압축 성형(프레스 성형 또는 압축 성형이라고도 함)은 분말, 과립 또는 섬유 형태의 플라스틱을 성형 온도에서 금형 캐비티에 넣은 다음 금형을 닫고 압력을 가하여 성형 및 경화시키는 공정입니다. 압축 성형은 열경화성 플라스틱 , 열가소성 플라스틱 및 고무 재료에 사용할 수 있습니다.
개요
압축 성형 공정은 수지 경화 반응의 각 단계의 특성을 사용하여 제품 성형을 달성합니다. 즉, 성형 재료가 가소화되고, 흐르고, 금형 캐비티를 채우고, 수지가 응고됩니다. 성형 재료가 금형 캐비티를 채우는 과정에서 수지뿐만 아니라 보강재도 함께 흐릅니다. 따라서 압축 성형 공정의 성형 압력은 다른 공정 방법보다 높으며 고압 성형에 속합니다. 따라서 압력을 제어할 수 있는 유압프레스와 고강도, 고정밀, 고온에 강한 금형이 모두 필요합니다.
어플리케이션
주로 구조 부품, 커넥터, 보호 부품, 전기 절연 부품으로 사용됩니다. 산업, 농업, 운송, 전기, 화학, 건설, 기계 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 성형품의 품질이 안정적이기 때문에 무기, 항공기, 미사일, 위성에도 사용됩니다.
장점
(1) 원자재 손실이 적고 과도한 손실을 초래하지 않습니다(보통 제품 품질의 2%~5%).
(2) 제품의 내부 응력이 매우 낮고 뒤틀림 변형도 매우 작으며 기계적 특성이 비교적 안정적입니다.
(3) 금형 캐비티의 마모가 매우 작고 금형 유지 비용이 저렴합니다.
(4) 성형 장비의 비용이 저렴하고, 금형 구조가 단순하며, 제조 비용이 일반적으로 사출 금형이나 트랜스퍼 성형 금형보다 저렴합니다.
(5) 상대적으로 큰 평판 제품을 형성할 수 있다. 성형으로 성형할 수 있는 제품의 크기는 기존 성형기의 체결력과 금형판의 크기에 의해서만 결정됩니다.
(6) 제품의 수축률이 작고 재현성이 좋다.
(7) 주어진 템플릿 위에 다수의 캐비티가 있는 금형을 배치할 수 있어 생산성이 향상됩니다.
(9) 자동 공급 및 제품 자동 제거에 적응할 수 있습니다.
(10) 높은 생산 효율성으로 전문화되고 자동화된 생산이 가능합니다.
(11) 제품의 치수 정확도가 높고 반복성이 우수합니다.
(12) 표면이 매끄러우며 XNUMX차 수정이 필요하지 않습니다.
(13) 복잡한 구조의 제품을 한번에 생산할 수 있다.
(14) 대량 생산, 상대적으로 저렴한 가격.
결점
(1) 전체 생산공정의 성형주기가 길고, 효율성이 낮으며, 작업자의 육체적 에너지를 많이 소모한다.
(2) 압축 성형은 함몰, 측면 경사 또는 작은 구멍이 있는 복잡한 제품에는 적합하지 않습니다.
(3) 제조 과정에서 금형을 완전히 채우는 것이 어렵고 특정 기술 요구 사항이 필요합니다.
(4) 경화 단계 후에는 제품마다 강성이 다르며 이는 제품 성능에 영향을 미칩니다.
(5) 이 공정은 치수 정확도 요구 사항이 높은 제품(특히 다중 캐비티 금형의 경우)에 몇 가지 단점이 있습니다.
(6) 최종 제품의 플래시는 두껍고, 플래시를 제거하는 작업량이 크다.
(7) 압축성형의 단점은 금형제작이 복잡하고 투자금액이 크다는 점이다. 또한, 프레스에 국한되어 중소형 복합제품의 대량생산에 가장 적합합니다.
성형 공정
압축성형 공정은 보강재의 물리적 상태와 성형재료의 종류에 따라 다음과 같은 유형으로 구분할 수 있다.
