องค์ประกอบและการใช้งานของวัสดุผสมขึ้นรูปแผ่น

วัสดุขึ้นรูปแผ่น (Sheet molding compound: SMC) หมายถึงวัสดุที่มีเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวเป็นส่วนประกอบหลัก โดยมีการเติมสารเร่งปฏิกิริยา สารปลดแม่พิมพ์ สารเติมเต็ม สารลดการหดตัว สารเพิ่มความหนืด ฯลฯ และเคลือบด้วยฟิล์มโพลีเอทิลีน (PE) บทความนี้จะอธิบายโดยสังเขปถึงส่วนประกอบและการจำแนกประเภทการใช้งานของ SMC เป็นหลัก

ส่วนประกอบของสารประกอบขึ้นรูปแผ่น

SMC ประกอบด้วยเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว สารเชื่อมโยง สารเริ่มต้นปฏิกิริยา สารเติมเต็ม สารเพิ่มความหนืด สารปลดปล่อย เส้นใยแก้ว และสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน โดยสี่ประเภทแรกทำหน้าที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานของผลิตภัณฑ์และเพิ่มความแข็งแรง ส่วนสี่ประเภทหลังนั้นมีหน้าที่หลักในการเพิ่มความหนืด ความต้านทานการกัดกร่อน ฉนวน และความเสถียรของโครงสร้างผลิตภัณฑ์

1. เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวและสารเชื่อมโยงเป็นส่วนประกอบหลักของ SMC เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวมักเกิดจากการควบแน่นของกรดไดคาร์บอกซิลิกไม่อิ่มตัว (หรือแอนไฮไดรด์) กรดไดคาร์บอกซิลิกอิ่มตัว (หรือแอนไฮไดรด์) และโพลีออล มีคุณสมบัติทางกลและความแข็งแรงในระดับหนึ่ง และแรงภายในมีความสม่ำเสมอ สารเชื่อมโยงส่วนใหญ่คือสไตรีน หลังจากที่ทั้งสองเชื่อมโยงกันแล้ว จะเป็นวัสดุหลักในการทำให้ผลิตภัณฑ์มีความยืดหยุ่นและแข็งตัว โดยทำหน้าที่เชื่อมต่อ รองรับ สมดุลการส่งผ่าน และปกป้อง

2. สารเริ่มต้นปฏิกิริยาจะทำให้เรซินและสารเชื่อมโยงเกิดการแข็งตัวและก่อตัวในขั้นตอนของเรซินเพสต์ หน้าที่หลักของมันคือการทำให้เรซินและพันธะคู่ในโมโนเมอร์เชื่อมโยง เช่น สไตรีน โคพอลิเมอไรเซชัน เกิดการรวมตัวกันเพื่อให้ SMC สามารถแข็งตัวและขึ้นรูปในแม่พิมพ์ได้

3. สารตัวเติมมีสัดส่วนมากกว่าหนึ่งในสามของสารประกอบขึ้นรูปแผ่น และสามารถปรับความหนืดของสารประกอบขึ้นรูปได้ โดยทั่วไปแล้วจะต้องมีคุณสมบัติ เช่น ความหนาแน่นจำเพาะต่ำ ค่าการดูดซับน้ำมันต่ำ มีรูพรุนน้อย ทนต่อการกัดกร่อน และต้นทุนต่ำ ส่วนประกอบของสารตัวเติมที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่ได้แก่ CaCO3, Al(OH)3 เป็นต้น

4. สารเพิ่มความหนืดช่วยให้ SMC มีความหนืดสูงและไม่เหนียวเหนอะหนะ การเตรียมวัสดุขึ้นรูปแผ่นและขึ้นรูปเป็นก้อนต้องใช้ความหนืดต่ำของเรซินเพื่อช่วยให้เส้นใยแก้วและสารตัวเติมแทรกซึมเข้าไปในเรซินได้ง่ายขึ้น และการขึ้นรูปด้วยการอัดต้องใช้ความหนืดที่สูงกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเติมสารเพิ่มความหนืดก่อนกระบวนการขึ้นรูปเพื่อเปลี่ยนความหนืดต่ำของการแทรกซึมเส้นใยแก้วให้เป็นความหนืดสูงที่ไม่เหนียวเหนอะหนะ

5. สารกันติดช่วยป้องกันไม่ให้สารประกอบขึ้นรูปแผ่นโลหะเกาะติดกับพื้นผิวแม่พิมพ์โลหะ สารกันติดสามารถป้องกันไม่ให้เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของแม่พิมพ์โลหะในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกของส่วนผสมเรซิน โดยส่วนใหญ่จะเป็นกรดไขมันสายยาวหรือเกลือ เช่น ซิงค์สเตียเรต การใช้มากเกินไปจะลดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ได้ง่าย โดยทั่วไปจะใช้ในปริมาณ 1-3% ของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์

