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1、塑料成型工艺学课件第四章塑料成型工艺学课件第四章压缩模塑压缩模塑加热（使其进一步发生交联反应而固化）或冷却加热（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（对热塑性塑料应冷却使其硬化），脱模后即得制品。制品。模压成型主要用于热固性塑料制品的生产。对于模压成型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成型的周期长，生产率较低热塑性塑料由于模压成型的周期长，生产率较低（模具交替加热和冷却，生产周期长），同时易（模具交替加热和冷却，生产周期长），同时易损坏模具，故生产中很少采用。损坏模具，故生产中很少采用。用模压法加工的塑料主要有：酚醛塑料、氨基塑用模压
2、法加工的塑料主要有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、有机硅、硬聚氯乙烯、聚三氟氯料、环氧树脂、有机硅、硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、氯乙烯与醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺等。乙烯、氯乙烯与醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺等。三、倾倒性三、倾倒性以以120g压缩粉通过标准漏斗（圆锥角压缩粉通过标准漏斗（圆锥角60，管径为，管径为10mm）的时间来表示。）的时间来表示。倾倒性为倾倒性为2530s最好最好。四、压缩率四、压缩率3.0 左右左右五、润滑剂五、润滑剂利于脱模，外形完美，但含量多，对制品的力学利于脱模，外形完美，但含量多，对制品的力学强度不利。强度不利。六、温度、压力六、温度、压力对不易在室温下预压的，温度可
3、提高到对不易在室温下预压的，温度可提高到5090，压力控制在预压物密度在制品最大密度的压力控制在预压物密度在制品最大密度的80，一，一般为般为40200MPa，视压缩粉性质和预压物的形状，视压缩粉性质和预压物的形状和尺寸而定。和尺寸而定。4.2.2 4.2.2 预压的设备和操作预压的设备和操作一、压模一、压模压模共分上阳模、下阳模和阴模三部分。压模共分上阳模、下阳模和阴模三部分。二、预压机二、预压机 偏心式压机偏心式压机 旋转式压机旋转式压机 液压式压机液压式压机吨位（吨位（KN）1006002535生产效率高生产效率高每分钟压次每分钟压次（次（次/min）8802501200计量准确计量准确
4、操作方便操作方便每次预压物个每次预压物个数（个数（个/次）次）16适用制品形状适用制品形状 尺寸较大尺寸较大较小预压物较小预压物松散性大塑料松散性大塑料4.3 4.3 预热预热为提高制品质量和便于模压进行，须预热。为提高制品质量和便于模压进行，须预热。作用作用干燥干燥提供热料提供热料一、热固性塑料预热的优点一、热固性塑料预热的优点1.缩短闭模时间，加快固化速率，缩短模塑周期缩短闭模时间，加快固化速率，缩短模塑周期2.增进制品固化的均匀性，提高制品物理力学性能增进制品固化的均匀性，提高制品物理力学性能3.提高塑料的流动性，降低塑模损耗和废品率，减提高塑料的流动性，降低塑模损耗和废品率，减小制品的
