第8章 熱固性塑料成型工藝ppt課件

2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 熱固性塑料以體型結(jié)構(gòu)的聚合物為主要成分 與熱塑性塑料不同 它受熱不具有熔體流動(dòng)性 熱固性塑料成型加工的特點(diǎn)是 所用原料樹(shù)脂為分子量較低的線(xiàn)型或支鏈結(jié)構(gòu)的預(yù)聚體 其分子內(nèi)含有反應(yīng)性基團(tuán) 在成型為塑料制品的過(guò)程中同時(shí)發(fā)生固化反應(yīng) 即由線(xiàn)型或支鏈型結(jié)鉤轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)聚合物 熱固性塑料的成型方法一般有 壓縮模塑傳遞模塑注射成型 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 一 壓縮模塑壓縮模塑也稱(chēng)模壓成型 它是將粉狀 粒狀 碎屑狀或纖維狀的樹(shù)脂原料放入加熱的陰模模槽中 合上陽(yáng)模后加熱使其熔化 并在壓力作用下使物料充滿(mǎn)模腔 形成與模腔形狀一樣的模制品 再經(jīng)加熱 使其進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化 或冷卻 對(duì)熱塑性塑料應(yīng)冷卻使其硬化 脫模后即得制品 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 壓縮模塑主要用于熱固性塑料制品的生產(chǎn) 對(duì)于熱塑性塑料由于模壓時(shí)模具需要交替地加熱與冷卻 生產(chǎn)周期長(zhǎng) 一般不用 只有在模壓較大平面的塑料制品時(shí)才采用 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 一 壓縮模塑的工藝過(guò)程熱固性塑料模壓制品的完整過(guò)程 通常由物料準(zhǔn)備 成型和制品后處理三個(gè)階段組成 1 物料準(zhǔn)備成型前物料的準(zhǔn)備主要是對(duì)物料進(jìn)行預(yù)壓和預(yù)熱 將散狀 粉狀 碎屑狀和纖維狀等 模壓料在室溫或稍高于室溫條件下 加壓模制成質(zhì)量一定 形狀規(guī)則的錠片或坯件的操作稱(chēng)為預(yù)壓 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 預(yù)壓作用 一是可以減小成型模具加料室容積 從而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和減小模腔尺寸 二是可避免粉料的粉塵飛揚(yáng) 有利于改善成型車(chē)間的衛(wèi)生條件 三是可提高往模腔加料的準(zhǔn)確性 有助于降低因加料量不準(zhǔn)確而造成的制品報(bào)廢 四是改善了預(yù)熱和熱壓時(shí)的傳熱條件 有利于縮短預(yù)熱和熱壓時(shí)間 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 為了提高制品的質(zhì)量和便于模壓的進(jìn)行 在模壓前還通常對(duì)物料進(jìn)行加熱 以除去水分為目的的加熱稱(chēng)為干燥 以提供熱料便于模壓為目的則稱(chēng)為預(yù)熱 在很多情況下加熱的目的常是兩者兼有 采用經(jīng)過(guò)預(yù)熱的模壓料成型制品 一 可以提高物料在成型條件下的流動(dòng)性 有利于降低成型壓力 減小模具磨損和因流動(dòng)性過(guò)低而造成的制品報(bào)廢 二 縮小了成型物料與熱成型模具的溫差 縮短了物料加熱到成型溫度的時(shí)間 并使模腔內(nèi)物料各處的溫度不均一性減小 有利于縮短成型周期 減小制品中的內(nèi)應(yīng)力和提高其尺寸穩(wěn)定性 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 2 成型成型是熱固性塑料模壓制品生產(chǎn)的關(guān)鍵階段 模壓制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率在很大程度上與這一階段工藝控制是否得當(dāng)有關(guān) 模壓法成型制品是一間歇式操作過(guò)程 每成型一個(gè)制品都要依次經(jīng)過(guò)加料 閉模 排氣 固化 脫模和清理模具等一系列操作 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 1 加料 往模具內(nèi)加入規(guī)定量的塑料模壓料 加料多少直接影響著制品的密度與尺寸等 加料量多則制品毛邊厚 尺寸準(zhǔn)確性差 難以脫模 并可能損壞模具 加料少則制品不緊密 光澤差 甚至造成缺料而產(chǎn)生廢品 加料可用重量法 容量法 計(jì)算法三種 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 2 閉模加完料后即使陽(yáng)模和陰模相閉合 合模時(shí)先用快速 待陰 陽(yáng)?？