6. เส้นใยแก้วสามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติเป็นฉนวนของ SMC ได้ โดยทั่วไปแล้ว วัสดุขึ้นรูปแผ่น (SMC) มักเลือกใช้แผ่นใยแก้วสับเป็นวัสดุเสริมแรง การใช้มากเกินไปจะทำให้ผลิตภัณฑ์ฟูเกินไป และการใช้ในปริมาณน้อยเกินไปจะไม่มีผลในการเสริมความแข็งแรงอย่างเห็นได้ชัด โดยทั่วไปจะใช้ประมาณ 20% ด้วยวิธีนี้ ผลิตภัณฑ์จึงสามารถตอบสนองกระบวนการขึ้นรูปทั้งแบบอัดรีดและแบบรีดได้พร้อมกัน

7. สารยับยั้งช่วยเพิ่มความเสถียรของ SMC และยืดระยะเวลาการเก็บรักษา เนื่องจากสไตรีนซึ่งเป็นสารเริ่มต้นจะสลายตัวอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการพอลิเมอไรเซชันของเรซิน การเติมสารกำจัดอนุมูลอิสระ (สารยับยั้งการพอลิเมอไรเซชัน) ในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยชะลอความเร็วในการสลายตัวของสไตรีนและยืดระยะเวลาการเก็บรักษาได้ สารยับยั้งที่ใช้กันทั่วไปคือเบนโซควิโนนและสารประกอบฟีนอลที่มีวาเลนซ์หลายตัว

การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์แผ่นขึ้นรูปคอมโพสิต

SMC มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อนสูง น้ำหนักเบา ออกแบบทางวิศวกรรมได้ง่ายและยืดหยุ่น เป็นต้น คุณสมบัติทางกลของมันเทียบได้กับวัสดุโลหะบางชนิด ดังนั้นจึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน 8 สาขา เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ ยานพาหนะทางรถไฟ การก่อสร้าง เครื่องใช้ไฟฟ้า และการสื่อสาร (ตารางที่ 1)

ในระยะแรก วัสดุนี้ถูกนำไปใช้เป็นหลักในรูปแบบของแผ่นฉนวนในงานก่อสร้าง เครื่องใช้ไฟฟ้า และการสื่อสาร โดยเทคโนโลยีค่อนข้างพัฒนาแล้ว ต่อมาจึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อทดแทนวัสดุเหล็กและโลหะผสมอะลูมิเนียมบางส่วนในตัวถังรถ เพื่อลดน้ำหนักของรถยนต์

ภายใต้บริบทของการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยมลพิษในปัจจุบัน รวมถึงการพัฒนารถยนต์พลังงานใหม่ เทคโนโลยีผลิตภัณฑ์ยานยนต์จึงพัฒนาไปสู่การมีน้ำหนักเบาและคุณภาพสูงอย่างต่อเนื่อง จนถึงปัจจุบัน วัสดุ SMC สามารถพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน ไม่ว่าจะเป็นการสื่อสารไร้สาย ตู้ไฟฟ้ากันระเบิด วัสดุฉนวนกันดิน ห้องน้ำ และสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับรถไฟความเร็วสูง

ตารางที่ 1 การใช้งานหลัก 8 ด้านและสาขาย่อยของวัสดุ SMC

สรุป

เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว สารเชื่อมโยง สารเริ่มต้น และสารเติมแต่งในวัสดุคอมโพสิตขึ้นรูปแผ่น (Sheet Molding Compound: SMC) ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างวัสดุสำหรับผลิตภัณฑ์และเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้าง ในขณะที่สารเพิ่มความหนืด สารปลดปล่อย เส้นใยแก้ว และสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ช่วยเพิ่มความหนืด ความต้านทานการกัดกร่อน ฉนวน และความเสถียรของโครงสร้างให้กับผลิตภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวถูกนำไปใช้ใน 8 สาขาหลัก รวมถึงอุตสาหกรรมยานยนต์และยานพาหนะทางรถไฟ ภายใต้บริบทปัจจุบันของการประหยัดพลังงาน การรักษาสิ่งแวดล้อม และการใช้พลังงานต่ำ อุตสาหกรรมยานยนต์ได้กำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นเรื่อยๆ สำหรับวัสดุ SMC เนื่องจากความต้องการด้านน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นแรงผลักดันหลักสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยี SMC

ใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกแบบผสมเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์คอมโพสิตขึ้นรูปแผ่น Zhengxi เป็นผู้เชี่ยวชาญโรงงานผลิตเครื่องอัดไฮดรอลิกในประเทศจีนให้บริการเครื่องพิมพ์คุณภาพสูง ติดต่อเราเพื่อขอรายละเอียดเพิ่มเติม