三、聚酯模塑料的制備
1.SMC的制備
（1）SMC的生產(chǎn)設(shè)備
SMC生產(chǎn)主體上分為兩部分：一部分是樹脂糊的制備設(shè)備，它包括投料、混合、輸送三個(gè)過程。一部分是制片設(shè)備，它包括上糊、粗紗切割、浸漬壓實(shí)和收卷。本部分主要介紹SMC制片設(shè)備。
一個(gè)完整的SMC機(jī)組，大體由機(jī)架、輸送系統(tǒng)、PE薄膜供給裝置、刮刀、玻璃纖維切割器、浸漬和壓實(shí)裝置、收卷裝置等7個(gè)主要部分和玻璃纖維紗架、樹脂糊的制備及喂入系統(tǒng)、靜電消除器等3個(gè)必備輔助系統(tǒng)組成。
SMC機(jī)組組成如下示意圖所示。SMC機(jī)組典型照片如圖所示，典型SMC機(jī)組參數(shù)如表所示。
表：典型SMC機(jī)組參數(shù)
（a）機(jī)架
一般都用各種型鋼（如角鋼、槽鋼等）焊接或用螺栓連接而成，它的主要作用是安裝輸送系統(tǒng)和各種部件。為防止在各種靜載荷、動(dòng)載荷下的變形，機(jī)架應(yīng)有足夠的剛性，并且在新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往應(yīng)在機(jī)架上留有備用空間。
（b）輸送系統(tǒng)
一般有兩種類型，一種是輸送帶，一種是直接用聚乙烯（PE）膜兼起輸送帶作用。輸送帶運(yùn)動(dòng)軌跡控制裝置，在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。
（c）PE膜供給裝置
PE膜供給裝置應(yīng)保證在生產(chǎn)過程中有充足的薄膜供應(yīng)，確保薄膜在有可調(diào)張力的情況下，無皺褶地進(jìn)入上糊區(qū)。在機(jī)組中一般設(shè)有兩套供膜裝置，而每套能同時(shí)安裝兩卷薄膜，以便在一卷薄膜用完后，另一卷備用薄膜能立即投入使用而不會(huì)引起生產(chǎn)過程的停頓。
（d）刮刀裝置
在機(jī)組上糊區(qū)，安有兩個(gè)刮刀裝置。其主要作用是隨著薄膜在刮刀及其底板間通過時(shí)，均勻地將可控?cái)?shù)量的樹脂糊施加到PE膜上。刮刀應(yīng)容易調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)精度要高，刮刀與底板間的間隙要均勻，誤差應(yīng)在0.05mm以下。為防止樹脂糊中結(jié)塊或外部雜質(zhì)進(jìn)入刮糊區(qū)引起薄膜的扯裂，刮刀底板或刮刀可實(shí)現(xiàn)臨時(shí)性的瞬間下降。設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)使刮刀刃部的半徑盡可能小。
（e）玻璃纖維切割
在許多較早設(shè)計(jì)的機(jī)組中，切割器單獨(dú)安裝在另一個(gè)機(jī)器上，當(dāng)改用玻璃纖維氈時(shí)，設(shè)備不必做過大的改動(dòng)就能生產(chǎn)。但是，目前由于價(jià)格和性能方面的原因，已很少使用氈作SMC的增強(qiáng)材料，因此切割器大多直接固定在主機(jī)架上。玻璃纖維由切割器切斷。切割器為三輥式結(jié)構(gòu)，如圖43.178所示。連續(xù)玻璃纖維從紗架引出，經(jīng)紗線橫動(dòng)桿2進(jìn)入壓輥5與橡膠包覆的支承輥3之間后，由于兩輥的牽引，纖維被導(dǎo)入轉(zhuǎn)動(dòng)的支承輥與切割輥8之間，被切成短切玻璃纖維。
（f）浸漬與壓實(shí)裝置
