SMC/BMC成形工程

SMC金型

SMCはシートモールディングコンパウンドです。

SMCの主原料は、GF（特殊糸）、UP（不飽和樹脂）、低収縮添加剤、MD（フィラー）および各種助剤で構成されています。

SMC は、優れた耐食性、柔軟性、工学設計の容易さ、および柔軟性という利点を備えています。その機械的特性は一部の金属材料に匹敵します。同社が製造する製品は、優れた剛性、耐変形性、広い使用温度範囲という利点を備えています。

同時に、SMC 製品はサイズが変形しにくく、耐熱性に優れています。寒さや暑さの環境下でも性能を良好に維持でき、屋外の耐紫外線性や防水機能にも適しています。

車の前後バンパー、シート、ドアパネル、電化製品、浴槽などに幅広く使用されています。

BMC金型

BMCとは(Bulk Molding Compounds)の略で、バルクモールディングコンパウンドのことです。

BMC は、圧縮成形または射出成形用の接着性の「パテ状」複合材料を形成するために、さまざまな不活性充填剤、繊維強化材、触媒、安定剤、顔料と混合された熱硬化性プラスチックです。押出成形で作られることが多いです。その後の加工や成形を容易にするために、顆粒、丸太、または細片に成形します。

BMC は、高硬度、軽量、耐食性、耐紫外線性、良好な絶縁性、優れた熱特性などの多くの独特の特性を備えており、BMC が熱可塑性プラスチックよりも望ましいものとなっています。また、これらの部品と同時に多くの部品を成形できるため、後加工が不要となり、生産面での経済性が向上します。

現在、BMC金型は自動車、エネルギー、電化製品、ケータリングサービス、家庭用電化製品、光学機器部品、工業用および建設用品などの分野で使用されています。車のテールライトカバー、電気ボックス、メーターボックスなど。

1. 抑制前の準備

(1) SMC/BMC の品質検査：SMC シートの品質は、成形プロセスと製品の品質に大きな影響を与えます。そのため、樹脂ペーストの配合、樹脂ペーストの増粘曲線、ガラス繊維の含有量、ガラス繊維集束剤の種類など、プレス前に材料の品質を把握する必要があります。目付、フィルム剥離性、硬度、品質均一性など

(2) 切断：製品の構造形状、送り位置、工程に合わせてシートの形状とサイズを決定し、サンプルを作成し、サンプルに従って材料を切断します。切断形状は四角形や円形が多く、サイズは製品投影表面積の40%～80%が一般的です。外部からの不純物による汚染を防ぐため、上下のフィルムは装着前に剥がされます。

成形工程フローチャート

2. 設備の準備

(1) プレスのさまざまな動作パラメータをよく理解し、特に動作圧力、プレス動作速度、テーブルの平行度を調整します。

(2) 金型は水平に設置し、設置位置がプレステーブルの中央になるようにしてください。プレスする前に、金型を徹底的に洗浄し、離型剤を塗布する必要があります。製品の外観に影響を与えないように、材料を追加する前に、離型剤を清潔なガーゼで均等に拭き取ってください。新しい金型の場合は、使用前に油を除去する必要があります。

3. 材料を追加する

(1) 仕込み量の決定 各製品の一番搾り時の仕込み量は以下の式により算出できます。

添加量＝製品体積×1.8g/cm3

(2) 供給エリアの決定: 供給エリアのサイズは、製品の密度、材料の流動距離、製品の表面品質に直接影響します。これは、SMC の流動特性と凝固特性、製品の要求性能、金型構造などに関係します。一般に、供給面積は 40% ～ 80% です。小さすぎると工程が長くなり、ガラス繊維の配向が進み、強度が低下し、うねりが大きくなり、金型キャビティに充填できなくなることもあります。大きすぎると排気が悪く、製品にクラックが入りやすくなります。

