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1、第四章 压缩模塑,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.1 概述,压缩模塑又称模压成型、压制成型，是历史最长的和比较成熟的加工方法，在上世纪三十年代各种塑料几乎全部用压缩模塑。我国三十年代的热固性和热塑性塑料都用此方法加工成型。目前我国 80%以上热固性塑料仍用此方法成型。美国、德国也有6070%的热固性塑料用此法加工。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,1、压缩模塑是塑料四大加工方法（压缩、挤出、注射、压延）之一。 压缩模塑过程：把塑料加入到已加热至成型温度的模具中，再闭模加压，维持一定时间使塑料交联固化，然后开模取出制件。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,加热、加压、交
2、联固化时间等工艺条件是由热固性塑料自身的性能所决定的。 热塑性塑料也可以用这种方法成型，但要求模具冷却而获得制品的形状，这样生产周期太长，效率低。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,压缩模塑的成型条件： （1）足够的热量，使热固性塑料熔化具有流动性。 （2）加一定压力，使热固性塑料熔体充满模具型腔。 （3）模具在高温、高压下保持一定时间，使热固性塑料熔体交联固化。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,流动性特别差的热塑性塑料，如聚酰亚铵、超高密度聚乙烯、聚四氟乙烯等也常用压缩模缩成型。 一些超大型的热塑性塑料制品也采用压缩模缩成型。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,2、压缩模
3、塑的特点： 工艺过程简单、成熟，能够成型特大型制品，也可以生产形状较简单、批量大的小制品。可采用一模多腔模具，其设计、制造较注射模具简单。加工过程中，塑料性能降低小，产品变形小。其制品因不受剪切流动，表现出各向同性。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,压缩模塑的缺点： （1）压缩模塑制品生产周期长，模压效率低 因为物料从加热到交联反应完全是在模具内进行的，塑料导热系数小，所以需要加热时间长。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（2）压缩模塑制品尺寸准确性差 同一模具所得到制品的尺寸也是不一样的，这与操作者的水平有关。加料方式、加料量、加压速度等不同，则获得制件的尺寸也不相同。,聚合
4、物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（3）压缩模塑制品的质量较注射等方法差 因为其受热仅靠模壁的传导，而造成各处的温差大，交联固化反应的速度和程度也就不可能是均匀一致的，由于这种不均匀也会造成各向异性。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.2 预压,将松散的粉状或纤维状的热固性塑料预先用冷压法（即模具不加热）压制成质量一定、形状规整的密实体的过程称为预压，所压的物体称为预压物，或压片、锭料、型坯。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,1、预压的作用 成型前把物料预先压实，这是针对成型时压缩率大的问题而确定的，以便降低成型时的压缩比。 料有粉状、片状、纤维状等（根据填料的不同而有不同
5、的形式），压缩率都比较大。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,预压件可以是各种简单的几何形状，或与制品形状相仿的形坯。 预压因为是冷压，其压力较高，可达4002000kg/cm2。 预压的原则： 要求预压物在预压后有一定的强度，在储存运输中不会发生破裂，要求预压物的密实程度为制品密实程度的7080%。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,预压的优点： （1）可以简化压制模具的结构 （2）缩短模缩周期（减少了辅助时间） （3）预压后加热速度快（导热好） （4）预压使制品质量提高（加热均化好） （5）可以减少最终压制的模塑压力， 这有利于保护模具，提高压机、模具的使用寿命,聚合物成型原理
6、及工艺 第四章 压缩模塑,不适合预压的情况： （1）压缩率不大的料，预压意义不大 （2）原料颗粒均匀性差，不适于预压 （3）倾倒性差的料预压困难 倾倒性：指以120克压塑原料在圆锥角为60，管径为10mm的标准漏斗中流下的时间。倾倒性2530秒才具有预压性。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,压缩粉的性能对预压的影响,水分及挥发分含量适当 颗粒大小均匀 倾倒性为2530s 压缩率在3.0左右 润滑剂用量要适当 温度为室温或提高到50 90 压力约40200MPa,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,设备和操作,压模上下阳模和阴模组成 预压机： 机械偏心式压机（尺寸较大的预压物，但效率
7、不高）；机械旋转式压机（尺寸小的预压物，效率高）；液压式压机（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.3 预热,为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物料进行加热处理。 如果预热的主要目的是除去水分，则称为干燥；如果预热的目的主要是为了提高物料的温度，则称为预热。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,预热的目的,（1）缩短模塑周期 （2）使模内料温均匀，粘度均匀，交联反应程度均匀。提高制品的力学性能 （3）提高塑料流动性 （4）降低模压压力,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,预热方法,（1）热板加热 （2）烘箱加热（料层厚度
8、不要超过2.5cm，加热均匀） （3）红外线加热 （4）高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料）,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.4 压缩模塑设备,压缩模塑用的主要设备是液压机和压塑模,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,一、压机 要求压机能够提供压缩模塑所需的压力和热量 1. 形式: 上动式和下动式液压机 2. 结构组成：上 、下横梁，活动横梁，立柱，液压缸等,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,压机技术参数 （1）公称吨位 压机吨位：G =D 2P /4000 实际使用吨位应是公称吨位的8090%。 制品投影面积上的总压力； P模 （0.80.9）D 2P /4
