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性 熱固性塑料成型加工的特點(diǎn)是 所用原料樹脂為分子量較低的線型或支鏈結(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程中同時發(fā)生固化反應(yīng) 即由線型或支鏈型結(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 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) 對于熱塑性塑料由于模壓時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 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)廢 四是改善了預(yù)熱和熱壓時的傳熱條件 有利于縮短預(yù)熱和熱壓時間 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性 有利于降低成型壓力 減小模具磨損和因流動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程 每成型一個制品都要依次經(jīng)過加料 閉模 排氣 固化 脫模和清理模具等一系列操作 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模和陰模相閉合 合模時先用快速 待陰 陽?？旖佑|時改為慢速 先快后慢的操作法有利于縮短非生產(chǎn)時間 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 2020 4 19 第八章熱固性塑料的成型加工 3 排氣模壓熱固性樹脂時 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)時間后 可卸壓松模很短時間以排氣 排氣操作能縮短固化時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 2020 4 19 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面化就暫告結(jié)束 然后再在后處理時完成全部固化過程 以提高設(shè)備利用率 模內(nèi)固化時間一般30s至數(shù)分鐘不等 多數(shù)不超過30min 固化時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 固化時間過長或過短對制品性能都有影響 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 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 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 也稱后烘處理 是將制品置于適當(dāng)溫度下加熱一段時間 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 熱處理時間則依樹脂的品種 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)峁绦詷渲诔尚图庸み^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 模溫是指模壓時所規(guī)定的模具溫度 它是影響樹脂流動 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 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 其粘度或流動性會發(fā)生很大變化 這種變化是受熱時聚合物粘度降低 流動性增加和由交聯(lián)反應(yīng)引起的粘度增大 流動性降低兩種物理和化學(xué)變化的總結(jié)果 也就是說 表示流動性大小的流量與溫度關(guān)系曲線先增后減 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性又較大時 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性迅速降低 引起充模不滿 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 而且在模具開啟時 會使制品發(fā)生腫脹 開裂 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 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 流動性越小 固化速度越快以及物料的壓縮率越大時 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 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 模壓時間模壓時間也稱壓縮模塑保壓時間 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)行固化的時間 在成型過程中模壓時間的主要作用是使已取得模腔形狀的樹脂有足夠的時間完成固化定型 合適的模壓時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)熱條件對模壓時間的影響最為顯著 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 模壓時間就成為決定制品質(zhì)量的關(guān)鍵因素 模壓時間如果過短 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 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 只不過在陰模腔中放入一個帶槽孔的隔板 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 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 同時取得型腔的形狀 經(jīng)過一定時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 成型過程容易自動化和制品質(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)到最佳流動狀態(tài) 注入高溫模腔后 經(jīng)一定時間的交聯(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 流動性不高 充模的流動過程也是熔體經(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)對所用熱固性樹脂的要求是 在低溫料筒內(nèi)塑化產(chǎn)物能較長時間保持良好流動性 而在高溫的模腔內(nèi)能快速進(jìn)行反應(yīng)而固化 在各種熱固性樹脂中 酚醛樹脂最適合用注射成型 其次是鄰苯二甲酸二烯丙酯 DAP 樹脂 不飽和聚酯樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂 環(huán)氧樹脂由于固化反應(yīng)對溫度很敏感 用注射技術(shù)成型困難較大 20