(1) 섬유재료 성형방법: 사전 혼합 또는 사전 함침된 섬유 성형재료를 금형에 넣어 특정 온도 및 압력 하에서 복합재료 제품을 성형합니다.
(2) 직물 스크랩 성형방법 : 유리섬유직물 또는 린넨, 유기섬유직물, 석면천, 면직물 등 수지접착제를 적신 천 조각으로 절단한 후, 금형에서 가열, 가압하여 복합재를 성형하는 방법 제품. 이 방법은 단순한 형상과 일반적인 성능 요구 사항을 가진 제품을 성형하는 데 적합합니다.
(3) 직물 성형 방법 : 원하는 형태로 미리 짜여진 XNUMX차원 또는 XNUMX차원 직물에 수지 접착제를 함침시킨 후 금형에 넣고 가열, 가압하여 복합제품을 성형한다.
(4) 적층 성형 방법: 수지 접착제를 미리 함침시킨 유리 섬유 천 또는 기타 직물을 필요한 모양으로 절단한 후 금형에서 가열하거나 가압하여 복합 제품을 형성합니다.
(5) 권취 성형 방법 : 수지 접착제를 미리 함침시킨 연속 섬유 또는 천 (테이프)을 특수 권취 기계에 의해 일정한 장력과 온도로 코어 금형에 감은 후 금형에 넣어 가열 및 가압합니다. 복합재료 제품을 형성합니다.
(6) 시트 플라스틱(SMC) 성형 방법: SMC 시트를 제품 크기, 모양, 두께 및 기타 요구 사항에 따라 절단한 다음 여러 겹의 시트를 적층하고 금속 금형에 넣어 가열 및 가압하여 성형합니다. 제품.
(7) 프리폼 성형방법 : 먼저 절단된 섬유 완성품과 유사한 형상 및 크기의 프리폼 블랭크를 금형에 넣은 후 준비된 바인더(수지혼합물)를 금형에 주입하고 일정 온도에서 성형한 후, 압력.
(8) 방향성 보조성형 : 일방향성 프리프레그 제품을 주응력 방향으로 부설한 후 성형한다. 제품의 섬유 함량은 70%에 달할 수 있으며 이는 단방향 강도 요구 사항이 높은 제품을 성형하는 데 적합합니다.
(9) 성형분말 압축성형방법: 성형분말은 주로 수지, 충진제, 경화제, 착색제, 이형제로 구성됩니다. 수지는 주로 열경화성 수지(예: 페놀 수지, 에폭시 수지, 아미노 수지 등)입니다. 고분자량, 유동성이 좋지 않고 용융온도가 높아 주입 및 압출이 어려운 열가소성 수지도 성형용 분말로 만들 수 있습니다. 성형분말 및 기타 성형재료의 성형공정은 기본적으로 동일합니다. 둘의 가장 큰 차이점은 전자는 보강재가 포함되어 있지 않아 제품의 강도가 낮고 주로 XNUMX차 하중을 지탱하는 부품에 사용된다는 점이다.
(10) 흡착 프리폼 성형법 : 유리섬유를 흡착법(공기흡착 또는 습식슬러리 흡착)으로 성형품과 유사한 구조의 프리폼으로 만든 후 금형에 넣고 수지페이스트를 성형하는 방법 그 위에 붓고 특정 온도와 압력에서 성형합니다. 이 방법은 저가의 재료를 사용하고 길이가 긴 잘게 잘린 섬유를 사용할 수 있습니다. 보다 복잡한 형상의 제품 성형에 적합하고 자동화가 가능하지만 장비 비용이 상대적으로 높습니다.
(11) 벌크 성형 복합재 성형 방법: 벌크 성형 복합재( BMC )는 섬유 강화 열경화성 플라스틱으로, 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지, 잘게 자른 섬유, 충전제 및 다양한 첨가제로 구성된 완전 혼합 벌크 프리프레그입니다. BMC에는 저수축 첨가제가 첨가되어 제품의 외관 성능이 크게 향상됩니다.