5、收缩率和内应力，提高制品因次稳定性小制品的收缩率和内应力，提高制品因次稳定性和表面光洁度。和表面光洁度。4.降低模压压力降低模压压力二、预热规程的确定二、预热规程的确定在既定的预热温度下，找出预热时间与流动性的在既定的预热温度下，找出预热时间与流动性的关系曲线，根据曲线定出预热规程。关系曲线，根据曲线定出预热规程。如图如图4-2，在规定温度，在规定温度18010下，最大流动性下，最大流动性的时间为的时间为57min，因此可，因此可将预热规程定为此温度和将预热规程定为此温度和时间。时间。三、预热方法三、预热方法1.热板加热热板加热2.烘箱加热烘箱加热3.红外线加热红外线加热 连续式、间歇式连续式
6、、间歇式 使用方便、设备简单、成本低、温度控制灵活；使用方便、设备简单、成本低、温度控制灵活； 缺点：受热不均，易于烧伤表面。缺点：受热不均，易于烧伤表面。 发展远红外加热发展远红外加热4.高频电热加热高频电热加热 极性分子塑料极性分子塑料 高频电场作用，分子取向改变，由内摩擦而生热高频电场作用，分子取向改变，由内摩擦而生热 塑料各部分温度同时上升。塑料各部分温度同时上升。4.4 4.4 压缩模塑用的设备压缩模塑用的设备一、压机一、压机作用：作用：通过塑模对塑料施加压力，开闭模具和顶通过塑模对塑料施加压力，开闭模具和顶出制品。出制品。工作参数：工作参数：公称重量、压板尺寸、工作行程、柱公称重量
7、、压板尺寸、工作行程、柱塞直径。塞直径。决定压机能模压制品的面积、厚度以及最大模压决定压机能模压制品的面积、厚度以及最大模压压力。压力。1.上动式液压机上动式液压机压机的主压筒处于压机的压机的主压筒处于压机的上部，其中的主压柱塞是上部，其中的主压柱塞是与上压板直接或间接相连与上压板直接或间接相连的。下压板是固定不动的。的。下压板是固定不动的。模具的阴阳模分别与上下模具的阴阳模分别与上下压板固定，依靠上压板的压板固定，依靠上压板的升降即能完成模具的开闭升降即能完成模具的开闭和对塑料施加压力等基本和对塑料施加压力等基本操作。操作。2.下动式液压机下动式液压机压机的主压筒设在压机的下压机的主压筒设在
8、压机的下部，其装置恰好与上动式压部，其装置恰好与上动式压机相反。制品在这种压机上机相反。制品在这种压机上的脱模一般都靠安装在活动的脱模一般都靠安装在活动板上的机械装置来完成。板上的机械装置来完成。二、塑模二、塑模1.溢式塑模溢式塑模主要结构：主要结构：包括阴阳包括阴阳模两部分。模两部分。特点：特点：制造成本低廉；制造成本低廉；操作简单；宜于模压操作简单；宜于模压扁平或近于碟状的制扁平或近于碟状的制品。对所压塑料的形品。对所压塑料的形状无严格要求，只要状无严格要求，只要压缩率较小即可。压缩率较小即可。用过量料，阴阳模闭合时，从溢料缝溢出，成为用过量料，阴阳模闭合时，从溢料缝溢出，成为毛边。毛边。
9、2.不溢式塑模不溢式塑模特点：特点：不让塑料从不让塑料从型腔中外溢和所加型腔中外溢和所加压力完全座落在塑压力完全座落在塑料上。料上。适于：适于：流动性差、流动性差、压缩率大、牵引度压缩率大、牵引度较长的制品。制品较长的制品。制品质量均匀密实，无质量均匀密实，无显著溢料。显著溢料。缺点：不利于排气，需延长固化时间。缺点：不利于排气，需延长固化时间。3.半溢式塑模半溢式塑模（1）无支承面）无支承面与不溢式塑模相似，与不溢式塑模相似，阴模略向外倾斜，形阴模略向外倾斜，形成溢料槽。成溢料槽。加料方便，制品尺寸加料方便，制品尺寸准确，质量均匀密实。准确，质量均匀密实。（2）有支承面）有支承面除设装料室外
10、，与溢式除设装料室外，与溢式模相似。模相似。特点：可以采用压缩率特点：可以采用压缩率较大的塑料；可模压带较大的塑料；可模压带小嵌件的制品。小嵌件的制品。缺点：不宜模压抗冲击缺点：不宜模压抗冲击性较大的塑料，易积留性较大的塑料，易积留在支承面上，形成较厚在支承面上，形成较厚毛边。毛边。4.5 4.5 模压过程和操作方法模压过程和操作方法模压工序：加料、闭模、排气、固化、脱模、模模压工序：加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理。有嵌件的需在加料前安放。具清理。有嵌件的需在加料前安放。一、嵌件的安放一、嵌件的安放作为制品中导电部分或使制品与其它物体结合用作为制品中导电部分或使制品与其它物体结合用的，
