤维与不饱和聚酯浆料混合而成的团状预浸料。适于采用模压、
传递模塑、
注塑成型等工艺成型,制得的制品机械性能良好、
尺寸稳定性高、
表面光洁度好,耐水、耐油、
耐蚀性优良,耐热,电性能优良,尤其是耐电弧性可达到190s左右。按配方配成树脂浆料,主要成分同
片状模塑料,填料增多,一般不用
增稠剂,再将树脂浆料与
短切玻璃纤维(长度约3~25mm)充分
混合制得。主要用于电器、电机、无线电、仪表,
机械制造,
化工设备,建筑,
交通运输,国防等部门。
⒈一般性能:BMC(DMC)的比重较大,在1.3~2.1之间;制品外观光亮,手感好,有硬而厚重的感觉;用火加热会产生很多
油烟,并有
苯乙烯气味;某些品种的BMC(DMC)难燃,但某些品种又极易燃烧,燃烧后留下无机物质。
⒉
尺寸稳定性:BMC(DMC)的
线膨胀系数是(1.3~3.5)×10-5K-1,比一般的
热塑性塑料小,因而使得BMC(DMC)具有很高的尺寸稳定性和
尺寸精度。温度对BMC(DMC)的尺寸稳定性影响很小,但湿度的影响则较严重,BMC吸湿后会膨胀。BMC(DMC)的线膨胀系数和钢、铝的很接近,因此可以和其进行复合。
⒊
机械强度:BMC(DMC)的拉伸、弯曲、
冲击强度等性能高于热塑性塑料,抗蠕变也比热塑性塑料好。
⒋
耐水和溶剂性:BMC(DMC)对水、
乙醇、
脂肪烃、油脂、油具有良好的
耐腐蚀性,但是不耐酮、氯碳氢化合物、
芳香烃、酸碱等。BMC(DMC)
吸水率低,浸泡一天后
绝缘性能仍然很好。
⒌耐热性:BMC(DMC)的耐热性比一般工程塑料都要好,
热变形温度HDT为200~280℃,可长期在130℃温度下使用。
⒍
耐老化性:BMC(DMC)的耐老化性能很好,在室内可用15~20年,户外暴晒10年后其强度保持率在60%以上。
⒎电性能:BMC(DMC)的耐电弧性最突出,可以达到190秒左右。
⒏低臭气性:BMC(DMC)采用的苯乙烯
交联剂在固化后仍会有0.1%的残留,加热时会发出臭味。因此用于食品器具(如
微波炉餐具)的BMC(DMC)应选用无残留苯乙烯
单体型的UP树脂。
(1)概要
将基体树脂、低收缩剂、
固化剂、填料、
内脱模剂、
玻璃纤维混炼成团状物作为
模塑料。可采用模压,注射制造复合材料制品因无热化阶段,故填料含量可较SMC高。玻璃
纤维长度—般为6~12mm,有时为满足高
力学性能用到25mm;为满足成型流动性的要求,用到3mm。玻璃纤维含量通常为15%~20%;对高性能产品,用到25%。BMC玻璃纤维含量低于SMC,可加入较多的填料,故成本较低。
(2)原料
(3)优点
②可加入大量填料,可满足阻燃、
尺寸稳定性要求,成本低。
③复杂制品可整体成型,嵌件、孔、台、筋、凹槽等均可同时成型。
④与通常的热塑性塑料相比,制品耐热性、
绝缘性、
弹性模量等性能要高一些。
⑤对工人技能要求不高,易实现自动化,节省劳动力。
⑥制品尺寸精确。
⑦作业环境好。
(4)缺点
①仅适于制作尺寸较小、强度要求不高(一般BMC强度约比SMC低30%)产品。
(5)典型产品
电气零部件(
绝缘子、切换29、
电表箱、
断路器外壳、
接线端子、各类家用或商务机电产品壳体)、
汽车零部件(
前灯反射面、后门、扬声器壳等)、
咪表壳体、
音响设备壳体。
(6)BMC成型方法
BMC注塑机主要是针对BMC团状料,在经过BMC
喂料机强制压入BMC
料筒内,再经过
螺杆传送至料筒前方,再经注射至
模具型腔固化成型的一个过程。
BMC是
热固性材料。注塑机料筒温度不能太多,一般设定在60度,便于材料流动即可。
bmc注塑机主要是生产热固性团状料的专业设备,在加料部分有一套
液压系统,在螺杆预料时将团状料强制推入料筒,bmc注塑机是适合结构复杂的模具, 用注塑方式加工,产品效率高,
劳动强度低.
