第六章压制成型.

第六章压制成型概述压制前准备设备压缩模塑工艺过程压制成型过程的控制因素主要内容第一节概述一、压缩模塑的过程1907年，LeoH.Baekeland博士发现一种酚和一种醛在一定温度和压力下反应，形成一种合成树脂。这就是压制成型的起源。压缩模塑：将粉状、粒状或纤维状等塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业。热固性塑料模压：型腔中的热固性塑料在热的作用下，先由固体变为熔体，在压力下熔体流满型腔而取得型腔所赋予的形状，随着交联反应的进行，树脂的分子量增大、固化程度随之提高，模压料的粘度逐渐增加以至变为固体，最后脱模成为制品。热塑性塑料模压：过程与热固性塑料基本相同，但没有交联反应，熔体充满型腔后，模具冷却使熔体变为具有一定强度的固体才能脱模成为制品。因此，模具需交替加热与冷却，周期长，不经济。只用于模塑较大平面的或流动性差的塑料制品。二、压缩模塑的过程原料准备（原料配制、预压、预热、计量等）放气（热固性）模压（加热、加压、熔化、成型）固化（+冷却定型）三、压缩模塑的缺点（1）塑化作用不强，成型过程中无物料补充，须对原料进行予塑化，计量要求准确、压缩比要小。（2）间歇操作，生产效率低，难以连续化、自动化。（3）生产周期长。（4）成型产品的形状、尺寸等受到一定的限制。四、压缩模塑的变形和发展压制传递模塑是1926年由L.E.Shaw发明的，如下图所示。五、注射成型的优点：（1）生产效率高。如，大屏幕电视机外壳注塑成型仅需要1min，而对于小型制品则一模可以同时成型数百个制品；（2）劳动强度相对较低；（3）制品无需修整或仅需少量修整，如可以消除飞边，自动切除浇注系统等；（4）可以成型形状较为复杂的制品；（5）废料损耗相对较小；对于热塑性塑料，浇注系统可以在利用。压缩模塑有存在的意义吗？六、压缩模塑存在的原因（优点）1.热塑性塑料（1）投影面积大的制品（2）大分子定向（制品翘曲）如：大面积平板制品（3）流动性特别差的塑料原料的成型如：特种工程塑料（PEEK，PES，PEEKK）高填充的塑料制品（磁性塑料）2.热固性塑料（1）注射等成型工艺会产生大量的浇注系统废料（流道赘物），对于热固性塑料而言，是不可再利用的。（2）注射制品的收缩率一般较大，而压制制品的收缩率一般很小S压制S传递S注射。（3）压制可以生产“布基”增强的制品。（4）压制成型的设备投入等费用较低。七、模压用原材料（1）树脂体系：包括树脂、稀释剂和交联剂、引发剂和固化剂、阻聚剂等。（2）增强材料：骨架，赋予模压料良好的力学性能，防止微裂纹的扩展。（3）填料：降低成本，改善工艺和物理性能、外观及赋予特殊性能；（4）脱模剂：改善脱模性能（5）增稠剂、着色剂等等树脂体系树脂：主要为热固性树脂（85％－90％，不饱和聚酯、酚醛树脂、环氧树脂）模压成型方法对树脂体系的基本要求：对增强材料和填料要有良好的浸润性能，树脂要有适当的粘度、良好的流动性；树脂的固化温度低，在固化过程中挥发物要少，工艺性好、并能满足模压制品特定的性能要求等；特殊性能的要求，如耐腐、耐热等；一般具有较快的固化速度；1.不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂的用量远远超过其他热固性树脂。俗称聚酯，是由不饱和二元酸或酸酐混以定量的饱和二元酸或酸酐在高温下与饱和二元酸或二元酚经缩聚而制得的线性聚酯树脂。其大分子结构中存在不饱和乙烯基双键，可与活泼的烯类单体交联形成体型结构的热固性树脂。特点：成型工艺特性好，而且价格低廉、可室温固化、固化时无低分子物放出、可在较低的温度和压力下成型。