(3) 供給位置と供給方法：供給位置と供給方法は、製品の外観、強度、方向性に直接影響します。通常、材料の供給位置は金型キャビティの中央になります。非対称で複雑な製品の場合、供給位置は、成形中に材料の流れが金型成形キャビティのすべての端に同時に到達することを保証する必要があります。給餌方法は消耗しやすいものでなければなりません。複数のシートを積み重ねる場合は、上部が小さく、下部が大きいパゴダ型に材料を積み重ねるのが最適です。また、材料ブロックを別々に追加すると、空気の巻き込みや溶着部が発生し、製品の強度が低下しますのでご注意ください。

(4) その他：材料を添加する前に、シートの流動性を高めるために、100℃または120℃で予熱することができます。これは、深絞り製品の成形に特に有益です。

4. フォーミング

材料ブロックが金型キャビティに入ると、プレスは急速に下降します。上型と下型を合わせると、ゆっくりと必要な成形圧力がかかります。一定の硬化体制を経て製品の成形が完了します。成形プロセスでは、さまざまな成形プロセスパラメータとプレスの動作条件を合理的に選択する必要があります。

(1) 成形温度：成形温度は、樹脂ペーストの硬化方式、製品の厚み、生産効率、製品構造の複雑さによって異なります。成形温度は、硬化システムが開始され、架橋反応がスムーズに進行し、完全な硬化が達成されることを保証する必要があります。一般的に言えば、肉厚の製品の成形温度は、薄肉の製品の成形温度よりも低くする必要があります。これにより、過度の温度による厚い製品内部の過度の熱蓄積を防ぐことができます。製品の厚さが25〜32mmの場合、成形温度は135〜145℃です。薄い製品は171℃で成形可能です。成形温度が上昇すると、対応する硬化時間を短縮できます。逆に、成形温度が低下すると、対応する硬化時間を延長する必要があります。成形温度は、最大硬化速度と最適な成形条件とのトレードオフとして選択する必要があります。一般に、SMC の成形温度は 120 ～ 155°C であると考えられています。

(2) 成形圧力: SMC/BMC の成形圧力は、製品の構造、形状、サイズ、SMC の増粘度によって異なります。単純な形状の製品の成形圧力は5～7MPaだけで済みます。複雑な形状の製品には、最大7～15MPaの成形圧力が必要です。 SMCの増粘度が高くなるほど必要な成形圧力は大きくなります。成形圧力の大きさは金型の構造にも関係します。縦分割構造金型は横分割構造金型に比べて成形圧力が低くなります。クリアランスが小さい金型は、クリアランスが大きい金型よりも高い圧力が必要です。外観性能や平滑性への要求が高い製品では、成形時の成形圧力が高くなります。つまり、成形圧力を決定する際には、多くの要素を考慮する必要があります。一般的にSMCの成形圧力は3～7MPaです。

(3) 硬化時間: 成形温度での SMC/BMC の硬化時間 (保持時間とも呼ばれます) は、その特性、硬化システム、成形温度、製品の厚さと色などの要因に関連します。硬化時間は通常 40 秒/mm として計算されます。製品の厚みが 3mm を超える場合、4mm 増えるごとに硬化時間が 1 分増えると考える人もいます。

5. 成形品の生産工程管理

(1) プロセス管理

SMC の粘度 (粘稠度) は、プレス中常に一定に保たれるべきです。 SMCのキャリアフィルムを剥がした後、長時間放置することはできません。スチレンの過剰な揮発を防ぐために、フィルムを剥がした後はすぐにプレスし、空気にさらさないでください。 SMC を維持する 金型内でのシートの供給形状と供給位置は一貫している必要があります。さまざまな位置の金型の温度を均一かつ一定に保ち、定期的にチェックする必要があります。成形中は成形温度、成形圧力を一定に保ち、定期的に確認してください。

(2) 製品テスト

製品は次の側面についてテストする必要があります。

外観検査：光沢度、平坦度、斑点、色、流線、クラック等。

機械的特性試験：曲げ強度、引張強度、弾性率など、製品全体の性能試験。その他の特性: 電気抵抗、媒体耐食性。