浸漬與壓實(shí)裝置由一系列光輥和槽輥組成，在個(gè)別機(jī)組中還加有刺穿輥。它們的作用是實(shí)現(xiàn)SMC片材的復(fù)合、浸漬、脫泡和壓實(shí)，槽輥的使用可以強(qiáng)化浸漬，而且避免發(fā)生在浸漬壓力下樹脂糊外流現(xiàn)象。在浸漬壓實(shí)區(qū)，各種輥的壓力可采用氣體或液體加壓，該區(qū)尾部的壓實(shí)輥，還起到調(diào)節(jié)片材厚度的作用。在SMC機(jī)組中，浸漬、脫泡、壓實(shí)主要靠各種輥及片材自身所產(chǎn)生的彎曲、延伸、壓縮和揉捏等作用實(shí)現(xiàn)的。為使纖維被樹脂浸透、驅(qū)趕氣泡和使片材模塑料壓實(shí)成均勻的厚度，機(jī)組中有兩種浸漬壓實(shí)結(jié)構(gòu)，即多輥筒的環(huán)槽壓輥式與輸送帶的彎曲雙帶式，如圖及圖所示。
（g）收卷裝置
收卷裝置的作用，就是將經(jīng)過浸漬的SMC收集成卷。對(duì)于試驗(yàn)性機(jī)組或小批量生產(chǎn)機(jī)組，一般采用雙軸雙位轉(zhuǎn)臺(tái)式收卷裝置，這種裝置可在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)換卷。
（2）SMC的生產(chǎn)工藝
SMC片材的制備主要由如下幾個(gè)部分組成：
（a）樹脂糊制備及上糊過程.
樹脂糊的制備方法有3種：
a）批混合法 此法是把增稠劑以外的各種材料按比例加入反應(yīng)釜中，以一種糊狀混合物的形式使用。在上SMC機(jī)組前加入增稠劑。增稠劑加入后，通常在30分鐘內(nèi)使用完。
b）批混合/連續(xù)混合法 該工藝的特點(diǎn)是用兩個(gè)混料釜系統(tǒng)混合。一個(gè)裝不飽和聚酯樹脂、低收縮添加劑、引發(fā)劑、脫模劑和填料，另外一個(gè)釜里裝載體樹脂、著色劑、增稠劑。生產(chǎn)時(shí)，用計(jì)量泵通過混合器進(jìn)行混合。
c）連續(xù)混合法 配方中的所有液體或固體的計(jì)量、運(yùn)輸、混合全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)械化和自動(dòng)化。此系統(tǒng)裝置投資費(fèi)用大，適合連續(xù)大批量生產(chǎn)。
（b）浸漬過程
浸漬過程的目的是使樹脂浸透纖維、驅(qū)趕氣泡、使片材壓緊。為此，SMC機(jī)組中排列了各種類型的輥（光輥、槽輥、穿刺輥及螺旋輥等）。當(dāng)片材從這些輥的上部、下部及周圍經(jīng)過時(shí)，因受到彎曲延伸作用而實(shí)現(xiàn)浸漬。
（c）增稠過程與存放過程
當(dāng)SMC片材收卷完成后，一般要經(jīng)過一定的增稠時(shí)間后才能使用。如SMC片材在室溫下存放，大約需要1~2周。在40℃稠化需要48小時(shí)或72小時(shí)。目前也有在SMC機(jī)組上增設(shè)增稠區(qū)域或采用一些新型的增稠劑，SMC制備成片材后即可進(jìn)行壓制。
片材的儲(chǔ)存期與儲(chǔ)存狀態(tài)和條件有關(guān)。環(huán)境溫度對(duì)SMC片材的儲(chǔ)存期有明顯的影響。以英國(guó)的SCOTT BARD公司生產(chǎn)的片材為例，它在15℃以下的儲(chǔ)存期為3個(gè)月；在2~3℃的儲(chǔ)存期為6個(gè)月。片材的儲(chǔ)存期也與配方有關(guān)。如配方中加入阻聚劑，儲(chǔ)存期就會(huì)長(zhǎng)一些。
（3）SMC的生產(chǎn)過程控制
