第4章壓縮成型工藝-濟(jì)南大學(xué)

1、第四章壓縮成型4.1概述 定義：壓縮模塑又稱模壓成型或壓制成型，這種成型方法是先將粉狀、粒狀、或纖維狀等塑料放入成型溫度下的模具型腔中，然后閉模加壓而使其成型并固化的作業(yè)。 應(yīng)用：熱塑性塑料、熱固性塑料 熱固性塑料：高溫、高壓下由固體變?yōu)榘胍后w，交聯(lián)反應(yīng)，再成固體，脫模制品。本章主要介紹。 熱塑性塑料：高溫、高壓下由固體變?yōu)橐后w，充滿模具，冷卻，脫模制品。周期長(zhǎng)、效率低、大平面制品才使用。 高熔點(diǎn)熱塑性樹脂塑料的冷壓燒結(jié)。聚四氟乙烯，超高聚乙烯。 工藝過程：準(zhǔn)備，模壓。 準(zhǔn)備：預(yù)壓，預(yù)熱。 適用塑料：酚醛、氨基、不飽和聚酯、聚酰亞胺。4.2 預(yù)壓預(yù)壓的作用 ：。 加料快、準(zhǔn)確減少壓縮率。減少粉

2、塵。提高傳熱?？s短周期，防止過熱，便于嵌件。 要增加相應(yīng)的設(shè)備，長(zhǎng)纖維有困難，不適于太復(fù)雜的制品 不是所有形狀的制品，結(jié)構(gòu)太復(fù)雜的不如粉料、壓塑粉的性能對(duì)預(yù)壓的影響 適當(dāng)?shù)乃郑瑹o(wú)水分不易預(yù)壓，太大影響制品性能 顆粒大小相間，太大過多空隙大，不利制品，太細(xì)過多，加料堵塞。具有一定傾倒性 合適的壓縮率，太大困難，太小失去意義 含有潤(rùn)滑劑，脫模作用，過多影響質(zhì)量 一般不加熱預(yù)壓，加熱可在度 壓力范圍40200MPa，密度可以達(dá)到制品最大密度的80%、預(yù)壓設(shè)備和操作 壓模和預(yù)壓機(jī) 壓模：上陽(yáng)模、下陽(yáng)模、陰模。如圖：.3預(yù)熱、加熱的目的： 除去水分和揮發(fā)物（熱塑性，干燥） 提供熱料，便于模壓（熱固性，

3、預(yù)熱）、預(yù)熱的優(yōu)點(diǎn) 縮短周期，提高速率 固化均勻，提高物性 提高流動(dòng)性，減少收縮，提高因次穩(wěn)定性，光潔度，流動(dòng)性如圖：04min 流動(dòng)性增加48min 變化不大，水分驅(qū)除8min流動(dòng)下降，樹脂化學(xué)反應(yīng)加深 降低模壓壓力降低壓機(jī)噸位、常用熱固性塑料預(yù)熱溫度范圍 預(yù)熱常用方法 熱板加熱，用電、煤氣、蒸汽加熱可水平轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬板 烘箱加熱 紅外線加熱：使用紅外燈照射，塑料可以使用紅外加熱和干燥，輻射傳熱，熱效率高。但是塑料基本都不能透過紅外線，從表面加熱，為防止分解和燒傷，要進(jìn)行表面更新。使用方便，設(shè)備簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在使用更多的是近紅外，受熱更均勻。 高頻電熱 應(yīng)用：極性高分子 原理：極性分子，在高頻電場(chǎng)，

4、分子取向不斷改變，分子之間發(fā)生強(qiáng)烈摩擦，生成熱量，溫度上升，所以適用于極性分子。 高頻電熱一般不用于干燥，只用于預(yù)熱，因?yàn)樗治打?qū)盡以前，局部可能過熱。 特點(diǎn)：熱量全部在塑料的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生，各部分溫度同時(shí)上升，溫度差別僅是散失、組分、密度不同造成。 預(yù)熱時(shí)間計(jì)算：t預(yù)熱時(shí)間s，c 比熱容 卡克度，密度，t1和t2始末溫度，f電頻Hz，施加電壓，b電極距離cm，k介電常數(shù)，tan塑料損耗角正切值。 高頻電熱的影響主要因素比較系數(shù)：1k tan與所需時(shí)間成正比 比較系數(shù)不能太大，否則不能高頻加熱水分，20度水的k=80，塑料k=，水比塑料大的多，雖然水比熱大，但是總體受熱占優(yōu)勢(shì)。圖表示三種水分含量

5、不同酚醛塑料高頻電熱的溫度與時(shí)間關(guān)系線中后來(lái)較多熱量消耗于水分蒸發(fā)表觀密度，主要影響是空氣含量?？諝獾谋碛^密度，主要影響是空氣含量。空氣的k=1k=1，比塑料小，表觀密度大，同樣條件得到的溫度比塑料小，表觀密度大，同樣條件得到的溫度高。高。電壓和頻率，一般幾千伏，電壓和頻率，一般幾千伏，M Hz 高頻電熱特點(diǎn)： 受熱均勻，流動(dòng)性增加，調(diào)節(jié)容易，縮短時(shí)間，其他方法的1/21/10. 高頻震蕩器本身消耗50% 的熱量，電效率低。升溫快，固化快，水分不易驅(qū)盡，4.4壓縮模塑用設(shè)備壓縮模塑用設(shè)備、壓機(jī)（液壓機(jī)） 作用：施加壓力、開閉模具、頂出制品 參數(shù)：壓力、壓板尺寸、工作行程、柱塞直徑 類型：上動(dòng)式