旖佑|時(shí)改為慢速 先快后慢的操作法有利于縮短非生產(chǎn)時(shí)間 防止模具擦傷 避免模槽中原料因合模過(guò)快而被空氣帶出 甚至使嵌件移位 成型桿或模腔遭到破壞 待模具閉合即可對(duì)原料加熱加壓 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 3 排氣模壓熱固性樹(shù)脂時(shí) 常有水分和低分子物放出 為了排除這些低分子 揮發(fā)物及模內(nèi)空氣等 在模腔內(nèi)樹(shù)脂反應(yīng)進(jìn)行至適當(dāng)時(shí)間后 可卸壓松模很短時(shí)間以排氣 排氣操作能縮短固化時(shí)間和提高制品的物理機(jī)械性能 避免制品內(nèi)部出現(xiàn)分層和氣泡 但排氣過(guò)早 過(guò)遲都不行 過(guò)早達(dá)不到排氣的目的 過(guò)遲則因物料表面已固化氣體排不出 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 4 固化熱固樹(shù)脂的固化是在模壓溫度下保持一段時(shí)間 以便樹(shù)脂的縮聚反應(yīng)達(dá)到要求的交聯(lián)程度 使制品具有所要求的物理機(jī)械性能 固化速率不高的樹(shù)脂也可在制品能夠完整地脫模時(shí)面化就暫告結(jié)束 然后再在后處理時(shí)完成全部固化過(guò)程 以提高設(shè)備利用率 模內(nèi)固化時(shí)間一般30s至數(shù)分鐘不等 多數(shù)不超過(guò)30min 固化時(shí)間取決于樹(shù)脂的種類(lèi) 制品的厚度 預(yù)熱情況 模壓溫度和模壓壓力等 固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短對(duì)制品性能都有影響 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 5 脫模脫模通常是靠頂出桿來(lái)完成的 帶有成型桿或某些嵌件的制品應(yīng)先用專(zhuān)門(mén)工具將成型桿等擰脫 而后再進(jìn)行脫模 6 模具吹洗脫模后 通常用壓縮空氣吹洗模腔和模具的模面 如果模具上的固著物較緊 還可用銅刀或銅刷清理 甚至需要用拋光劑拭刷等 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 3 制品后處理為改善熱固性塑料模壓制品的外觀(guān)和內(nèi)在質(zhì)量 或?yàn)閺浹a(bǔ)成型之不足 常需在成型后對(duì)模壓制品進(jìn)行后處理 生產(chǎn)中常見(jiàn)的后處理是涂漆供烤與熱處理 模壓制品在去毛邊和機(jī)械加工之后 被破壞的表面既不美觀(guān) 又會(huì)因吸濕而使制品在使用過(guò)程中出現(xiàn)尺寸變化和電絕緣性能下降 為此 需要在模壓制品表面涂漆 涂漆前要對(duì)制品表而進(jìn)行凈化處理 然后用浸涂或刷涂的方法上漆 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 熱固性塑料模壓制品的熱處理 也稱(chēng)后烘處理 是將制品置于適當(dāng)溫度下加熱一段時(shí)間 然后隨加熱裝置一起緩慢冷卻至室溫 模壓制品經(jīng)過(guò)熱處理后 其固化更趨完全 水分及其它揮發(fā)物的含量減少 成型過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以降低或消除 有利于穩(wěn)定制品的尺寸 提高其耐熱性 電絕緣性和強(qiáng)度等 形狀簡(jiǎn)單和尺寸較小的制品多采用多次升溫式熱處理 形狀復(fù)雜 厚壁和較大尺寸的制品 采用階梯式升溫可取得更好的熱處理效果 熱處理溫度一般應(yīng)比成型溫度高 熱處理時(shí)間則依樹(shù)脂的品種 制品的結(jié)構(gòu)和壁厚而定 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 二 影響模壓成型的工藝因素?zé)峁绦詷?shù)脂在成型加工過(guò)程中 不僅有物理變化 而且還進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng) 模壓溫度 壓力 模壓時(shí)間是影響制品質(zhì)量的重要工藝因素 1 溫度和熱塑性樹(shù)脂不同 成型熱固性樹(shù)脂的模其溫度更為重要 模溫是指模壓時(shí)所規(guī)定的模具溫度 它是影響樹(shù)脂流動(dòng) 充模 并最后固化成型的主要因素 