(12) 펠트 성형법 : 수지(주로 페놀수지)를 사용하여 유리섬유 펠트에 함침시킨 후 건조하여 미리 함침된 펠트로 만든 후 원하는 형상으로 절단한 후 금형에 넣고 가열, 압착하여 성형하는 방법이다. 제품. 이 방법은 형상이 단순하고 두께 편차가 적은 대형 박벽 제품을 성형하는 데 적합합니다.
성형품종
성형 재료에는 프리프레그 재료, 사전 혼합 재료 또는 블랭크 등 다양한 유형이 있습니다. 현재 주로 사용되는 성형 재료 유형에는 프리프레그 테이프, 섬유 프리믹스, BMC, DMC, HMC, SMC, XMC, TMC 및 ZMC가 포함됩니다.
원자재
합성 수지
복합 성형 제품에 사용되는 성형 재료인 합성 수지는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다. ① 합성 수지 와 보강재 사이의 계면에서 우수한 접착력을 형성할 수 있도록 보강재에 대한 우수한 습윤성을 가져야 합니다. ② 가압 조건에서 보강재와 함께 금형 전체를 고르게 채울 수 있도록 적절한 점도와 우수한 유동성을 가져야 합니다. ③ 가압 조건에서 적절한 경화 속도를 가져야 하며, 경화 과정에서 부산물이 거의 또는 전혀 생성되지 않고, 부피 수축률이 작아야 합니다. ④ 성형 제품의 특정 성능 요구 사항을 충족할 수 있어야 합니다. 위의 재료 선택 요구 사항에 따라 일반적으로 사용되는 합성 수지에는 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐 수지, 푸란 수지, 실리콘 수지, 폴리부타디엔 수지, 알릴 에스테르, 멜라민 수지, 폴리이미드 수지 등이 있습니다. 성형 제품의 특정 성능 지표를 달성하기 위해서는 수지의 종류와 브랜드를 선택한 후, 이에 상응하는 보조 재료, 충전제 및 안료도 선택해야 합니다.
보강재
성형재료에 일반적으로 사용되는 보강재로는 유리섬유 슬릿선, 미연사 로빙, 연사 로빙, 연속 유리섬유 다발, 유리섬유 직물, 유리섬유 매트 등이 있다. 또한 석면 펠트, 석면 직물, 석면 종이를 비롯하여 고실리카 섬유, 탄소 섬유, 유기 섬유(아라미드 섬유, 나일론 섬유 등), 천연 섬유(린넨, 면, 정련 직물, 무정련 직물 등)를 사용하는 특수 제품도 소량 존재한다. 때로는 두 가지 이상의 섬유 혼합물을 보강재로 사용하기도 한다.
보충 자료
일반적으로 보조재료로는 경화제(개시제), 촉진제, 희석제, 표면처리제, 저수축 첨가제, 이형제, 착색제(안료), 충전재 등이 있습니다.
성형재료 준비
유리섬유(또는 유리천)에 수지를 함침시킨 성형재료를 예로 들면, 그 생산과정은 프리믹싱(premixing) 방식과 프리프레그(prepreg) 방식으로 나눌 수 있다.
(1) 사전 혼합 방법: 먼저 유리 섬유를 30~50mm의 단섬유로 자르고 보풀을 일으킨 다음 수지가 유리 섬유를 완전히 흡수할 때까지 반죽기에서 수지 접착제로 충분히 반죽한 후 건조(공기)합니다. 건조)를 적절한 점도로 조절합니다. 그 특징은 느슨하고 방향성이 없는 섬유이며 생산량이 많고 이 방법으로 생산된 성형 재료는 비량이 크고 유동성이 좋지만 준비 과정에서 섬유 강도 손실이 상대적으로 큽니다.
(2) 프리프레그 방식: 섬유 프리프레그 방식은 연속된 유리섬유(또는 천) 묶음 전체를 접착제에 담그고 건조시킨 후 절단하는 방식이다. 그 특징은 섬유가 다발로 되어 있고 상대적으로 조밀하다는 것입니다. 성형재료의 제조시 섬유강도의 손실은 적으나 성형재료의 유동성 및 다발간의 상용성이 다소 좋지 않다.