11、如：轴套、轴帽、螺钉和接线柱等。的，如：轴套、轴帽、螺钉和接线柱等。埋入部分的外形采用滚花、钻孔、棱角、型槽。埋入部分的外形采用滚花、钻孔、棱角、型槽。用手或专门工具安放。用手或专门工具安放。要求安放正确、平稳，可用浸胶布或垫圈。要求安放正确、平稳，可用浸胶布或垫圈。 二、加料二、加料型腔数小于型腔数小于6个，预压物可以用手加，粉料或粒料个，预压物可以用手加，粉料或粒料可用勺加；可用勺加；型腔数大于型腔数大于6个，需用加料设备。个，需用加料设备。加入模具中的塑料按其在型腔中的流动情况和各加入模具中的塑料按其在型腔中的流动情况和各部位需用量的大致情况合理堆放。部位需用量的大致情况合理堆放。采用粉
12、料或粒料时，宜堆成中间稍高的形式，便采用粉料或粒料时，宜堆成中间稍高的形式，便于空气排放。于空气排放。加料量影响制品的密度和尺寸。加料量多，制品加料量影响制品的密度和尺寸。加料量多，制品毛边厚，尺寸准确性差，难以脱模，可能损坏模毛边厚，尺寸准确性差，难以脱模，可能损坏模具。具。加料量少，制品不紧密，光泽差，缺料产生废品。加料量少，制品不紧密，光泽差，缺料产生废品。加料的定量方法：加料的定量方法：重量法：重量法：准确，但麻烦；准确，但麻烦；容量法：容量法：操作方便，但准确操作方便，但准确性差；性差；计数法：计数法：只用于预压物。只用于预压物。三、闭模三、闭模加料完成后，即使阳模和阴模相闭合。加料
13、完成后，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。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，防止先快后慢的操作法有利于缩短非生产时间，防止模具檫伤，避免模槽中原料因合模过快而被空气模具檫伤，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。带出，甚至使嵌件移位，成型杆或模腔遭到破坏。待模具闭合即可增大压力（对原料加热、加压）待模具闭合即可增大压力（对原料加热、加压）四、排气四、排气排出水分和低分子挥发物及模内空气等。排出水分和低分子挥发物及模内空气等。在塑模的模腔内塑料反应进行适当时间后，可卸在塑模的模腔
14、内塑料反应进行适当时间后，可卸压松模排气很短时间。压松模排气很短时间。排气操作能：缩短固化时间；排气操作能：缩短固化时间； 提高制品的物理机械性能；提高制品的物理机械性能； 避免制品内部出现分层和气泡。避免制品内部出现分层和气泡。但排气过早达不到排气目的；但排气过早达不到排气目的；排气过迟则因物料表面已固化气体排不出。排气过迟则因物料表面已固化气体排不出。五、固化五、固化热固性塑料的固化是在模压温度下保持一段时间，热固性塑料的固化是在模压温度下保持一段时间，使树脂的缩聚反应达到要求的交联程度，使制品使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为准。具有所要求的物理机械性能
15、为准。固化速率不高的塑料也可在制品能够完整地脱模固化速率不高的塑料也可在制品能够完整地脱模时固化就暂告结束，然后再用后处理来完成全部时固化就暂告结束，然后再用后处理来完成全部固化过程，以提高设备利用率。固化过程，以提高设备利用率。模内固化时间通常为保温保压时间，一般模内固化时间通常为保温保压时间，一般30s至数至数分钟不等，多数不超过分钟不等，多数不超过30min。固化时间决定于塑料的种类、制品的厚度、预热固化时间决定于塑料的种类、制品的厚度、预热情况、模压温度和模压压力等。情况、模压温度和模压压力等。过长或过短的固化时间，对制品性能都有影响。过长或过短的固化时间，对制品性能都有影响。六、脱模
