塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)第章3

1普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材

楊永順主編

塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)第20章特殊塑料成型工藝2主要內(nèi)容1.層壓成型32.鑄塑成型3.旋轉(zhuǎn)成型4.燒結(jié)成型5.纏繞成型6.噴射成型7.流涎成型420.1層壓成型5定義：用涂有樹脂的基體片材（基材）按一定數(shù)量疊合在一起，經(jīng)過加熱、加壓使之成為層合板、層合管或?qū)雍习舻鹊募庸し椒ā?yōu)點(diǎn)：層壓制品綜合了樹脂和基材兩者的性能，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、不易受潮。基材：玻璃纖維織物、合成纖維織物、麻纖維織物紙張、棉布、石棉、碳纖維、硼纖維和陶瓷纖維等。簡介6樹脂：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、氨基樹酯或不飽和聚酯等。要求：樹脂與基材間具有良好的粘附和濕潤能力，兩者都有良好的物理力學(xué)性能和工藝性能。分類：根據(jù)成型壓力大小，分為

高壓成型（壓力大于7MPa，

通常采用10～30MPa）

低壓成型（壓力通常小于5MPa）簡介71．基體片材制備20.1.1高壓成型基材的制備包括基材表面處理、涂敷樹脂、烘干等，是保證層壓制品質(zhì)量的關(guān)鍵。（1）基材表面處理方法：洗滌法、熱處理法和化學(xué)處理法等目的：清除基材中的漿料或?qū)w材料進(jìn)行偶聯(lián)處理，以利于樹脂的濕潤和粘附。（2）涂敷樹脂方法：浸漬或涂拭要求：涂敷均勻、無雜質(zhì)，樹脂含量和硬化程度符合規(guī)定要求。81．基體片材制備20.1.1高壓成型（3）烘干目的：除去涂敷樹脂過程中附著在基體材料上的水分或溶劑。常用設(shè)備：有臥式浸漬烘干機(jī)和立式浸漬烘干機(jī)。9板材層壓成型一般在層壓機(jī)或者液壓機(jī)上進(jìn)行，主要工藝過程如下：（1）疊料

將涂有樹脂的基體片材裁剪成一定尺寸，并按一定的順序疊合成一定厚度。為了改善層壓板材的表觀質(zhì)量，可以在疊料兩面分別疊上2～4張樹脂含量較多的表面專用片材，并在表面涂上脫模劑（如硬脂酸鋅等）。（2）裝機(jī)熱壓將疊裝好的層壓單元推入層壓設(shè)備的工作空間，然后啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行熱壓成型。2．板材層壓成型20.1.1高壓成型10（3）出機(jī)脫模 層壓制品溫度降到60℃時(shí)，撤除壓力，從層壓設(shè)備中推出層壓單元，并從層壓模中脫取制品。（4）切邊

