آمیزه ‏های قالبگیری
بطور کلی آمیزه قالبگیری را می‏توان مخلوطی از رزین، مواد پرکننده، الیاف تقویت کننده، آغازگر، رها ساز، رنگدانه، پایدار کننده و دیگر مواد افزودنی دانست. این آمیزه‏ ها معمولاً به شکلی که مناسب برای قالبگیری نهایی است تولید می‏گردند. بسته به شکل آمیزه فرآیند قالبگیری می‏تواند فشاری، ترزیقی و یا انتقالی باشد. کاربرد گسترده این مواد به بهای نسبتاً پائین و امکان بهینه سازی خواص آنها جهت کاربردهای ویژه نسبت داده می‏شود. آمیزه‎‏ های قالبگیری بر پایه اغلب رزین‏ های گرما سخت وجود دارند اما آمیزه ‎های بر پایه رزین پلی استر غیر اشباع سهم عمده را بخود اختصاص می‏دهند لذا در این گزارش تأکید روی آنها صورت گرفته است.

آمیزه قالبگیری ورقه ‎ای SMC :Sheet Moulding Compound
این آمیزه ورقه ‎ای چرم – مانند با ضخامت ۵-۳ میلی متر از مواد است که بین دو فیلم نازک از پلی اتیلن عرضه می‏گردد (این فیلم‏ها قبل از قالبگیری آمیزه برداشته می‏شوند). ماده مورد استفاده در این آمیزه مخلوطی از الیاف شیشه بریده شده و خمیری از پلی استر غیر اشباع می‏باشد. یک ترکیب درصد نمونه از این خمیر درجدول ۲ آورده شده است. در این جدول ۷۰% وزنی SMC را خمیر تشکیل می‏دهد و ۳۰% باقیمانده را الیاف شامل می‏شود.

تولید SMC با تهیه محلول آبکی (slurry) از مواد در یک دستگاه مخلوط ساز با سرعت بالا آغاز می‏گردد. همه اجزاء به استثناء تغلیظ کننده بمدت ۱۵ دقیقه با هم مخلوط می‏شوند. در طی این مدت دمای مخلوط تا حدود C ْ۳۰ بالا می‏رود. در این مرحله ویسکوزیته مخلوط حدود Pas 30-20 می‏باشد. پس از اینکه عمل مخلوط سازی به اتمام رسید ماده تغلیظ کننده (Thickener) اضافه شده و به سرعت طی مدت زمان حدود ۵ دقیقه با بقیه اجزاء مخلوط می‏گردد. در این مرحله خمیر آماده است و جهت تلفیق با الیاف به ماشین SMC منتقل می‏گردد.

در اینجا خمیر تهیه شده با ضخامت معین بر روی یک فیلم پلی اتیلنی ( با پهنای یک متر و ضخامت mm 20-15) که از رول فیلم بر بستر متحرک دستگاه باز می‏شود ریخته می‏شود. سرعت حرکت این فیلم بین m/min 9-5 می‏باشد. این فیلم از زیر دستگاه برش الیاف عبور می‏کند و الیاف بلند به طولهای mm 25 بریده شده و با سرعتی که درصد حجمی مورد نظر را فراهم سازد روی فیلم آغشته به خمیر بصورت راندم می‏نشینند. این فیلم بهمراه فیلم دیگر که فقط خمیر روی آن ریخته شده و فاقد الیاف است با هم ساندویچ شده و از یکسری غلطک عبور می‏کنند. این غلطک‎ها باعث آغشتگی الیاف به رزین، خروج هوا از آمیزه و همچنین تنظیم ضخامت ورق و در نتیجه تنظیم ترکیب درصد الیاف می‏شود. در انتها ساندویچ تهیه شده بر روی یک غلطک بصورت رول جمع‏آوری می‏گردد و در یک فیلم نایلون یا سلوفان پیچیده شده تا از فرار مونومر جلوگیری شود. این رول سپس به محیطهای کنترل از لحاظ دمائی منتقل شده تا مرحله تغلیظ شدن در آن سپری شود. در مرحله تغلیظ اجازه داده می‏شود تا ویسکوزیته ترکیب به حدی برسد که ورق SMC براحتی قابل جابجائی، برش و قالبگیری باشد.