BMC成型方法有压缩成型、传递成型、
注射成型三种,近来主要以注射成型为主。
①压缩成型法,参看SMC成型法。
②传递成型法。设备有Pot式和辅助活塞式,以辅助活塞式为主。
BMC是
玻纤增强不饱和聚酯热固性塑料的简称,是当前使用量最大的一类增强热固性塑料。
(1) BMC的特点和应用
BMC具有良好的
物理性能、电性能和力学性能,因此它的应用十分广泛, 如可制作诸如变速箱构件、
进气管、气门
阀盖、
保险杠等
机械零件;在要求抗震、阻燃、美观、耐用的航空、建筑、家具等方面也得到广泛地应用;在它传统的电器领域内,其用途也越来越广泛。
在BMC中,由于加入了
玻璃纤维,因此所用设备与通常
热固性塑料注塑成型设备有些不同,使用的
注塑机,柱塞式和螺杆式均可。
(a)
加料系统。不论是螺杆式还是柱塞式,都必须附加一个挤压式加料装置, 以强迫物料进入料筒,该加料装置多采用柱塞式加压
进料。
(b)
注塑系统。由于柱塞式注塑机的注射量准确而恒定,使玻纤少受损伤地分散于熔料中,因此,柱塞式注塑机使用较多,但排气不便。
(c)
加热系统。在BMC的注塑成型中,控制料筒温度十分重要,必须有一套控制系统控制温度,确保加料段到喷嘴的温度为最佳。多采用恒温水或恒温油进行加热。也可采用
电加热。
(d)合模装置。多采用机械、液压式和全液压式等几种合模装置。
(e)模具。BMC注塑模与通常的
热塑性、热固性注塑有些不同,主要是BMC的
收缩率较低,因此在设计
模腔尺寸时应有所变化。
(1)料筒温度与模具温度。加工时,要求BMC在料筒温度下,较长时间保持低粘度的流动态,一般料筒温度应能满足BMC的低
限值。料筒温度一般分为两段或三段控制,近料斗端较低,近喷嘴端温度较高。一般相差20~60℃,模具
(2)
注射压力。由于BMC的流动性差,固化快,模具结构复杂,故注射压力宜选择较高压力,一般为80~160MPa。
(3)注射速度。注射速度的提高,有助于提高塑件
表面质量,缩短
固化时间, 但不利于排气,并增加玻纤的取向程度。故应在保证塑件表面质量的前提下采用较低的注射速度,通常为1.8~3.5m/min。
(4)
螺杆转速及
背压。若采用螺杆式注塑机,在注射BMC时,螺杆对玻纤的损伤较大,为了尽量减少玻纤的损伤,螺杆转速宜选低值,一般为20~50r/ min。而根据BMC的粘度,以采用低背压为宜,一般为1.4~2.0MPa。
(5)成型周期。由于塑件的大小和复杂程度不同,各段的工艺时间也不同, 一般注射时间为2~20s,
保温时间为10~20(厚度)。
⒈BMC(DMC)的加工特性
⑴流动性:BMC(DMC)的流动性很好,并可在低压下保持良好的流动性。
⑵固化性:BMC(DMC)的
固化速度很快,成型温度在135~145℃时固化时间为30~60秒/mm。
⑶收缩率:BMC(DMC)的收缩率很低,在0~0.5%之间,收缩率还可以根据需要加入添加剂进行调节;可分为
无收缩(收缩率<0.05%)、低收缩率(0.05~0.3%)、高收缩率(0.3~0.5%)三个等级。