SMC, BMC, HMC, XMC, TMC 및 ZMC 생산 기술
시트 성형 복합재(SMC)는 수지 페이스트가 함침된 섬유 또는 잘게 자른 섬유 매트에 양면에 폴리에틸렌 필름을 코팅한 시트 성형 복합재의 일종입니다 . 프리프레그 매트의 한 종류이며, 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 성형 재료 중 하나입니다.
SMC는 불포화 폴리에스터 수지, 증점제, 개시제, 가교제, 저수축 첨가제, 충전제, 내부 이형제 및 착색제로 구성된 시트 성형 재료로서, 수지 페이스트를 함침시켜 단섬유 로빙 또는 유리 섬유 매트를 형성한 후 양면에 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 필름을 코팅한 것이다.
급속한 발전을 이루는 새로운 유형의 성형 재료로서 SMC는 다음과 같은 많은 특징을 가지고 있습니다.
① 작업자 및 외부 조건에 영향을 받지 않는 우수한 재현성;
② 편리한 운영 및 처리;
③ 깨끗하고 위생적인 작업 환경, 작업 조건 개선
④ 유동성이 좋아 특별한 모양의 제품을 만들 수 있습니다.
⑤ 성형 공정에는 고온 및 고압이 필요하지 않으며 가변 범위가 넓어 장비 및 금형 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
⑥ 섬유 길이는 40 ~ 50mm이고 품질 균일성이 좋으며 단면 변화가 거의 없는 대형 얇은 벽 제품을 프레스하는 데 적합합니다.
7 얻은 제품의 표면 조도가 높고, 저수축 첨가제를 사용한 후 표면 품질이 더욱 이상적입니다.
⑧ 생산 효율이 높고 성형주기가 짧으며 전자동 기계화 작업이 용이하고 생산 비용이 상대적으로 저렴합니다.
새로운 유형의 재료로서 SMC는 BMC, TMC, HNC, XMC 등과 같은 다양한 특정 용도 및 요구 사항에 따라 일련의 새로운 품종을 개발했습니다.
① 벌크 몰딩 컴파운드(BMC) 구성은 SMC와 매우 유사합니다. 이는 성형 및 압출에 사용할 수 있는 개선된 사전 혼합 벌크 성형 컴파운드입니다. 둘의 차이점은 재료 형태와 생산 과정에만 있습니다. BMC는 섬유 함량이 낮고 섬유 길이가 약 6~18mm로 짧으며 필러 함량이 더 높습니다. 따라서 BMC 제품의 강도는 SMC 제품보다 낮습니다. BMC는 소형 제품을 프레스하는 데 더 적합하고 SMC는 벽이 얇은 대형 제품에 적합합니다.
② 후막 성형 컴파운드(TMC) 구성 및 생산량은 SMC와 유사하며 두께는 최대 50mm입니다. TMC의 두꺼운 두께로 인해 유리 섬유가 무작위로 분포될 수 있으며 이는 유리 섬유에 대한 수지의 습윤성을 향상시킵니다. 또한 이 소재는 사출 및 트랜스퍼 성형에도 사용할 수 있습니다.
③ 고강도 몰딩 컴파운드(HMC)와 고강도 시트 몰딩 컴파운드 XMC는 주로 자동차 부품 제조에 사용됩니다. HMC는 필러를 첨가하지 않거나 거의 첨가하지 않으며, Short-cut 유리섬유를 사용하며, 섬유함량은 약 65%, 유리섬유는 방향성이 있고, 유동성과 성형면이 우수하며, 제품강도는 SMC제품 대비 약 3배 정도 우수합니다. XMC는 방향성 연속 섬유를 사용하며 섬유 함량은 70~80%이며 필러가 포함되어 있지 않습니다.
④ ZMC는 성형 기술입니다. 세 글자 ZMC는 실제적인 의미는 없지만, 성형 화합물(molding compound), 사출 성형 기계(injection molding machinery), 금형(mold)의 세 가지 의미를 모두 포함합니다. ZMC 제품은 높은 강도 지표를 유지할 뿐만 아니라 외관이 우수하고 생산 효율이 높습니다. SMC와 BMC의 장점을 결합하여 빠르게 발전해 왔습니다.
