熱固性塑料成型工藝課件

1、29 七月 20221第8章熱固性塑料成型工藝第1頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工一、壓縮模塑 壓縮模塑也稱模壓成型，它是將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的樹脂原料放入加熱的陰模模槽中，合上陽模后加熱使其熔化，并在壓力作用下使物料充滿模腔，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(對熱塑性塑料應(yīng)冷卻使其硬化)，脫模后即得制品。 2022/7/29第2頁，共30頁。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，一般不用，只有在模壓較大平面的塑料制品時(shí)才采用。2022/7/

2、29第3頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工 (一)壓縮模塑的工藝過程 熱固性塑料模壓制品的完整過程，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為預(yù)壓。 2022/7/29第4頁，共30頁。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)

3、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。2022/7/29第5頁，共30頁。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，在模壓前還通常對物料進(jìn)行加熱，以除去水分為目的的加熱稱為干燥，以提供熱料便于模壓為目的則稱為預(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

4、性。2022/7/29第6頁，共30頁。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程，每成型一個(gè)制品都要依次經(jīng)過加料、閉模、排氣、固化、脫模和清理模具等一系列操作。2022/7/29第7頁，共30頁。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。

5、2022/7/29第8頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工 (2)閉模 加完料后即使陽模和陰模相閉合，合模時(shí)先用快速，待陰、陽?？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。待模具閉合即可對原料加熱加壓。 2022/7/29第9頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工(3)排氣 模壓熱固性樹脂時(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

6、和氣泡;但排氣過早、過遲都不行，過早達(dá)不到排氣的目的;過遲則因物料表面已固化氣體排不出。2022/7/29第10頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工(4)固化 熱固樹脂的固化是在模壓溫度下保持一段時(shí)間，以便樹脂的縮聚反應(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30min。固化時(shí)間取決于樹脂的種類、制品的厚度、預(yù)熱情況、模壓溫度和模壓壓力等。固化時(shí)間過長或過短對制品性能都有影響。2022/7/29第11頁，共30頁。第八

7、章 熱固性塑料的成型加工 (5)脫模 脫模通常是靠頂出桿來完成的，帶有成型桿或某些嵌件的制品應(yīng)先用專門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。2022/7/29第12頁，共30頁。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，常需在成型后對模壓制品進(jìn)行后處理，生產(chǎn)中常見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，又會因吸濕而使制品在使用過程中出現(xiàn)尺寸變化和電絕緣性能下

8、降。為此，需要在模壓制品表面涂漆。涂漆前要對制品表而進(jìn)行凈化處理，然后用浸涂或刷涂的方法上漆。2022/7/29第13頁，共30頁。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

9、脂的品種、制品的結(jié)構(gòu)和壁厚而定。 2022/7/29第14頁，共30頁。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 熱固性樹脂在成型加工過程中，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 和熱塑性樹脂不同，成型熱固性樹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。它決定了成型過程中聚合物交聯(lián)反應(yīng)速度，從而影響制品的最終性能。2022/7/29第15頁，共30頁。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)性會發(fā)生很大變化，這種變化是受熱時(shí)

10、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，表示流動(dòng)性大小的流量與溫度關(guān)系曲線先增后減，具有峰值。2022/7/29第16頁，共30頁。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，峰值過后曲線斜率最大的區(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。 過高的溫度會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，特別是模壓形狀復(fù)雜、壁薄

11、、深度大的制品，這種弊病最為明顯; 而且在模具開啟時(shí)，會使制品發(fā)生腫脹、開裂、變形和翹曲等。2022/7/29第17頁，共30頁。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。2022/7/29第18頁，共30頁。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脂的種類，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)。對一種物料來說

12、，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。 2022/7/29第19頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工 3.模壓時(shí)間 模壓時(shí)間也稱壓縮模塑保壓時(shí)間，是指模具完全閉合后到模具開啟之間物料在模腔內(nèi)受熱進(jìn)行固化的時(shí)間。在成型過程中模壓時(shí)間的主要作用是使已取得模腔形狀的樹脂有足夠的時(shí)間完成固化定型。 合適的模壓時(shí)間與樹脂的類型組成、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

13、厚和預(yù)熱條件對模壓時(shí)間的影響最為顯著。 2022/7/29第20頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工2022/7/29第21頁，共30頁。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)間如果過短，制品未能固化完全，機(jī)械性能差、外觀缺乏光澤、容易出現(xiàn)翹曲變形與腫脹。 但過分延長模壓時(shí)間，不僅使生產(chǎn)效率降低，能耗增大，而且會因樹脂過度交聯(lián)而導(dǎo)致成型收縮率增大，從而使樹脂與填料間產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。因模壓時(shí)間過長而引起的過度固化，也常常是制品表面發(fā)暗、起泡和出現(xiàn)裂紋的重要原因。2022/7/29第22頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型

14、加工 二、傳遞模塑 傳遞模塑又稱傳遞成型或注壓，先將熱固性樹脂放進(jìn)一加料室內(nèi)加熱到熔融狀態(tài)，然后對熔融態(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。2022/7/29第23頁，共30頁。第八章 熱固性塑料的成型加工 (一)傳遞模塑的類型 傳遞模塑按加料室結(jié)構(gòu)和向成型腔注入樹脂熔體方式的不同，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，

15、只不過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。2022/7/29第24頁，共30頁。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。2022/7/29第25頁，共30頁。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

16、料室內(nèi)受熱熔融，然后液壓機(jī)通過傳遞壓柱對熔融料施壓，熔融料經(jīng)過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型腔，同時(shí)取得型腔的形狀，經(jīng)過一定時(shí)間的固化定型后即可啟模取出制品。2022/7/29第26頁，共30頁。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)

17、要求高。2022/7/29第27頁，共30頁。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。2022/7/29第28頁，共30頁。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)過程也是熔體經(jīng)受進(jìn)一步塑化的過程;熔體取得模腔形狀