第8章 热固性塑料成型工艺ppt课件

2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 热固性塑料以体型结构的聚合物为主要成分 与热塑性塑料不同 它受热不具有熔体流动性 热固性塑料成型加工的特点是 所用原料树脂为分子量较低的线型或支链结构的预聚体 其分子内含有反应性基团 在成型为塑料制品的过程中同时发生固化反应 即由线型或支链型结钩转变为体型结构聚合物 热固性塑料的成型方法一般有 压缩模塑传递模塑注射成型 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 一 压缩模塑压缩模塑也称模压成型 它是将粉状 粒状 碎屑状或纤维状的树脂原料放入加热的阴模模槽中 合上阳模后加热使其熔化 并在压力作用下使物料充满模腔 形成与模腔形状一样的模制品 再经加热 使其进一步发生交联反应而固化 或冷却 对热塑性塑料应冷却使其硬化 脱模后即得制品 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 压缩模塑主要用于热固性塑料制品的生产 对于热塑性塑料由于模压时模具需要交替地加热与冷却 生产周期长 一般不用 只有在模压较大平面的塑料制品时才采用 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 一 压缩模塑的工艺过程热固性塑料模压制品的完整过程 通常由物料准备 成型和制品后处理三个阶段组成 1 物料准备成型前物料的准备主要是对物料进行预压和预热 将散状 粉状 碎屑状和纤维状等 模压料在室温或稍高于室温条件下 加压模制成质量一定 形状规则的锭片或坯件的操作称为预压 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 预压作用 一是可以减小成型模具加料室容积 从而简化模具结构和减小模腔尺寸 二是可避免粉料的粉尘飞扬 有利于改善成型车间的卫生条件 三是可提高往模腔加料的准确性 有助于降低因加料量不准确而造成的制品报废 四是改善了预热和热压时的传热条件 有利于缩短预热和热压时间 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 为了提高制品的质量和便于模压的进行 在模压前还通常对物料进行加热 以除去水分为目的的加热称为干燥 以提供热料便于模压为目的则称为预热 在很多情况下加热的目的常是两者兼有 采用经过预热的模压料成型制品 一 可以提高物料在成型条件下的流动性 有利于降低成型压力 减小模具磨损和因流动性过低而造成的制品报废 二 缩小了成型物料与热成型模具的温差 缩短了物料加热到成型温度的时间 并使模腔内物料各处的温度不均一性减小 有利于缩短成型周期 减小制品中的内应力和提高其尺寸稳定性 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 2 成型成型是热固性塑料模压制品生产的关键阶段 模压制品的质量和生产效率在很大程度上与这一阶段工艺控制是否得当有关 模压法成型制品是一间歇式操作过程 每成型一个制品都要依次经过加料 闭模 排气 固化 脱模和清理模具等一系列操作 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 1 加料 往模具内加入规定量的塑料模压料 加料多少直接影响着制品的密度与尺寸等 加料量多则制品毛边厚 尺寸准确性差 难以脱模 并可能损坏模具 加料少则制品不紧密 光泽差 甚至造成缺料而产生废品 加料可用重量法 容量法 计算法三种 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 2 闭模加完料后即使阳模和阴模相闭合 合模时先用快速 待阴 阳模快接触时改为慢速 先快后慢的操作法有利于缩短非生产时间 防止模具擦伤 避免模槽中原料因合模过快而被空气带出 甚至使嵌件移位 成型杆或模腔遭到破坏 待模具闭合即可对原料加热加压 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 3 排气模压热固性树脂时 常有水分和低分子物放出 为了排除这些低分子 挥发物及模内空气等 在模腔内树脂反应进行至适当时间后 可卸压松模很短时间以排气 排气操作能缩短固化时间和提高制品的物理机械性能 避免制品内部出现分层和气泡 但排气过早 过迟都不行 过早达不到排气的目的 过迟则因物料表面已固化气体排不出 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 4 固化热固树脂的固化是在模压温度下保持一段时间 以便树脂的缩聚反应达到要求的交联程度 使制品具有所要求的物理机械性能 