وجود پرکننده باعث بهبود کیفیت سطح قطعه شده و تغییرات ابعادی (انقباض) قطعه را که ناشی از پخت رزین است کاهش می‏دهد. همچنین تأثیر عمده‎ای در کاهش قیمت تمام شده محصول دارد.
درصد وزنی پرکننده در آمیزه بستگی به نوع پرکننده، خواص رئولوژیکی رزین و درصد الیاف دارد. بطور کلی میزان پرکننده باید در حدی باشد که خیس شدگی مناسب سطح الیاف با رزین را مانع نشده و جریان رزین را در قالب دچار اشکال نکند. هر چه درصد الیاف بیشتر باشد نسبت پرکننده به رزین کمتر می‏شود. بطوریکه نسبت پرکننده به رزین برای آمیزه‎های قالبگیری ورقه‎ای با ۳۰%، ۵۰% و ۶۵% الیاف به ترتیب ۵/۱، ۵/۰ و صفر باشد.
آغازگر نقش شروع واکنش پخت را به عهده دارد. بطور معمول آغازگرهای مورد استفاده در آمیزه‎های قالبگیری رزین پلی استر، پراکسیدهای آلی با فرمول عمومی ROOR’ می‏باشد که در شرایط دمائی خاص به رادیکالهای مربوط (ROo) تجزیه گشته و این رادیکال‎ها با حمله به نواحی غیر اشباع در زنجیره پلیمری منجر به پخت رزین می‏گردند.
معمول‎ترین آنها ترت بوتیل پربنزوات (TBPB) و ۱و۱-دی (ترت بوتیل پراکسی) سیلکوهگزان می‏باشند که در دمای قالبگیری ۱۴۰o-160 ° C بکار گرفته می‏شود. برای کم کردن زمان قالبگیری و همچنین دمای قالبگیری از پراکسیدهای فعال‏تر مانند t – Butyl Peroctoate استفاده می‏شود. البته بکارگیری چنین سیستم‎هائی منجر به کوتاه‎تر شدن عمر نگهداری ورقه‎های SMC می‏شود. برای کاهش زمان پخت می‏توان از سیستم آغازگر دوتایی نیز استفاده کرد. در این صورت به آغازگر در دمای بالا درصدی از آغازگر با دمای پائین اضافه می‏شود.
در حین تهیه ترکیب قالبگیری و در مدت ذخیره سازی آن امکان آغاز تدریجی واکنش پخت رزین وجود دارد. نقش جلوگیری کننده‎ها، ممانعت از شروع واکنش پخت از آغاز تهیه تا پایان ذخیره سازی ترکیب می‏باشد. این مواد از خانواده ترکیبات کینونی می‏باشد و در مقادیر بسیار کم (حدود ۰.۰۲ %) به فرمولاسیون اضافه می‏شوند. هیدروکینون و پارا بنزوکینون از مواد معمول بدین منظور می‏باشند. وجود این مواد در فرمولاسیون سرعت پخت و در نتیجه افزایش ویسکوزیته را در مراحل اولیه قالبگیری کاهش می‏دهد. این امر به بهبود جریان آمیزه و پرشدن قالب کمک می‏کند و لذا از بروز نقایص چون پر نشدن کامل قالب و ایجاد فضاهای خالی (Void) در قطعه جلوگیری می‏نماید.
در هنگام قالبگیری، ورق SMC می‏باید براحتی قابل انتقال به داخل قالب و برش به اندازه‎های مورد نیاز باشد. نقش تغلیظ کننده افزایش ویسکوزیته آمیزه به اندازه‎ای است که شرایط مورد نظر را فراهم سازد. در واقع عمل تغلیظ خمیر رزین را از مایعی با ویسکوزیته حدود Pas 30 به ماده‎ای چرم – مانند با ویسکوزیته در محدوده Pas 105-104 تبدیل می‏نماید. در این شرایط آمیزه غیر چسبنده بوده و قابلیت انعطاف دارد. تغلیظ کننده‎های معمول برای رزین پلی استر غیر اشباع، اکسیدها و هیدرواکسیدهای فلزات گروه I IA مانند CaO, Mg(OH)2, MgO می‏باشند. عقیده براین است که افزایش ویسکوزیته رزین بدلیل واکنش یون فلزی با گروههای کربوکسیلیک انتهائی موجود در زنجیره پلیمری و تشکیل زنجیرها و کمپلکس‏های با جرم ملکولی بالاتر است. نوع، میزان و اندازه ذره تغلیظ کننده و همچنین شرایط رطوبت و دمای نگهداری SMC بر روند افزایش ویسکوزیته در طی فرآیند تغلیظ و همچنین ویسکوزیته نهائی ترکیب اثر دارند.
ویسکوزیته نهائی ورقه SMC در کیفیت قطعه قالبگیری شده نقش بسزائی دارد و باید در محدوده خاصی باشد که بین ۱۰۶ ´ ۵۰ و۱۰۶ ´ ۱۳۰ سانتی پواز است. در طی فرآیند قالبگیری ورقه SMC ، پیوندهای تشکیل شده در عمل تغلیظ بدلیل افزایش حرارت شکسته شده و ویسکوزیته آمیزه کاهش یافته بگونه‎ای که در قالب جاری می‏شود و آنرا پر می‏کند. بدنبال آن رزین شروع به ژل شدن نموده که افزایش سریع ویسکوزیته را شاهد خواهیم بود.