6、，下壓式。、塑模 溢式塑模：成本低、易操作、用于扁平和蝶式制品，有毛邊，浪費(fèi)溢料。 不溢式塑模：質(zhì)量密實(shí)，可用牽引度大的制品，無(wú)溢料痕跡。要求加料準(zhǔn)確、不利排氣、延長(zhǎng)固化。 半溢式塑模：無(wú)支撐面：A段以上陰模外傾，作溢料槽，以下與不溢式相同。對(duì)料的準(zhǔn)確要求降低。 有支撐面，設(shè)有裝料室，其他與溢式相同，可以適合壓縮率較大的塑料，不用預(yù)壓物，有利嵌件，溢料只能從陽(yáng)?？滩壑幸绯?。塑料容易積在支撐面，形成毛邊。 模具的加熱：電熱（普遍）、蒸汽、油熱。4.5 過程和操作方法 嵌件安放：軸套，軸帽、螺釘、接線柱。埋入部分滾花、打孔或設(shè)計(jì)棱角。一般手動(dòng)加特定工具。 加料：手加或加料設(shè)備：質(zhì)量法、容量法、計(jì)數(shù)

7、方法（預(yù)壓）。 閉模：觸料以前快，觸料以后慢，充分排氣。 排氣：閉模后再次松動(dòng)。 固化：熱塑性冷卻模具。熱固性在模塑溫度下保溫。有的不完全固化即可出模。 脫模：固化完畢后制品與塑模分開的工序，設(shè)有推頂桿，有的要求緩慢冷卻，要在脫模以后進(jìn)行。 塑模清理：銅刷刮，壓縮空氣吹凈，拋光劑擦拭。4.6模壓成型的控制因素、模壓壓力模壓壓力： 壓力的計(jì)算：pm= G1000/A pm 模壓壓力，G壓機(jī)公稱壓力，噸，A陽(yáng)模與塑料接觸部分的投影面積?；蛘撸?pm= plR2/A pl液壓，R主壓活塞半徑。 壓力變化過程：與塑模的類型有關(guān)。壓力變化過程：與塑模的類型有關(guān)。不溢式塑模壓力與體積隨時(shí)間變化不溢式塑模壓

8、力與體積隨時(shí)間變化陽(yáng)模觸塑，壓力上升到規(guī)定值，體積縮小、密實(shí)。保持壓力，體積受熱膨脹。松模排氣：數(shù)秒松模排氣：數(shù)秒保持壓力，固化反應(yīng)，體積收縮。壓力解除，得制品，體積彈性恢復(fù)。常壓、體積冷卻收縮帶有支撐面半溢式塑模帶有支撐面半溢式塑模陽(yáng)模觸料，壓力升，溢料下降。密實(shí)，縮小。體積不變，熱漲增壓化學(xué)收縮，體積不變，壓力降低。有可能因收縮卸壓（圖虛線）壓力解除，彈性回復(fù)。如果化學(xué)收縮過大，則體積維持不變。常壓冷卻，體積下降模壓壓力與預(yù)熱溫度的關(guān)系 正確預(yù)熱的塑料，模壓壓力可以小，如圖，先降低是軟化，后升高是有交聯(lián)。 適當(dāng)提高模具溫度也可以降低模壓壓力，但溫度過高，會(huì)局部過熱交聯(lián)。 制品深度增加，壓力

9、增加，如酚醛塑料如圖，A為不預(yù)熱，CB之間為高頻預(yù)熱。模壓壓力與制品深度的關(guān)系 制品深度增加，壓力增加，如酚醛塑料如圖，A為不預(yù)熱，CB之間為高頻預(yù)熱。、模壓溫度 模壓溫度模壓溫度：指規(guī)定的模具溫度 塑料溫度塑料溫度：可能高于模具溫度，固化放熱，測(cè)定塑料中心溫度見圖：T 塑模溫度，L流動(dòng)區(qū)，M熱膨脹區(qū)。強(qiáng)度強(qiáng)度：隨著和固化時(shí)間不斷增加，A最大點(diǎn)，隨之下降，原因“過熟” 模壓溫度與模壓周期的關(guān)系模壓溫度與模壓周期的關(guān)系：酚醛木粉模壓的統(tǒng)計(jì)關(guān)系：溫度增加，周期縮短。如圖：170度是比較好的條件。實(shí)踐證明：在制品強(qiáng)度等性能保證的前提下，適當(dāng)提高溫度對(duì)周期和質(zhì)量都有好處。制品厚度影響：厚制品厚制品適當(dāng)

10、降低模具溫度，適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間，避免表面過熱，最好預(yù)熱。部分熱固性塑料的模壓參數(shù)：薄壁溫度取上限，厚壁取下限，有厚、有薄取中間4.7質(zhì)量要求壓縮模塑制品的質(zhì)量要求： 外觀質(zhì)量 內(nèi)應(yīng)力 尺寸和形位的準(zhǔn)確性能 成品的物理機(jī)械、電、化學(xué)性能4.8 冷壓燒結(jié)成型 適用：氟塑料等一類熱塑性高分子材料，高粘度，難熔化，不具備熱塑特征。 方法：冷壓燒結(jié)，粉料模具加壓毛坯烘室加熱（燒結(jié)）冷卻制品（坯料） 典型材料：聚四氟乙烯、冷壓成型 過篩：纖維狀粉料，貯運(yùn)震動(dòng)結(jié)快，目篩孔。 加料，一次完成，防止層結(jié)。 加壓，緩壓、排氣、保壓。壓力3050MPa,低壓不緊密，高壓，顆?；瑒?dòng)，制品裂紋。 型坯，小心脫模，防碰撞、燒結(jié) 過程：升溫至熔點(diǎn)（度）以上，保溫，顆粒融化形成實(shí)體，冷卻。晶型熔點(diǎn)無(wú)定型晶型。 升溫操作：保證各部分均勻膨脹，