它決定了成型過(guò)程中聚合物交聯(lián)反應(yīng)速度 從而影響制品的最終性能 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 成型物料受熱作用時(shí) 其粘度或流動(dòng)性會(huì)發(fā)生很大變化 這種變化是受熱時(shí)聚合物粘度降低 流動(dòng)性增加和由交聯(lián)反應(yīng)引起的粘度增大 流動(dòng)性降低兩種物理和化學(xué)變化的總結(jié)果 也就是說(shuō) 表示流動(dòng)性大小的流量與溫度關(guān)系曲線(xiàn)先增后減 具有峰值 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 因此 在閉模后 迅速增大成型壓力 使物料在溫度還不很高而流動(dòng)性又較大時(shí) 流滿(mǎn)模腔各部分是非常重要的 流量減小反映了聚合物交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的速度 峰值過(guò)后曲線(xiàn)斜率最大的區(qū)域 交聯(lián)速度亦最大 此后流動(dòng)性逐漸降低 溫度升高能加速樹(shù)脂在模腔中的固化速率 縮短固化時(shí)間 因此高溫有利于縮短模壓周期 過(guò)高的溫度會(huì)因固化速率太快而使物料流動(dòng)性迅速降低 引起充模不滿(mǎn) 特別是模壓形狀復(fù)雜 壁薄 深度大的制品 這種弊病最為明顯 而且在模具開(kāi)啟時(shí) 會(huì)使制品發(fā)生腫脹 開(kāi)裂 變形和翹曲等 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 2模壓壓力模壓壓力是指壓機(jī)作用于模其上的壓力 它的作用是 使物料在塑模中加速流動(dòng) 增加制品的密實(shí)度 克服樹(shù)脂在縮聚反應(yīng)中放出的低分子物及它其揮發(fā)成分所產(chǎn)生的壓力 避免出現(xiàn)種脹 脫層等缺陷 使模具緊密閉合 從而使制品具有固定的尺寸 形狀和最小毛邊 防止制品在冷卻時(shí)發(fā)生形變 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 模壓壓力的大小不僅取決于樹(shù)脂的種類(lèi) 而且與模溫 制品的形狀以及物料是否預(yù)熱等因素有關(guān) 對(duì)一種物料來(lái)說(shuō) 流動(dòng)性越小 固化速度越快以及物料的壓縮率越大時(shí) 所需模壓壓力應(yīng)越大 模溫高 制品形狀復(fù)雜 深度大 壁薄和面積大時(shí) 所需模壓壓力也越大 反之 所需模壓壓力低 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 3 模壓時(shí)間模壓時(shí)間也稱(chēng)壓縮模塑保壓時(shí)間 是指模具完全閉合后到模具開(kāi)啟之間物料在模腔內(nèi)受熱進(jìn)行固化的時(shí)間 在成型過(guò)程中模壓時(shí)間的主要作用是使已取得模腔形狀的樹(shù)脂有足夠的時(shí)間完成固化定型 合適的模壓時(shí)間與樹(shù)脂的類(lèi)型組成 制品的形狀 壁厚 模具的結(jié)構(gòu) 模壓溫度和模壓壓力的高低 預(yù)壓和預(yù)熱條件以及成型時(shí)是否安排有卸壓排氣等多種因素有關(guān) 在所有這些因素中 以模壓溫度 制品壁厚和預(yù)熱條件對(duì)模壓時(shí)間的影響最為顯著 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 在模壓溫度和模壓壓力一定時(shí) 模壓時(shí)間就成為決定制品質(zhì)量的關(guān)鍵因素 模壓時(shí)間如果過(guò)短 制品未能固化完全 機(jī)械性能差 外觀(guān)缺乏光澤 容易出現(xiàn)翹曲變形與腫脹 但過(guò)分延長(zhǎng)模壓時(shí)間 不僅使生產(chǎn)效率降低 能耗增大 而且會(huì)因樹(shù)脂過(guò)度交聯(lián)而導(dǎo)致成型收縮率增大 從而使樹(shù)脂與填料間產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力 因模壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的過(guò)度固化 也常常是制品表面發(fā)暗 起泡和出現(xiàn)裂紋的重要原因 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 二 傳遞模塑傳遞模塑又稱(chēng)傳遞成型或注壓 先將熱固性樹(shù)脂放進(jìn)一加料室內(nèi)加熱到熔融狀態(tài) 然后對(duì)熔融態(tài)的物料加壓使其注入閉合的熱模腔內(nèi) 