9、000,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（2）机台尺寸 决定了所能安装的模具尺寸 （3）压机的工作行程 指主液压缸柱塞移动距离 （4）电加热装置和控温系统,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,二、压塑模具 要求耐热、耐压、耐腐蚀（因为有交联反应，模具是一个高压化学反应器）。所以模具要有一定的强度和耐腐蚀性，要求模具进行表面处理。 模具按其结构特征分为：溢式模具、不溢式模具、半溢式模具。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（1）溢式模 结构简单、操作容易，不设加料室，料直接加入型腔内。因此加压时，料有可能从上下模之间的溢料缝溢出，所以加料要稍稍过量，以保 证制品的尺寸和性 质。
10、一般适用于压 缩率小的或经过预 压的塑料。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,溢式压模的溢料程度决定于施压速度和模具结构。 溢料边缝留在制件表面，则表面质量差，后加工量大。这种模具总体体积小，操作容易，加工制造也容易。 由于有溢料的关系以及每次加料量可能的差别，因此成批生产的制品，在厚度与强度上很难一致。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（2）不溢式模 没有溢料缝，适于压制流动性差和没有预压的塑料， 它设有加料室， 型腔是加料室 的一部分。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,不溢式模具生产的制件比较均匀、密实。产品质量与加料量有关，因此要求加料量准确，这样才能保证尺寸和质量
11、。不溢式模不利于排除型腔中的气体，这就需要延长固化时间。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模具比较,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（3）半溢式模 工厂中更多的使用是半溢式模具，它兼有两种模具的优点，尽量克服两者的缺点。 半溢式模具在闭合的开始，多余的料从斜缝中溢出，当闭合达到一定程度，则没有狭缝了，料就不可能再溢出，所以溢料量可以限制。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（1）无支承面的半溢式模具：压力全部作用在塑料制件上。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（2）有支承面的半溢式模具：模具闭合后，除塑料制件承受大部分压力外，还有小部分压力为模具支承面所承受。,聚
12、合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.5 模压过程和操作方法,模压工序可分为：加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理等，如制件有嵌件需要在模压时封入的，则在加料前应将嵌件安放好。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模压过程 （1）带有嵌件的制品，加料前应首先放入嵌件 埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠 安放时要正确平稳 嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（2）加料方法： 重量法称重 容量法用一定容积的加料器 记数法适用于预压料 物料在模具中采用中央堆放的方式，便于排除空气，加热较均匀。,聚合物成型原理及工艺 第四
13、章 压缩模塑,（3）闭模 凸模未触及物料前速度要快；触及物料后要放慢速度。 （4）排气 闭模后需再将塑模松动（凸模抬起）少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次。如不排除低分子气体则在制件上出现分层、斑纹等，使质量下降。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（5）固化 热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型的目的 （6）脱模 将塑件从模具中取出。一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件分离，再行脱模。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,（7）清理模具型腔 用铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,4.6 模压成型的控制
14、因素,一、模压压力 使模塑料完全充满型腔所施加的必要压力，用塑件在垂直压力方向上单位面积所受的力表示,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,式中：Pl为压机表压； R 为油缸柱塞半径； A 为凸模与塑件接触部分的投影面积。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模压压力Pm的作用,使物料充满整个型腔，得到所需要的形状 压力将物料压实，克服交联反应中产生的气压，驱使气体逸出模腔。 强制模具在整个固化过程中保持闭合。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模压压力Pm确定的依据,根据所压制塑料的性质：硬化速率、流动性和压缩率 压缩率，压力Pm； 硬化速率，压力Pm，施压速度； 流动性，压力P
15、m。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模塑温度Tm，交联反应速度，压力Pm；预热的料流动性，压力Pm，模塑温度Tm，但预热温度过高使料部分发生交联，则压力Pm。 形样越复杂，流程越长（深度越大），流动阻力越大，压力Pm。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,模压过程中Pm的变化,不溢式模具一个模塑周期内塑料体积V和压力Pm的变化过程,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,半溢式模具Pm的变化 半溢式模具与不溢式模具的区别在于溢料过程中压力由高变低。因为有溢料，膨胀时体积不变，只反映在压力变化上。 -施压； -塑料受热 -固化； -压力解除； -制品冷却。 A-排气阶段,聚合物成型
16、原理及工艺 第四章 压缩模塑,二、模压温度Tm 模压时规定的模具温度Tm 1. 作用：使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。 2. 调节和控制Tm的原则：保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,3.影响因素 一般模压温度越高，模塑周期越短 对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化 与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀。,聚合物成型原理及工艺 第四章 压缩模塑,三模压时间tm 指聚合物熔融体充满型腔到固化定型所需时间。 一般提高模温，可缩短模压生产时间tm 。当Tm不变，壁厚增加，时间tm延长。另外 tm还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响。,