SMC 원료
합성 수지
합성수지는 불포화 폴리에스터 수지입니다. 다양한 불포화 수지는 수지 페이스트의 증점 효과, 공정 특성, 제품 성능, 수축률 및 표면 상태에 직접적인 영향을 미칩니다. SMC는 불포화 폴리에스테르 수지에 대해 다음과 같은 요구 사항을 가지고 있습니다. ① 점도가 낮고 유리 섬유 함침 성능이 우수합니다. ② 증점제와의 반응성이 충분하여 증점 요건을 충족해야 합니다. ③ 경화가 빠르고 생산주기가 짧으며 효율이 높습니다. ④ 경화된 제품은 제품의 열탈형을 촉진할 만큼 충분한 열간 강도를 가지고 있습니다. ⑤ 경화된 제품은 충분한 인성을 가지며 제품이 특정 변형을 겪을 때 균열이 발생하지 않습니다. ⑥ 수축률이 낮다.
보강재
보강재는 잘게 잘린 유리섬유 로빙이나 원사입니다. 불포화 폴리에스테르 수지 성형 컴파운드에서 SMC에 사용되는 유일한 보강재는 잘린 유리섬유 매트인 반면, 프리믹스에는 잘린 유리섬유, 석면 섬유, 대마 및 기타 다양한 유기 섬유를 포함하여 많은 보강재가 사용됩니다. SMC에서는 유리섬유 함량을 5%~50% 사이에서 조정할 수 있습니다.
보충 자료
보조 재료에는 경화제(개시제), 표면 처리제, 증점제, 저수축 첨가제, 이형제, 착색제, 충전제 및 가교제가 포함됩니다.
준비 과정
SMC 생산 공정 흐름에는 주로 수지 페이스트 준비, 페이스트 작업, 섬유 절단, 침강 및 함침, 수지 농축 및 기타 공정이 포함됩니다. 프로세스 흐름은 다음과 같습니다.
(1) 수지 페이스트의 준비 및 페이스트 작업: 수지 페이스트를 준비하는 방법에는 간헐적 방법과 연속 방법의 두 가지 방법이 있습니다. 간헐법 절차는 다음과 같습니다. ① 불포화 폴리에스테르 수지와 스티렌을 배치 케틀에 붓고 고르게 저어줍니다. ② 개시제를 배치 케틀에 붓고 수지 및 스티렌과 혼합합니다. ③ 교반하면서 증점제와 이형제를 첨가한다. ④ 저속 교반하면서 필러와 저수축 첨가제를 첨가합니다. ⑤ 처방에 기재된 성분이 모두 분산될 때까지 교반을 멈추고 방치하여 사용하세요. 연속 방법은 SMC 공식의 수지 페이스트를 증점제, 이형제, 필러 및 스티렌 일부를 한 부분으로, 나머지 구성 요소를 다른 부분으로 두 부분으로 나누는 것입니다. 각각 측정하고 혼합한 후 SMC 장치에 설정된 해당 저장 용기로 보내집니다. 필요한 경우 파이프라인 정량 펌프로 측정하여 정적 혼합기로 들어갑니다. 균일하게 혼합한 후 SMC 유닛의 페이스트 영역으로 이송한 후 폴리에틸렌 필름 위에 코팅합니다.
(2) 함침 및 압축: 수지 페이스트로 코팅된 하부 지지 필름은 장치의 견인력에 따라 잘린 유리 섬유 침강실로 들어갑니다. 절단된 잘게 잘린 유리섬유는 수지 페이스트 위에 균일하게 안착됩니다. 필요한 침강량에 도달한 후 전송 장치를 사용하여 침강실을 떠나 수지 페이스트가 코팅된 상부 지지 필름과 겹칩니다. 그런 다음 일련의 엇갈린 롤러 배열로 들어갑니다. 장력과 롤러의 작용에 따라 하부 및 상부 지지 필름이 수지 페이스트와 잘게 잘린 유리 섬유를 서로 단단히 압착합니다. 반복된 사이클 후에, 절단된 유리 섬유에 수지가 함침되고 그 안의 기포가 제거되어 조밀하고 균일한 연속 SMC 시트가 형성됩니다.