經(jīng)一定時(shí)間固化后 開(kāi)啟模具即取出具有模具型腔形狀的制品 傳遞模塑與壓縮模塑的主要區(qū)別在于二者所用模具結(jié)構(gòu)不同 傳遞模塑用模具在成型腔之外另設(shè)一加料室 注壓時(shí)物料的熔融與成型是分別在加料室和成型腔內(nèi)完成的 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 一 傳遞模塑的類(lèi)型傳遞模塑按加料室結(jié)構(gòu)和向成型腔注入樹(shù)脂熔體方式的不同 可分為活板式 罐式 柱塞式和螺桿式四種不同的工藝類(lèi)型 活板式是傳遞模塑的原始形式 所用模具與模壓模具大致相同 只不過(guò)在陰模腔中放入一個(gè)帶槽孔的隔板 即活板 使模腔的板上部分成為加料室而模腔的板下部分成為成型腔 活板式傳遞模塑僅適用于形狀簡(jiǎn)單的小型制品的成型 而且只能手工操作 目前生產(chǎn)上已很少采用 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 螺桿式傳遞模塑在成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和成型操作方法上都與熱固性塑料的注射成型很相近 目前已完全為熱固性塑料的注射成型所取代 因此現(xiàn)在生產(chǎn)中應(yīng)用的傳遞模塑技術(shù)多為罐式和柱塞式 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 1 罐式傳遞模塑罐式傳遞模塑成型制品的過(guò)程是 先將物料加進(jìn)模具上部熱的加料室 即料罐 中 閉模使物料在加料室內(nèi)受熱熔融 然后液壓機(jī)通過(guò)傳遞壓柱對(duì)熔融料施壓 熔融料經(jīng)過(guò)加料室下面的澆道系統(tǒng)注入模具下部熱的成型腔并充滿(mǎn)型腔 同時(shí)取得型腔的形狀 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的固化定型后即可啟模取出制品 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 二 傳遞模塑的工藝因素傳遞模塑與壓縮模塑的成型工藝控制大致相同 需要控制的主要工藝參數(shù)是注壓溫度 注壓應(yīng)力和注壓時(shí)間 確定注壓工藝參數(shù)需要考慮的因素 也與選擇模壓工藝參數(shù)時(shí)相似 但也有一些不同之處 與模壓成型比較 傳遞模塑能生產(chǎn)外形復(fù)雜 薄壁或壁厚變化很大 帶有精細(xì)嵌件和尺寸精度要求高等制品 但傳遞模塑成型浪費(fèi)較大 且工藝條件較模壓嚴(yán)格 操作技術(shù)要求高 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 三 熱固性塑料的注射成型注射是成型熱固性塑料制品較先進(jìn)的技術(shù) 與熱固性塑料傳統(tǒng)成型技術(shù)相比 注射具有效率高 成型過(guò)程容易自動(dòng)化和制品質(zhì)量高等突出優(yōu)點(diǎn) 熱固性塑料注射成型多在螺桿式注射機(jī)上進(jìn)行 成型物料首先在溫度較低的料筒內(nèi)預(yù)塑化到半熔融狀態(tài) 在隨后的注射充模過(guò)程中受到進(jìn)一步塑化而達(dá)到最佳流動(dòng)狀態(tài) 注入高溫模腔后 經(jīng)一定時(shí)間的交聯(lián)固化反應(yīng)固成為制品 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 熱固性塑料注射和熱塑性塑料注射的主要不同之處是 預(yù)塑化的熔體溫度低 流動(dòng)性不高 充模的流動(dòng)過(guò)程也是熔體經(jīng)受進(jìn)一步塑化的過(guò)程 熔體取得模腔形狀的定型是依靠高溫下的固化反應(yīng)完成 因此 能否精確控制物料在成型過(guò)程中各主要階段的狀態(tài)變化和化學(xué)反應(yīng) 是成功實(shí)現(xiàn)熱固性塑料注射的關(guān)鍵 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 注射技術(shù)對(duì)所用熱固性樹(shù)脂的要求是 在低溫料筒內(nèi)塑化產(chǎn)物能較長(zhǎng)時(shí)間保持良好流動(dòng)性 而在高溫的模腔內(nèi)能快速進(jìn)行反應(yīng)而固化 在各種熱固性樹(shù)脂中 酚醛樹(shù)脂最適合用注射成型 其次是鄰苯二甲酸二烯丙酯 DAP 樹(shù)脂 不飽和聚酯樹(shù)脂和三聚氰胺甲醛樹(shù)脂 環(huán)氧樹(shù)脂由于固化反應(yīng)對(duì)溫度很敏感 用注射技術(shù)成型困難較大 20