2.酚醛树脂以酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂。是合成树脂中最早发现并最先工业化的品种。特点：耐热性好、电绝缘性优良、耐腐蚀、原料来源充足、价格低廉等特点。酚醛树脂在一定温度下，即可成为不溶不熔状态。这一变化过程包括三个阶段。第一阶段（A阶）：线型结构，称为可溶性酚醛树脂，它在加热条件下可熔融，并可溶解于丙酮、醇及碱水溶液中。第二阶段（B阶）：可凝酚醛树脂，部分地溶解于丙酮及醇，同时有溶胀现象，A阶酚醛树脂在热或长期存放条件下可转变为B阶酚醛树脂。第三阶段(C阶）：不溶不熔，具有一定的机械强度及电绝缘性，不溶于有机溶剂，对酸碱水溶液和有机溶剂有一定的稳定性。3.环氧树脂和氨基树脂在大分子主链上大多含有醚键的，同时在其两端含有环氧基团的聚合物总成为环氧树脂。是由双酚A或多元醇、多元酚、多元酸、多胺与环氧氯丙烷经缩聚反应而成。环氧树脂在未固化前是线性热塑性树脂。分子链中有很多活性基团，在固化剂的作用下能交联为网状体型结构。氨基树脂是由含有氨基或酚胺基的单体（如脲、三聚氰胺、苯胺等）与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而生成的线性聚合物，在加入固化剂后才形成体型结构的热固性树脂。4.稀释剂稀释剂:降低树脂粘度，增加树脂的浸润能力，改进树脂的工艺性能；同时，由于稀释剂的加入，降低了树脂粘度，可多加些填料，降低成本。某些稀释剂尚可参与化学反应，从而对制品性能有某种影响。凡能同时起到稀释作用及与树脂起化学反应的稀释剂称为活性稀释剂。仅对树脂起稀释作用的称为非活性稀释剂，一般有丙酮、酒精等。5.增稠剂或增粘剂，指能使树脂粘度增加且不粘手，满足模压工艺要求，又相对稳定的物质。有机增稠剂（有机酸类化合物及其有机盐类化合物）无机增稠剂（碱金属的氧化物和氢氧化物）用量一般不大。常用的有氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙等。第二节压制前准备装料量的计算脱模剂的涂刷预热预压一、装料量的计算目的：保证制品几何尺寸的精确；防止物料不足；防止物料损失过多而造成废品和材料的浪费。原则：准确的装料量应等于该模体制品的体积乘以密度，再附加3%-5%的挥发物、毛刺等损耗，经过几次试压后，确定出理想的装料量。方法：形状、尺寸简单估算法密度比较法注型比较法二、脱模剂的涂刷在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，尚需在模具上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、机油、硬酯酸、有机硅油、硅酯和硅橡胶等。要求：所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，而且涂刷要均匀，否则会降低制品的表面光洁度和影响脱模效果。三、预热1.预热的分类（1）干燥：以驱赶水分和挥发份为目的（热塑性塑料）（2）预热：以提供热料为目的（热固性塑料）2.预热的优点（1）缩短固化时间和成型周期（2）提高固化均匀性和力学性能（3）提高流动性、降低收缩率和内应力，提高产品质量（4）降低模压压力，节省能源3.预热的温度范围100℃左右，小于相转变温度和发生化学反应的温度4.预热的最佳规程（1）原则：应是获得最大流动性的规程。（2）制定方法：在给定的预热温度下找出预热时间与流动性之间的关系曲线，然后根据曲线定出预热规程。5.