방법
(1) 재료 첨가: 필요에 따라 금형에 지정된 양의 재료를 첨가합니다. 첨가되는 재료의 양은 제품의 밀도와 크기에 직접적인 영향을 미칩니다. 재료를 너무 많이 첨가하면 제품에 두꺼운 버가 생기고 치수 정확도가 떨어지며 탈형이 어려워지고 금형이 손상될 수 있습니다. 반대로 재료를 너무 적게 첨가하면 제품이 헐거워지고 광택이 떨어지며 재료 부족으로 인해 낭비가 발생할 수 있습니다.
(2) 금형 폐쇄: 재료를 넣은 후 수형 금형과 암형 금형을 폐쇄합니다. 금형을 폐쇄할 때는 먼저 고속으로 폐쇄하고, 수형 금형과 암형 금형이 접촉하면 저속으로 폐쇄합니다. 고속-저속 조작 방식은 생산 중단 시간을 단축하고, 금형 긁힘을 방지하며, 금형 폐쇄 속도가 너무 빨라 금형 홈에 있는 원료가 공기에 의해 밀려나가거나, 심지어 인서트가 움직이거나 성형봉이 손상되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 금형이 폐쇄된 후에는 압력을 높여 원료를 가열하고 가압할 수 있습니다.
(3) 배기: 열경화성 플라스틱을 성형할 때 수분과 저분자량 물질이 종종 방출됩니다. 이러한 저분자량 물질, 휘발성 물질 및 금형 내 공기를 제거하기 위해 플라스틱 금형의 금형 캐비티에서 적절한 시간 동안 플라스틱 반응이 진행된 후 압력을 해제하고 금형을 매우 짧은 시간 동안 풀어 배기할 수 있습니다. 배기 작업은 경화 시간을 단축하고 제품의 물리적 및 기계적 특성을 향상시키며 제품 내부의 층화 및 기포 발생을 방지할 수 있습니다. 그러나 너무 일찍 또는 너무 늦게 배기하는 것은 좋지 않습니다. 너무 일찍 배기하면 배기 목적을 달성할 수 없고, 너무 늦게 배기하면 재료 표면이 경화되어 가스가 배출되지 않습니다.
(4) 경화: 열경화성 플라스틱의 경화는 수지의 축합 반응이 요구되는 가교도에 도달하고 제품이 요구되는 물리적 및 기계적 특성을 갖도록 일정 시간 동안 성형 온도를 유지하는 것입니다. 경화 속도가 낮은 플라스틱은 제품을 완전히 탈형할 수 있을 때 일시적으로 경화시킨 후 후처리를 통해 전체 경화 공정을 완료하여 장비 활용률을 높일 수도 있습니다. 성형 경화 시간은 일반적으로 가압 유지 시간이며, 일반적으로 30초에서 수분 정도이고 대부분 30분을 넘지 않습니다. 경화 시간이 너무 길거나 짧으면 제품의 성능에 영향을 미칩니다.
(5) 탈형: 탈형은 일반적으로 막대를 배출하여 이루어집니다. 성형 막대 또는 특정 삽입물이 있는 제품은 먼저 특수 공구를 사용하여 성형 막대 등을 제거한 다음 탈형해야 합니다.
(6) 금형 세척: 탈형 후 금형 캐비티와 금형 표면은 일반적으로 압축 공기로 세척합니다. 금형에 고정제가 단단히 붙어 있는 경우 구리 칼이나 구리 브러시 또는 연마제를 사용하여 세척할 수 있습니다.
(7) 후처리: 제품의 품질을 더욱 향상시키기 위해 열경화성 플라스틱 제품은 탈형 후 고온에서 후처리를 하는 경우가 많습니다. 후처리를 통해 플라스틱이 더욱 완전하게 경화될 수 있고, 동시에 제품의 내부 응력을 줄이거나 제거할 수 있으며, 제품 내 수분과 휘발성 물질을 줄이는 등의 효과가 있어 제품의 전기적 특성과 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