如上所述，SMC是由多種組分經(jīng)專門的設(shè)備復(fù)合而成。從原材料方面看，它既有有機(jī)材料又有無機(jī)材料；既有固體材料又有液體材料；既有粉體材料又有纖維材料，而且各組分復(fù)合在一起的時(shí)候開始，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生各種各樣的物理和化學(xué)的變化。在其生產(chǎn)過程中，有很多因素，如材料因素、設(shè)備因素、人為因素等都會(huì)影響到生產(chǎn)的過程和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，只有從整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)包括從使用角度來考慮片狀模塑料的全面質(zhì)量管理，才能得到一個(gè)質(zhì)量良好、相當(dāng)穩(wěn)定的片狀模塑料產(chǎn)品。
一般而言，SMC制造的質(zhì)量管理由二部分組成，即原材料進(jìn)廠質(zhì)量管理、SMC生產(chǎn)工藝過程管理。
（a）原材料的質(zhì)量管理
SMC生產(chǎn)用原材料主要包括不飽和聚酯樹脂、低收縮添加劑、苯乙烯單體、填料、玻璃纖維、內(nèi)脫模劑、引發(fā)劑、色漿、化學(xué)增稠劑等，需要控制的項(xiàng)目列于表。
需要強(qiáng)調(diào)的是上表中列出的項(xiàng)目并不是需要逐項(xiàng)測(cè)試。在整個(gè)SMC片材生產(chǎn)過程中尤其需要注意嚴(yán)格控制體系的含水量，尤其是原材料體系的水分含量。
（b）SMC工藝質(zhì)量管理
SMC生產(chǎn)過程包括如下步驟：投料、混合、樹脂糊的輸送與涂敷、 纖維輸送與切割、復(fù)合與浸漬、收卷與計(jì)量、熟化。后續(xù)按照SMC工藝控制和質(zhì)量控制兩方面進(jìn)行描述。
a）SMC工藝控制
在線的伽瑪射線測(cè)試裝置持續(xù)測(cè)量載體薄膜上的SMC/BMC樹脂糊的厚度，保持載體薄膜上的SMC/BMC樹脂糊的厚度一致(在寬度方向，SMC糊分布均勻一致，沒有偏差)，保持玻纖分布均勻及穩(wěn)定的玻纖含量( 2%)；
通過裁剪SMC并稱重的方法在SMC寬度方向的不同位置處測(cè)量單位面積SMC的重量；在生產(chǎn)開始時(shí)，生產(chǎn)過程中間以及生產(chǎn)結(jié)束時(shí)分別測(cè)量單位面積SMC的重量(控制SMC厚度均勻的一種方法)；
在更換樹脂及使用新的批次的填料時(shí)應(yīng)測(cè)試樹脂糊的粘度和溫度；將SMC貯存在恒定和受控的環(huán)境中，即較高溫度的熟化室(如28℃)和較低溫度的貯存室(如18℃);為了控制SMC/BMC糊的粘度增長(zhǎng)，生產(chǎn)中需將SMC/BMC樹脂糊樣品貯存在SMC/BMC熟化室，并按規(guī)定使用布氏粘度計(jì)測(cè)量SMC/BMC樹脂糊的增稠情況；在添加原料如樹脂、填料、助劑、氧化鎂糊時(shí)添加量要準(zhǔn)確。
b)SMC質(zhì)量測(cè)試
用放熱試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試SMC的反應(yīng)性，如沒有反應(yīng)性測(cè)試儀，通過熱電偶測(cè)量平板成型過程中的溫度隨時(shí)間的變化曲線；測(cè)量平板的收縮率；用塑化儀測(cè)試SMC的稠度(塑性程度)，該方法非常適合于相同配方SMC的生產(chǎn)監(jiān)控，如果生產(chǎn)中所用的纖維有變化，測(cè)試結(jié)果就會(huì)不同。
（4）SMC生產(chǎn)過程中常見問題及解決方法
表：列出了SMC片材生產(chǎn)過程中的常見問題、產(chǎn)生原因及解決方法。
表：SMC生產(chǎn)過程中常見問題及解決方法
表：SMC生產(chǎn)過程中常見問題及解決方法
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