對層壓制品脫模之后帶有的毛邊予以切除。（5）后烘 如果層壓制品脫模后存在硬化程度不足（欠熟）現(xiàn)象時(shí)，可進(jìn)行后烘處理，即對制品再次進(jìn)行加熱保溫，促使其進(jìn)一步硬化。對于硬化速度很慢的環(huán)氧酚醛層壓板，后烘是必不可少的工序。20.1.1高壓成型2．板材層壓成型11成型工藝：：基材浸漬樹樹脂干燥后后，卷于加加熱的管上上；然后放放到模具中中，通過壓壓力機(jī)壓制制，得到層層壓管制品品。3．管材的高高壓成型20.1.1高壓成型12接觸法，又又稱為涂敷敷法、裱糊糊法或手糊糊法。1．常用方法法20.1.2低壓成型在涂有脫模模劑的模具具上將片材材和樹脂連連鋪帶涂一一層層貼合合，每貼一一層，都應(yīng)應(yīng)將其中空空氣排出；；當(dāng)鋪到預(yù)定定厚度時(shí)，，進(jìn)行低壓壓硬化處理理，待樹脂脂硬化到要要求程度之之后，進(jìn)行行適當(dāng)修整整便可得到到制品。2．工藝過程1320.1.2低壓成型4．用途可以生產(chǎn)大大型層壓制制品，不需需大型壓力力設(shè)備。制品外觀質(zhì)質(zhì)量和強(qiáng)度度比高壓成成型差。3．特點(diǎn)不飽和聚酯酯樹脂、環(huán)環(huán)氧樹脂等等；在固化時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生揮發(fā)性性副產(chǎn)物的的樹脂；固化溫度在在常溫或加加熱狀態(tài)下下的成型。。1420.2鑄塑成型15概念：在模具中加加入液態(tài)成成型材料，，經(jīng)加熱，，在催化劑的的作用下固固化成型的的方法。液態(tài)原料：：聚合物溶液液、單體經(jīng)初聚聚或縮聚而而成的漿料料、單體與聚合合物形成的的混合溶液液?；靖拍?6優(yōu)點(diǎn)：鑄塑成型使使用設(shè)備簡簡單，成型僅需常常壓或低壓壓，對模具強(qiáng)度度要求很低低，常以金金屬、玻璃璃等作為模模具材料，，生產(chǎn)投資小小，適于成型各各種尺寸的的塑料制品品。缺點(diǎn)：成型周期長長、生產(chǎn)效率低低、制品尺寸精精度較差。。分類：靜態(tài)澆鑄、、離心澆鑄?；靖拍?7將液態(tài)原料料澆入靜置置的模具，，使其完成成聚合或交交聯(lián)反應(yīng)并并按模腔形形狀和尺寸寸固化成為為塑料制品品的方法。。圖20-11－夾緊裝置置2－玻璃板20.2.1靜態(tài)澆注成成型1．概念18生產(chǎn)聚己內(nèi)內(nèi)酰胺、聚聚甲基苯烯烯酸甲酯、、環(huán)氧樹脂脂、聚苯乙乙烯、酚醛醛、有機(jī)硅硅、不飽和和聚酯等塑塑料型材和和和制品。。20.2.1靜態(tài)澆注成成型1．用途(1)液態(tài)原料配配制由雙A型環(huán)氧樹酯酯和硬化劑劑及填料通通過交聯(lián)反反應(yīng)固化為為制品。配制方法：：首先按照模模腔容積稱稱取一定量量的環(huán)氧樹樹脂與干燥燥后的填料料混合并加加熱到80℃左右，然后后再添加除除去硬化劑劑之外的其其他各種組組分，并進(jìn)進(jìn)行均勻混混合和自然然冷卻。2．典型工藝過過程1920.2.1靜態(tài)澆注成成型2．典型工藝過過程（2）成型準(zhǔn)備備包括清洗模模具涂拭脫模劑劑安放嵌件預(yù)熱模具等等（3）澆鑄成型型概念：澆鑄成型型指將液態(tài)態(tài)原料澆入入模腔，并并使其通過過聚合或交交聯(lián)反應(yīng)固固化成為制制品的過程程。模具材料：根據(jù)塑料品品種、制品品質(zhì)量及生生產(chǎn)批量大大小，可采采用鑄鐵、、鋼材、鋁鋁合金、型型砂、硅橡橡膠、塑料料、玻璃，，甚至水泥泥和石膏等等材料制模模。20（3）澆鑄成型型操作方法：將液態(tài)原料料中添加硬硬化劑后，，通過澆口口澆入已經(jīng)經(jīng)涂拭脫模模劑的模腔腔，可在模模腔內(nèi)通過過交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)固化。工藝要求：如果在固化化過程中采采取加熱和和保溫措施施，應(yīng)注意意升溫速度度不宜過快快，保溫溫溫度不宜過過高，否則則容易引起起某些硬化化劑揮發(fā)造造成損失，，或因原料料中空氣、、水分、低低分子物質(zhì)質(zhì)逸出太快快導(dǎo)致制品品起泡。2．典型型工工藝藝過過程程20.2.1靜態(tài)態(tài)澆澆注注成成型型21（4）后后處處理理目的的：消消除除制制品品中中的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。環(huán)氧樹脂脂制品脫模后可可以不用用后處理理。