16、六、脱模脱模通常是靠顶出杆来完成的。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，应先用专门工具带有成型杆或某些嵌件的制品，应先用专门工具将成型杆拧脱，而后进行脱模。将成型杆拧脱，而后进行脱模。七、塑模的清理七、塑模的清理脱模后，通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面。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如果模具上的固着物较紧，还可用铜刀或铜刷清理，甚至用抛光剂试刷等。理，甚至用抛光剂试刷等。八、后处理八、后处理为进一步提高制品的质量，热固性塑料制品脱模后，为进一步提高制品的质量，热固性塑料制品脱模后，也常在较高温度下进行后处理。也常在较
17、高温度下进行后处理。后处理能使塑料：固化更趋完全，后处理能使塑料：固化更趋完全， 同时减少或消除制品的内应力，同时减少或消除制品的内应力， 减少制品中的水分及挥发物等，减少制品中的水分及挥发物等， 有利于提高制品的电性能及强度。有利于提高制品的电性能及强度。在一定环境或条件下进行，所不同的仅是处理温在一定环境或条件下进行，所不同的仅是处理温度不同而已。度不同而已。一般处理温度约比成型温度高一般处理温度约比成型温度高1050 。4.6 4.6 模压成型的控制因素模压成型的控制因素热固性树脂在成型加工过程中，不仅有物理变化，热固性树脂在成型加工过程中，不仅有物理变化，而且还进行着复杂的化学交联反应
18、。而且还进行着复杂的化学交联反应。一、模压压力一、模压压力1.模压压力：模压压力： 是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而由是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而由压机对塑料所加的压力。压机对塑料所加的压力。不考虑压机的摩擦损失：不考虑压机的摩擦损失：Pm:模压压力；模压压力；G：压机的公称重力；：压机的公称重力；A：阳模与塑料接触部分的：阳模与塑料接触部分的投影面积。投影面积。考虑压机的摩擦损失：考虑压机的摩擦损失：PL:压机实际使用的液压压力；压机实际使用的液压压力；R：主压柱塞的半径；：主压柱塞的半径；2.模压压力对塑料性能的影响模压压力对塑料性能的影响（1）塑料在塑模中加速流动；）塑料
19、在塑模中加速流动；（2）增加塑料的密实度；）增加塑料的密实度；（3）克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物及塑）克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物及塑料中其他挥发分所产生的压力，避免出现肿胀、料中其他挥发分所产生的压力，避免出现肿胀、脱层等缺陷；脱层等缺陷；（4）使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的尺）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；寸、形状和最小毛边；（5）防止制品在冷却时发生形变。）防止制品在冷却时发生形变。塑料在整个模塑周期内所受压力与塑模类型有关，塑料在整个模塑周期内所受压力与塑模类型有关，并不一定都等于并不一定都等于Pm。3.影响模压压力的因素影响模压压力的因素