固化速率不高的树脂也可在制品能够完整地脱模时面化就暂告结束 然后再在后处理时完成全部固化过程 以提高设备利用率 模内固化时间一般30s至数分钟不等 多数不超过30min 固化时间取决于树脂的种类 制品的厚度 预热情况 模压温度和模压压力等 固化时间过长或过短对制品性能都有影响 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 5 脱模脱模通常是靠顶出杆来完成的 带有成型杆或某些嵌件的制品应先用专门工具将成型杆等拧脱 而后再进行脱模 6 模具吹洗脱模后 通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面 如果模具上的固着物较紧 还可用铜刀或铜刷清理 甚至需要用抛光剂拭刷等 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 3 制品后处理为改善热固性塑料模压制品的外观和内在质量 或为弥补成型之不足 常需在成型后对模压制品进行后处理 生产中常见的后处理是涂漆供烤与热处理 模压制品在去毛边和机械加工之后 被破坏的表面既不美观 又会因吸湿而使制品在使用过程中出现尺寸变化和电绝缘性能下降 为此 需要在模压制品表面涂漆 涂漆前要对制品表而进行净化处理 然后用浸涂或刷涂的方法上漆 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 热固性塑料模压制品的热处理 也称后烘处理 是将制品置于适当温度下加热一段时间 然后随加热装置一起缓慢冷却至室温 模压制品经过热处理后 其固化更趋完全 水分及其它挥发物的含量减少 成型过程中产生的内应力得以降低或消除 有利于稳定制品的尺寸 提高其耐热性 电绝缘性和强度等 形状简单和尺寸较小的制品多采用多次升温式热处理 形状复杂 厚壁和较大尺寸的制品 采用阶梯式升温可取得更好的热处理效果 热处理温度一般应比成型温度高 热处理时间则依树脂的品种 制品的结构和壁厚而定 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 二 影响模压成型的工艺因素热固性树脂在成型加工过程中 不仅有物理变化 而且还进行复杂的化学交联反应 模压温度 压力 模压时间是影响制品质量的重要工艺因素 1 温度和热塑性树脂不同 成型热固性树脂的模其温度更为重要 模温是指模压时所规定的模具温度 它是影响树脂流动 充模 并最后固化成型的主要因素 它决定了成型过程中聚合物交联反应速度 从而影响制品的最终性能 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 成型物料受热作用时 其粘度或流动性会发生很大变化 这种变化是受热时聚合物粘度降低 流动性增加和由交联反应引起的粘度增大 流动性降低两种物理和化学变化的总结果 也就是说 表示流动性大小的流量与温度关系曲线先增后减 具有峰值 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 因此 在闭模后 迅速增大成型压力 使物料在温度还不很高而流动性又较大时 流满模腔各部分是非常重要的 流量减小反映了聚合物交联反应进行的速度 峰值过后曲线斜率最大的区域 交联速度亦最大 此后流动性逐渐降低 温度升高能加速树脂在模腔中的固化速率 缩短固化时间 因此高温有利于缩短模压周期 过高的温度会因固化速率太快而使物料流动性迅速降低 引起充模不满 特别是模压形状复杂 壁薄 深度大的制品 这种弊病最为明显 而且在模具开启时 会使制品发生肿胀 开裂 变形和翘曲等 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 2模压压力模压压力是指压机作用于模其上的压力 它的作用是 使物料在塑模中加速流动 增加制品的密实度 克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物及它其挥发成分所产生的压力 避免出现种胀 脱层等缺陷 使模具紧密闭合 从而使制品具有固定的尺寸 形状和最小毛边 防止制品在冷却时发生形变 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 模压压力的大小不仅取决于树脂的种类 而且与模温 制品的形状以及物料是否预热等因素有关 对一种物料来说 流动性越小 固化速度越快以及物料的压缩率越大时 所需模压压力应越大 模温高 制品形状复杂 深度大 壁薄和面积大时 所需模压压力也越大 反之 所需模压压力低 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 3 模压时间模压时间也称压缩模塑保压时间 是指模具完全闭合后到模具开启之间物料在模腔内受热进行固化的时间 