聚己內(nèi)酰酰胺的后處理理工藝：：將脫模后后的制品品置于150～160℃℃的機(jī)油中中保溫2h，與油一一起冷卻卻至室溫溫后放入入水中煮煮沸24h，然后再再緩冷到到室溫。。聚甲基丙丙烯酸甲甲酯的后處理理工藝：：制品脫模模后置于于70～80℃下保溫3～4h。2．典型工藝藝過程20.2.1靜態(tài)澆注注成型22將液態(tài)原原料澆入入旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的模模具中，，利用離離心力迫迫使液態(tài)態(tài)原料充充滿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體模腔腔并固化化成為制制品。20.2.2離心澆注注成型1．原理1）制品的的精度和和力學(xué)性性能較好好。2）殘余內(nèi)內(nèi)應(yīng)力較較大。3）離心澆澆鑄工藝藝比較復(fù)復(fù)雜。4）設(shè)備投投資較高高，模具具一般使使用鋼材材。5）可以成成型大型型厚壁或或薄壁制制品，不不宜成型型形狀復(fù)復(fù)雜的制制品。2．特點(diǎn)2320.2.2離心澆鑄鑄成型4.所用設(shè)備備立式設(shè)備備：成型型軸向尺尺寸大的的制品。。臥式設(shè)備備：成型型徑向尺尺寸比較較大的制制品。生產(chǎn)軸套套、齒輪輪坯、滑滑輪、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子以及及管材等等旋轉(zhuǎn)體體制品。。適于粘度度比較小小、熱穩(wěn)穩(wěn)定性比比較好的的熱塑性性塑料，，如聚酰酰胺、聚聚乙烯、、增塑聚聚氯乙烯烯等?？梢岳糜枚糖胁２ＡЮw維維增強(qiáng)聚聚酯成型型塑料管管材。3．用途2420.3搪瓷和浸浸涂成型型25將塑料糊糊澆入預(yù)預(yù)熱的凹凹模型腔腔中，使使其在型型腔表面面上附著著一層膜膜狀凝膠膠，再將將凝膠連連同型腔腔一起進(jìn)進(jìn)行熱處處理，便便可獲得得制品。。2.用途：采用聚氯氯乙烯塑塑料成型型中空塑塑料制品品。用于加工工玩具（（人物、、動(dòng)物等等）和電電器制品品等。3.組成：聚合物和和分散劑劑、稀釋釋劑、膠膠凝劑、、穩(wěn)定劑劑、填充充劑、表表面活性性劑等。。20.3.1搪瓷1．原理261)將凹模型型腔預(yù)熱熱到130℃℃。2）將配好好且經(jīng)過過脫泡的的塑料糊糊澆入凹凹模型腔腔，并使使整個(gè)型型腔內(nèi)壁壁均為糊糊料濕潤潤，塑料料糊灌滿滿型腔后后應(yīng)停留留一段時(shí)時(shí)間（約約15～30s；厚制制品可可適當(dāng)當(dāng)延長長），，待型型腔表表壁上上形成成一層層膜狀狀凝膠膠后，，將剩剩余的的塑料料糊倒倒出。。成型厚厚度較較大的的制品品時(shí)，，需要要塑料料糊多多次進(jìn)進(jìn)行澆澆鑄，，每一一次操操作可可獲得得1～2mm厚度凝凝膠。。20.3.1搪瓷4．工藝藝過程程273)將凹模模及形形成的的凝膠膠一起起加熱熱并保保溫（（即熱熱處理理），，促使使附著著在型型腔表表壁上上的凝凝膠發(fā)發(fā)生“膠凝”和“熔結(jié)”兩種物物理變變化，，以保保證脫脫模后后的制制品具具有良良好力力學(xué)強(qiáng)強(qiáng)度。。20.3.1搪瓷4．工藝藝過程程“膠凝”指聚合合物不不斷吸吸收分分散劑劑并同同時(shí)發(fā)發(fā)生溶溶脹的的過程程。在在此過過程中中，凝凝膠中中的液液相部部分不不斷揮揮發(fā)，，而固固相中中的聚聚合物物顆粒粒間距距逐漸漸縮小小并向向連續(xù)續(xù)狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變變?！叭劢Y(jié)”指“膠凝”后繼續(xù)續(xù)加熱熱時(shí)，，溶脹脹后的的聚合合物顆顆粒之之間發(fā)發(fā)生相相互粘粘接的的過程程。此此過程程中，，凝膠膠中的的液相相將全全部揮揮發(fā)，，聚合合物顆顆粒將將完全全粘結(jié)結(jié)在一一起形形成十十分均均勻的的單一一連續(xù)續(xù)固相相。28與搪塑塑相似似，首首先將將經(jīng)過過預(yù)熱熱的凸凸模浸浸入裝裝有塑塑料糊糊的容容器中中，然然后慢慢慢提提起，，塑料料糊便便會(huì)在在凸模模型面面上附附著一一層膜膜狀凝凝膠，，再將將凸模模連同同凝膠膠一起起進(jìn)行行熱處處理，，便可可從凸凸模上上脫取取制品品。圖20-2浸涂成成型示示意圖圖1－凸模模2－塑料料糊20.3.2浸涂原理29將加熱熱到一一定溫溫度的的模具具放入入到塑塑料粉粉末中中，使使其接接觸的的塑料料粉末末熔融融并粘粘附在在模具具上而而成為為塑料料制品品。