车灯反射镜专用材料（BMC)

优胜设计史勇老师

BMC （团状模塑料）


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 [1]  。
中文名 BMC 外文名 Bulk Molding Compound 性    质 团状模塑料 特    点 低收缩/低轮廓添加剂
目录
1 简介
2 性质
简介编辑
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。DMC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。
性质编辑
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
树脂 不饱和聚酯树脂、乙烯基酯、酚醛、三聚氰胺等树脂。
纤维 BMC用玻璃纤维无捻粗纱。
填料 碳酸钙、氢氧化铝等。
(3)优点
①成型周期短，可模压，亦可注射，适合大批量生产。
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。
②注射机价格较高。
(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 [2]  。
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。
进行BMC的注塑成型
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。
(2) BMC的注塑成型设备
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。
1) 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。
2) 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。
3) 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。目前多采用恒温水或恒温油进行加热。也可采用电加热。
4) 合模装置。多采用机械、液压式和全液压式等几种合模装置。
5) 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。
(3) BMC的注塑成型工艺
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
温度一般控制在135~185℃。
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。
⒊BMC（DMC）的压制成型
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；
⒋BMC（DMC）的注塑成型
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：
⑴料筒温度：一般温度控制在60℃以下，避免固化；
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；
⑶预热时间：40~60秒/mm；
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
现 象
原 因
对 策
填充不良
没有放气，可能是空气积聚
模具温度太高，材料尚未充满模腔情况下就凝胶了
由于注射速度慢，材料未流动即固化
材料供应不足
模具间隙太大
真空成型
设计气孔
模具上设顶出销等并兼作气孔
注射速度减慢
降低模具温度
提高注射速度
检查计量情况
改造模具
气泡
温度过高，苯乙烯气体挥发
固化时间短，内部固化慢
模具温度低，固化不良
降低模具温度
延长固化时间
提高模具温度
增加pe粉
脱模不良
模具表面不好
倒锥
模具温度低，固化不良
制品受热膨胀
新模具上有油等
研磨修理模具
改造模具
提高模具温度
延长固化时间
注意温度差
再考虑顶出器装置
改用热膨胀系数小的材料
把油等完全擦去，充分涂刷外脱模剂
翘曲
因后收缩
因纤维配置方向不当
重新调整冷却过程
重新调整产品设计
采用冷却夹具
重新调整注口位置
用注射压缩成型
合流纹
因销、孔等使两个以上材料流不融混
尖端部的合流纹
真空成型，设通气口
把孔用薄飞边连接
注入口位置做大的变动
光泽不好
固化不充分
压力不足
模具表面不光
温度不均匀
提高模具
延长固化时间
提高压力
研磨模具
改善温度分布情况
变色
闭模之后集积在模内的空气受压缩，温度升高造成热分解
真空成型，开通气孔
降低模具温度
注射速度减慢
裂纹
顶出部分破损
纤维流线在合流纹处产生弯曲
注射压力太高
因收缩开裂
增加顶出销数目
使顶出销位置合适
调整顶出板的动作
研磨模具
固化时间延长，固化充分，变更注口位置
真空成型，开能气孔
降低注射压力
改用pe粉
参看脱模不良一项