预热的方式（1）热传递（热板加热）（2）对流（烘箱加热）（3）辐射（红外线加热）（4）内热源预热（高频电热法）四、原料准备1.预压预压是指将塑料原料预先用冷压法压成一定质量和形状的密实体的操作。预压的原则整数个、能紧凑地放入模具。2.预压的优缺点优点：（1）提高效率①加料快，准确而简单②降低压缩率，简化模具③预压物中空气少，传热快，预热、固化④提高预热温度（2）方便操作①加料简单②避免粉尘飞扬、改善劳动条件③便于运输缺点：（1）增加设备、人力（如果在后面的工序中得不到补偿，成本增加）（2）松散度特别大的长纤维、需大型、复杂的设备（3）模压结构复杂或混色斑纹制品，不如用粉料好3.压塑粉的特性（1）水分水分增加，倾倒性下降，压缩率增大，对模压不利水分减少，倾倒性增大，压缩率减小，对预压不利（2）粒度粒度均匀，小颗粒及水分减少，倾倒性增大，对预压有利。粒度过分均匀，预压物中空隙过多，强度不高。（3）倾倒性倾倒性大，有利于加料；倾倒性小，对预压不利。（4）压缩性压缩性小，预压无意义；倾倒性大，预压困难。（5）润滑剂适量：易脱模，外观质量好；过多：力学性能下降。4.预压的设备与操作压模①上、下阳模阴模②注意事项A、阴、阳模之间应该有一定间歇（A、排气；B、减小磨损）B、阴模应有一定锥度（否则形成桶状）C、表面光滑D、材料：含铬较高的工具钢（耐磨）第三节设备一、液压机1、分类（1）从液压结构上分（上压式、下压式、特种液压机）。特种液压机包括：角式液压机、层压机、压铸机等。（2）从机架结构上分（柱式、框式）。（3）从操作方式上分（手动、半自动、全自动）。（4）从传动方式上分（机械液压式、液压式）。上压式液压机下压式液压机2.基本参数（1）公称吨位液压机能提供的最大压力（吨力）G（2）工作液最大压强液压机工作液能提供的最大压强P（3）表压液压机压力表的读数（4）压机活塞直径（D）（5）压机压板直径（D）二、压模1.分类（不溢式、溢式、半溢式）2.性能比较三、加热方式（1）外给式：模具不带加热装置，由液压机提供热量。（2）自给式：模具带加热装置，由液压机提供热量。四、压缩模塑的过程及操作第四节压缩模塑工艺过程1.嵌件的安放(1)放好，避免损害制品和模具。(2)放好，避免损害你自己。2.加料根据不同情况，使用不同的加料方式。3.闭模快——慢原则：避免在合模的过程中形成瞬时高压，以保护嵌件、模具，并有利于排气。4.排气作用：缩短固化时间（空气传热不好），提高制品的性能和表观质。操作：压实后（达到预定压力时），松开，再加压，再松开……。5.固化（1）热塑性：熔融、融合、冷却，使制品获得相当强度，不至于在脱模时变形。（2）热固性：固化（交联反应）。6.脱模一般使用脱模架或脱模板，压力要小，否则会损坏制品和模具。7.清模必须使用铜刀、铜棍等。第五节压制成型过程的控制因素压缩成型温度压力变化一、压力1、增大压力流动性增加、收缩率降低、密度增大，制品性能提高。2、减小压力气孔增加、收缩率增大，密度降低，力学性能和外观质量下降。3、压力过大设备、能量消耗增大，压机、模具寿命缩短。二、温度1、升高温度流动性增大、固化时间下降，成型周期缩短。2、温度过高（1）固化温度过高，固化时间迅速缩短，充模困难，甚至充不满模。（2）表面固化过快，水分、挥发份跑不出来，影响力学、电学性能，也极大影响其表观制品。三、时间1、大制品（长时间）。2、预压、排气（使压制时间缩短）。3、压制时间过短（固化不完全）。4、其它影响因素。塑模类型、物料性能、制品设计等等。四、合格品的要求1、外观要求2、内应力3、尺寸、形状的准确性4、物理性能、电性能和化学性能本章结束