20、（1）压缩率高的塑料，通常比压缩率低的塑料需要）压缩率高的塑料，通常比压缩率低的塑料需要更大的模压压力；更大的模压压力；（2）预热的塑料所需的模压压力均比不预热的小；）预热的塑料所需的模压压力均比不预热的小；（3）在一定范围内，提高模具温度有利于模压压力）在一定范围内，提高模具温度有利于模压压力降低；降低；（4）其他条件不变，制品深度越大，所需的模压压）其他条件不变，制品深度越大，所需的模压压力也应越大；力也应越大；（5）制品的密度随模压压力的增加而增加，但）制品的密度随模压压力的增加而增加，但是有限。是有限。二、模压温度二、模压温度模压温度：指模压时所规定的模具温度，并不等模压温度：指模压时
21、所规定的模具温度，并不等于模具型腔内塑料的温度。于模具型腔内塑料的温度。模压温度是使热固性塑料流动、充模、并最后固模压温度是使热固性塑料流动、充模、并最后固化成型的主要原因，决定了成型过程中聚合物交化成型的主要原因，决定了成型过程中聚合物交联反应的速度，从而影响塑料制品的最终性能。联反应的速度，从而影响塑料制品的最终性能。模压温度对制品性能的影响：模压温度对制品性能的影响：（1）温度升高，加速热固性塑料在模腔中的固化）温度升高，加速热固性塑料在模腔中的固化速度，固化时间缩短。速度，固化时间缩短。高温有利于缩短模压周期；高温有利于缩短模压周期；（2）过高温度，会因固化速度太快而使塑料流动）过高温
22、度，会因固化速度太快而使塑料流动性迅速降低，引起充模不满，性迅速降低，引起充模不满，特别是形状复杂、壁薄、深度大的制品；特别是形状复杂、壁薄、深度大的制品；（3）温度过高，能引起色料变色、有机填料等分）温度过高，能引起色料变色、有机填料等分解，使制品表面暗淡；解，使制品表面暗淡；（4）高温下，外层固化比内层快，以至内层挥发物）高温下，外层固化比内层快，以至内层挥发物难以排除，会降低制品的机械性能，开启模具时发难以排除，会降低制品的机械性能，开启模具时发生肿胀、开裂、变形和翘曲等；生肿胀、开裂、变形和翘曲等；（5）对厚制品来讲，降低温度下，延长模压时间。）对厚制品来讲，降低温度下，延长模压时间。
23、4.7 4.7 废品类型、原因及其处理方法废品类型、原因及其处理方法一般的产品检验标准：一般的产品检验标准：1. 外观质量；外观质量；2. 内应力的有无；内应力的有无；3. 尺寸和相对位置的准确性；尺寸和相对位置的准确性；4. 与成品有关的物理机械性能、电性能和化学性与成品有关的物理机械性能、电性能和化学性能等。能等。不符合要求即可分为次品或废品。不符合要求即可分为次品或废品。原因及处理方法见附录表原因及处理方法见附录表7。4.8 4.8 冷压烧结成型冷压烧结成型氟塑料，熔体在成型温度下具有很高的粘度，氟塑料，熔体在成型温度下具有很高的粘度，事实上难以熔化，不能用一般热塑性塑料的事实上难以熔化
24、，不能用一般热塑性塑料的方法成型。方法成型。只能用类似粉末冶金烧结成型的方法，通称只能用类似粉末冶金烧结成型的方法，通称冷压烧结成型。冷压烧结成型。成型时，先将一定量的含氟塑料放入常温下成型时，先将一定量的含氟塑料放入常温下的模具中，在压力作用下，压制成密实的形的模具中，在压力作用下，压制成密实的形坯，然后送至烘室内进行烧结，冷却后即成坯，然后送至烘室内进行烧结，冷却后即成为制品。为制品。一、冷压成型一、冷压成型1. 过筛：一般过筛：一般20目目2. 加料：需一次完成加料量，否则各次加料有界加料：需一次完成加料量，否则各次加料有界面，易在界面处开裂。面，易在界面处开裂。3. 加压：在加料后立即