2.方法將加熱熱模具具放入入到塑塑料粉粉末槽槽中，，流動(dòng)動(dòng)沸騰騰狀態(tài)態(tài)的塑塑料粉粉末遇遇到模模具表表面即即發(fā)生生熔融融浸涂涂成型型過程程，浸浸涂后后取出出模具具進(jìn)行行加熱熱處理理，使使塑料料粉末末完全全熔融融然后后冷卻卻，脫脫模得得到制制品。。圖20-3沸騰浸浸漬法法1－壓縮縮空氣氣2－配管管3－塑料料粉末末4－多孔孔板20.3.3粉末浸浸涂1．原理理3020.4旋轉(zhuǎn)成成型31首先將將成型型物料料裝入入既可可以自自轉(zhuǎn)又又可以以公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的模模具中中；然后啟啟動(dòng)旋旋轉(zhuǎn)成成型設(shè)設(shè)備和和加熱熱裝置置，使使物料料在旋旋轉(zhuǎn)和和加熱熱過程程中熔熔融塑塑化，，并依依靠重重力作作用粘粘附在在模腔腔表壁壁，待待冷卻卻定型型后，，便可可從模模內(nèi)脫脫取制制品。。20.4旋轉(zhuǎn)成型1．原理圖20-4大塑件旋轉(zhuǎn)成成型1－主軸2－模具3－皮帶傳動(dòng)4－錐齒輪5－副軸6－導(dǎo)輪32轉(zhuǎn)速比離心澆澆鑄低得多，，特別適于小小批量生產(chǎn)大大型中空制品品。制品厚度比中中空吹塑均勻勻，內(nèi)部很少殘余余應(yīng)力，不容容易出現(xiàn)變形形或凹陷等缺缺陷。3.用途：粉料成型大型型中空制品方方法；已用于聚乙烯烯、聚丙烯、、ABS、聚酰胺和聚聚碳酸酯等多多種塑料；制品的直徑和和長度可達(dá)數(shù)數(shù)米，容積可可達(dá)10m3。20.4旋轉(zhuǎn)成型2．特點(diǎn)3320.5燒結(jié)成型341.原理：首先將松散的的粉狀物料用用壓力機(jī)在模模內(nèi)進(jìn)行冷壓壓預(yù)成型，然然后將型坯置置于燒結(jié)爐中中加熱到塑料料的熔融溫度度并保溫，使使其熔結(jié)成密密實(shí)的整體，，再經(jīng)冷卻而而成制品。2.用途：用于粘度很高高、流動(dòng)性極極差的聚四氟氟乙烯和超高高相對分子質(zhì)質(zhì)量聚乙烯塑塑料等。20.5燒結(jié)成型3520.6纏繞成型與噴噴射成型36用浸有樹脂的的玻璃纖維（（或織物）在在型模上作規(guī)規(guī)律性纏繞后后，通過加熱熱使纏繞物按按照模具外形形固化，然后后脫取獲得制制品。20.6.1纏繞成型圖20-5纏繞成型1－玻璃纖維2－模具3－樹脂浴槽1．原理1）可以利用不不同的纏繞規(guī)規(guī)律充分發(fā)揮揮玻璃纖維的的增強(qiáng)作用，，使制品獲得得很高的比強(qiáng)強(qiáng)度。2）易實(shí)現(xiàn)纏繞繞機(jī)械化、自自動(dòng)化和計(jì)算算機(jī)控制。2．特點(diǎn)3720.6.1纏繞成型生產(chǎn)各種大型型玻璃鋼制品品，如各種儲(chǔ)儲(chǔ)罐、箱體、、壓力容器、、增強(qiáng)管道、、飛機(jī)整流罩罩以及火箭殼殼體等。3．用途（1）濕法纏繞成成型：將玻璃纖維（（或織物）經(jīng)經(jīng)樹脂浴槽浸浸漬后，在模模具上進(jìn)行纏纏繞成型。特點(diǎn)：工藝簡單、操操作方便、適適用范圍廣、、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)械化和自動(dòng)動(dòng)化；樹脂含量不易易控制，纖維維易在型模陡陡坡處打滑；；由于缺少干燥燥工序，樹脂脂中會(huì)含有較較多溶劑，故故在固化時(shí)容容易出現(xiàn)氣泡泡。4．分類3820.6.1纏繞成型（2）干法纏繞成成型：將玻璃纖維（（或織物）事事先經(jīng)過預(yù)浸浸和干燥，而而后在模具上上進(jìn)行纏繞成成型。特點(diǎn)：預(yù)浸纖維（或或織物）可由由其生產(chǎn)廠直直接供給，樹樹脂含量容易易控制；纏繞時(shí)不容易易打滑，纏繞繞設(shè)備比較干干凈，纏繞速速度比較快；；須嚴(yán)格保證預(yù)預(yù)浸纖維（或或織物）中的的樹脂處在乙乙階段（如半半溶酚醛樹脂脂），所以不不宜長期貯存存，生產(chǎn)成本本也比較高。。4．分類39將玻璃粗紗切切割后與樹脂脂同時(shí)送入噴噴槍進(jìn)行混合合，通過噴槍槍壓力可將混混合物迅速噴噴射到模具型型面，直到其其粘附厚度達(dá)達(dá)到預(yù)定數(shù)值值；對型面上粘附附的混合物進(jìn)進(jìn)行滾軋以趕趕走空氣并壓壓平其表面；；在室溫或加熱熱條件下對其其固化，再經(jīng)脫模模便可獲得制制品。圖20-6噴射成型1－樹脂2－噴槍3－