第8章热固性塑料成型工艺

2020/10/20
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。
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(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。
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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。
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
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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。
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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。
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。
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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: ①使物料在塑模中加速流动; ②增加制品的密实度; ③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; ④使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的0/20
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(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。
(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。
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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。
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(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。
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(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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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(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。
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。
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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。
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(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。
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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。
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。
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(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。
(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。
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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。