⑷着色性:BMC(DMC)有较好的着色性。
⑸缺点:成型时间较长、制品毛刺较大。
⒉BMC(DMC)模塑料的配制
BMC(DMC)是由液态UP树脂、固体粉状填料、短切玻纤等多种成分混合而成的,为了便于成型时投料等操作,通常先将
预混料挤压成条状或丸块状。
BMC(DMC)的配制分为两步:①先将树脂、
引发剂、
着色剂、
脱模剂、部分填料等加入高剪切型的搅拌机中搅拌均匀,混合温度达到50℃左右,然后再缓慢加入剩余的填料混合搅拌均匀,制得树脂预混浆料;②把预混浆料加入Z型
铰刀式
混料机或者行星式混合机中,加入烘干处理过的
短切玻璃纤维,搅拌10~15分钟后倒出团料,用
挤出机挤成条状和丸状,烘干后用
聚酯薄膜密封包装,储存备用。
BMC(DMC)的压制成型是把一定量的模塑料加入预热的模具中,经加压、加热后固化成型,具体流程为加料(将固体模塑料加入预热的钢制模具中)→合模→充模(模塑料在压力下流动并充满整个型腔)→固化(在设定的压力和温度下保持一定时间后充分固化)→开模取出制品。
BMC(DMC)压制成型工艺条件如下:
⑴成型压力:普通制品3.5~7MPa,对制品表面要求高的可用14MPa;
⑵成型温度:模具温度在145±5℃,
定模温度可调低5~15℃以便脱模;
⑶合模速度:50秒内须合模完成;
⑷固化时间:制品壁厚3mm的固化时间为3分钟,壁厚6mm的固化时间为4~6分钟,壁厚12mm的固化时间为6~10分钟;
BMC(DMC)因具有良好的加工流动性,因此非常适合于注塑成型加工,成型时注射压力不高,注射时间较短,能快速均匀地充模。
BMC(DMC)的注射成型和其它热固性塑料不同之处在于其油灰状
团块料难以加料,需要用强制加料装置;BMC(DMC)在加料时就可以看成是已经塑化好的预混料,螺杆不起塑化作用,而仅是混合、输送、计量。
BMC(DMC)的注塑成型工艺条件如下:
⑵注塑压力:一般在20~70MPa范围,而在封装成型时为防止损坏封装件,压力应控制在10MPa左右;
⑶注塑时间:很快,最短可低至1秒;
⑷模具温度:通常控制在140~160℃,以保证满模后快速固化;
⑸固化时间:一般在15~60秒。
⒌BMC(DMC)的压铸成型
压铸成型是介于压制和注塑之间的一种成型方法,又称为
传递模塑、压注或注压成型,是将一定量的BMC(DMC)模塑料放入加料室进行适当的预热,然后靠
柱塞把压铸室内的模塑料快速压入闭合的热模具型腔内,满模后再保压、加热,等制品完全固化定型后,开模取出制品。
压铸成型不适用于大型制品,适合加工结果复杂、
开孔、嵌件多、形状
凹凸多变的绝缘件、支撑件、结构件等制品;另外用于塑封件,起到绝缘、防腐、防振的效果。
BMC(DMC)的压铸成型工艺条件如下:
⑴成型温度:模温120~150℃,
预热温度比模温低15~20℃,防止物料在压铸室内因温度高而提前固化;
⑵成型压力:比压制成型高1.5~2.5倍,14~28MPa;
⑷充模时间:10~30秒;
⑸固化时间:10~30秒/mm。
BMC成型法的缺陷及对策