25、加压。加压：在加料后立即加压。 宜缓慢进行，严防冲击。宜缓慢进行，严防冲击。 升压速度，视制品的高度和形状而定。升压速度，视制品的高度和形状而定。 直径大而长的型坯，升压速度应慢，反直径大而长的型坯，升压速度应慢，反 之则快；之则快； 模压压力为模压压力为3050MPa。压力过高，树脂在模内易滑动，产生内部裂纹；压力过高，树脂在模内易滑动，产生内部裂纹；压力过低，制品内部结构不紧密，物理机械性能压力过低，制品内部结构不紧密，物理机械性能下降。下降。较高的制品应上下同时加压。较高的制品应上下同时加压。4. 保压：保压时间视制品情况而定。保压：保压时间视制品情况而定。 直径大：直径大：1015mi
26、n 一般：一般：35min5. 缓慢卸压：以免强烈回弹产生裂纹。缓慢卸压：以免强烈回弹产生裂纹。6. 排气：型坯面积大的易裹入空气。排气：型坯面积大的易裹入空气。7. 脱模：型坯强度低，需小心。脱模：型坯强度低，需小心。二、烧结二、烧结烧结：将型坯加热到树脂熔点（烧结：将型坯加热到树脂熔点（327 ）以上，）以上，并在该温度下，保持一段时间，以使单颗粒的树并在该温度下，保持一段时间，以使单颗粒的树脂相互扩张，最后黏结熔合成一个密实的整体。脂相互扩张，最后黏结熔合成一个密实的整体。烧结过程：烧结过程：1. 升温阶段：升温阶段：将型坯由室温加热至烧结温度。将型坯由室温加热至烧结温度。聚四氟乙烯的传
27、热性能差，加热应按一定的升温聚四氟乙烯的传热性能差，加热应按一定的升温速率进行。速率进行。升温太快，锭料内外温差过大，各部分膨胀不均升温太快，锭料内外温差过大，各部分膨胀不均匀，制品易产生内应力，甚至出现裂纹；匀，制品易产生内应力，甚至出现裂纹；升温过快，外层温度高而内层温度低，就此冷却，升温过快，外层温度高而内层温度低，就此冷却，会造成：会造成：“内生外熟内生外熟”的现象；的现象；升温速度太慢，会使成型周期增长。升温速度太慢，会使成型周期增长。实际生产中，应视型坯的大小，厚薄等因素而定。实际生产中，应视型坯的大小，厚薄等因素而定。大型制品：大型制品：3040 /h；小型制品：小型制品：801
28、20 /h；分散性树脂制薄板：分散性树脂制薄板：3040 /h烧结温度根据树脂的热稳定性来确定。烧结温度根据树脂的热稳定性来确定。热稳定性高：烧结温度：热稳定性高：烧结温度：380400 ；热稳定性差：烧结温度：热稳定性差：烧结温度：365375 。2. 保温保温将达到烧结温度的型坯在该温度下保持一段时间将达到烧结温度的型坯在该温度下保持一段时间使其完全使其完全“烧透烧透”的过程。的过程。保温时间，取决于烧结温度，树脂的热稳定性以保温时间，取决于烧结温度，树脂的热稳定性以及制品的厚度等因素。及制品的厚度等因素。生产中：大型制品，生产中：大型制品，510h 小型制品，小型制品，1h3. 冷却冷却
29、将已经烧结好的成型物从烧结温度降到室温的过将已经烧结好的成型物从烧结温度降到室温的过程。程。无定型相无定型相 晶相晶相冷却快慢决定了结晶度，直接影响制品的物理机冷却快慢决定了结晶度，直接影响制品的物理机械性能。械性能。快速冷却：淬火快速冷却：淬火空气淬火空气淬火液体淬火液体淬火 淬火制品结晶度小，韧性好，断裂伸淬火制品结晶度小，韧性好，断裂伸 长率大，抗张强度低，收缩率小。长率大，抗张强度低，收缩率小。缓慢冷却：制品结晶度大，抗张强度大，表面硬缓慢冷却：制品结晶度大，抗张强度大，表面硬度高，耐磨，断裂伸长率小，收缩率较大。度高，耐磨，断裂伸长率小，收缩率较大。冷却速度：收制品尺寸的限制。冷却速度：收制品尺寸的限制。 大型制品一般不淬火：大型制品一般不淬火：515 /h， 150取出；取出； 中型制品：中型制品：6070/h，250取出；取出； 小型制品：根据用途设定。小型制品：根据用途设定。4. 成品检验和后加工。成品检验和后加工。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！49