在成型过程中模压时间的主要作用是使已取得模腔形状的树脂有足够的时间完成固化定型 合适的模压时间与树脂的类型组成 制品的形状 壁厚 模具的结构 模压温度和模压压力的高低 预压和预热条件以及成型时是否安排有卸压排气等多种因素有关 在所有这些因素中 以模压温度 制品壁厚和预热条件对模压时间的影响最为显著 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 在模压温度和模压压力一定时 模压时间就成为决定制品质量的关键因素 模压时间如果过短 制品未能固化完全 机械性能差 外观缺乏光泽 容易出现翘曲变形与肿胀 但过分延长模压时间 不仅使生产效率降低 能耗增大 而且会因树脂过度交联而导致成型收缩率增大 从而使树脂与填料间产生较大的内应力 因模压时间过长而引起的过度固化 也常常是制品表面发暗 起泡和出现裂纹的重要原因 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 二 传递模塑传递模塑又称传递成型或注压 先将热固性树脂放进一加料室内加热到熔融状态 然后对熔融态的物料加压使其注入闭合的热模腔内 经一定时间固化后 开启模具即取出具有模具型腔形状的制品 传递模塑与压缩模塑的主要区别在于二者所用模具结构不同 传递模塑用模具在成型腔之外另设一加料室 注压时物料的熔融与成型是分别在加料室和成型腔内完成的 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 一 传递模塑的类型传递模塑按加料室结构和向成型腔注入树脂熔体方式的不同 可分为活板式 罐式 柱塞式和螺杆式四种不同的工艺类型 活板式是传递模塑的原始形式 所用模具与模压模具大致相同 只不过在阴模腔中放入一个带槽孔的隔板 即活板 使模腔的板上部分成为加料室而模腔的板下部分成为成型腔 活板式传递模塑仅适用于形状简单的小型制品的成型 而且只能手工操作 目前生产上已很少采用 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 螺杆式传递模塑在成型设备的结构和成型操作方法上都与热固性塑料的注射成型很相近 目前已完全为热固性塑料的注射成型所取代 因此现在生产中应用的传递模塑技术多为罐式和柱塞式 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 1 罐式传递模塑罐式传递模塑成型制品的过程是 先将物料加进模具上部热的加料室 即料罐 中 闭模使物料在加料室内受热熔融 然后液压机通过传递压柱对熔融料施压 熔融料经过加料室下面的浇道系统注入模具下部热的成型腔并充满型腔 同时取得型腔的形状 经过一定时间的固化定型后即可启模取出制品 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 二 传递模塑的工艺因素传递模塑与压缩模塑的成型工艺控制大致相同 需要控制的主要工艺参数是注压温度 注压应力和注压时间 确定注压工艺参数需要考虑的因素 也与选择模压工艺参数时相似 但也有一些不同之处 与模压成型比较 传递模塑能生产外形复杂 薄壁或壁厚变化很大 带有精细嵌件和尺寸精度要求高等制品 但传递模塑成型浪费较大 且工艺条件较模压严格 操作技术要求高 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 三 热固性塑料的注射成型注射是成型热固性塑料制品较先进的技术 与热固性塑料传统成型技术相比 注射具有效率高 成型过程容易自动化和制品质量高等突出优点 热固性塑料注射成型多在螺杆式注射机上进行 成型物料首先在温度较低的料筒内预塑化到半熔融状态 在随后的注射充模过程中受到进一步塑化而达到最佳流动状态 注入高温模腔后 经一定时间的交联固化反应固成为制品 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 热固性塑料注射和热塑性塑料注射的主要不同之处是 预塑化的熔体温度低 流动性不高 充模的流动过程也是熔体经受进一步塑化的过程 熔体取得模腔形状的定型是依靠高温下的固化反应完成 因此 能否精确控制物料在成型过程中各主要阶段的状态变化和化学反应 是成功实现热固性塑料注射的关键 2020 4 19 第八章热固性塑料的成型加工 注射技术对所用热固性树脂的要求是 在低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性 而在高温的模腔内能快速进行反应而固化 在各种热固性树脂中 酚醛树脂最适合用注射成型 其次是邻苯二甲酸二烯丙酯 DAP 树脂 不饱和聚酯树脂和三聚氰胺甲醛树脂 环氧树脂由于固化反应对温度很敏感 用注射技术成型困难较大 20