第四章 压缩成型

4.7 质量要求
压缩模塑制品的质量要求： • 外观质量 • 内应力 • 尺寸和形位的准确性能 • 成品的物理机械、电、化学性能
4.8 冷压烧结成型
• 适用：氟塑料等一类热塑性高分子材料， 高粘度，难熔化，不具备热塑特征。 • 方法：冷压烧结， 粉料－模具－加压－毛坯－烘室－加热－ （烧结）－冷却－制品（坯料） • 典型材料：聚四氟乙烯
4.4 压缩模塑用设备
１、压机（液压机） • 作用：施加压力、开闭模具、顶出制品 • 参数：压力、压板尺寸、工作行程、柱塞直径 • 类型：上动式，下压式。
２、塑模 • 溢式塑模：成本低、易操作、用于扁平 和蝶式制品，有毛边，浪费溢料。
• 不溢式塑模：质量密实，可用牵引度大的制品， 无溢料痕迹。要求加料准确、不利排气、延长 固化。
带有支撑面半溢式塑模
①阳模触料，压力升，溢料 下降。密实，缩小。 ②体积不变，热涨增压 ③化学收缩，体积不变，压 力降低。有可能因收缩卸 压（图虚线） ④压力解除，弹性回复。如 果化学收缩过大，则体积 维持不变。 ⑤常压冷却，体积下降
模压压力与预热温度的关系
• 正确预热的塑料，模压压力 可以小，如图，先降低是软 化，后升高是有交联。 • 适当提高模具温度也可以降 低模压压力，但温度过高， 会局部过热交联。 • 制品深度增加，压力增加， 如酚醛塑料如图，A为不预 热，CB之间为高频预热。
２、预压设备和操作
• 压模和预压机 • 压模：上阳模、下阳模、阴模。如图：
４.3 预热
１、加热的目的： • 除去水分和挥发物（热塑性，干燥） • 提供热料，便于模压（热固性，预热） ２、预热的优点 • 缩短周期，提高速率 • 固化均匀，提高物性
• 提高流动性，减少收缩，提高因次稳定性，光 洁度，流动性如图： 0~4min 流动性增加 4~8min 变化不大，水分驱除 8min 流动下降，树脂化学反应加深 • 降低模压压力降低 压机吨位
t 预热时间s，c 比热容 卡／克度，ρ密度， t1和t2始末温度，f 电频Hz，Ｖ施加电压，b 电极距离cm，k介电常数，tanδ塑料损耗角正 切值。
• 高频电热的影响主要因素 ①比较系数：[1／k tanδ]与所需时间成正比
比较系数不能太大，否则不能高频加热
②水分，20度水的k=80，塑料k=５，水比塑料大 的多，虽然水比热大，但是总体受热占优势。
• 半溢式塑模： ①无支撑面：A段以上阴模外倾，作溢料 槽，以下与不溢式相同。对料的准确要 求降低。
• ②有支撑面，设有装料室，其他与溢式相同， 可以适合压缩率较大的塑料，不用预压物，有 利嵌件，溢料只能从阳模刻槽中溢出。塑料容 易积在支撑面，形成毛边。
• 模具的加热：电热（普遍）、蒸汽、油热。
３、常用热固性塑料预热温度范围
• 预热常用方法 • 热板加热，用电、煤气、蒸汽加热可水平转动 的金属板 • 烘箱加热 • 红外线加热：使用红外灯照射，塑料可以使用 红外加热和干燥，辐射传热，热效率高。但是 塑料基本都不能透过红外线，从表面加热，为 防止分解和烧伤，要进行表面更新。使用方便， 设备简单。现在使用更多的是近红外，受热更 均匀。
• 热塑性塑料：高温、高压下由固体变为液体， 充满模具，冷却，脱模制品。周期长、效率低、 大平面制品才使用。 • 高熔点热塑性树脂塑料的冷压烧结。聚四氟乙 烯，超高聚乙烯。 • 工艺过程：准备，模压。 • 准备：预压，预热。 • 适用塑料：酚醛、氨基、不饱和聚酯、聚酰亚 胺。
4.2 预压
预压的作用 ：。
• 模压温度与模压周期的关系：酚醛木粉模压的统 计关系：温度增加，周期缩短。如图：170度是 比较好的条件。
实践证明：在制品强度等性能保证的前提下， 适当提高温度对周期和质量都有好处。
制品厚度影响：厚制品适当降低模具温度，适 当延长时间，避免表面过热，最好预热。 部分热固性塑料的模压参数：薄壁温度取上限， 厚壁取下限，有厚、有薄取中间
模压压力与制品深度的关系
• 制品深度增加，压力 增加，如酚醛塑料如 图，A为不预热，CB 之间为高频预热。
２、模压温度
• 模压温度：指规定的 模具温度 • 塑料温度：可能高于 模具温度，固化放热， 测定塑料中心温度见 图： T 塑模温度，L流动 区，M热膨胀区。
强度：随着和固化时间不断增加，A最大点，随之下降，原因 “过熟”
图表示三种水分含量不同酚醛塑料高频电热 的温度与时间关系 ３线中后来较多热量消耗 于水分蒸发
③表观密度，主要影响是空气含量。空气的k=1，
比塑料小，表观密度大，同样条件得到的温度 高。
④电压和频率，一般几千伏，１０～４０M Hz
• 高频电热特点：
• 受热均匀，流动性增加，调节容易，缩短时间， 其他方法的1/2~1/10. • 高频震荡器本身消耗50% 的热量，电效率低。 升温快，固化快，水分不易驱尽，
4.5 过程和操作方法
• 嵌件安放：轴套，轴帽ຫໍສະໝຸດ Baidu螺钉、接线柱。埋入部分 滚花、打孔或设计棱角。一般手动加特定工具。 • 加料：手加或加料设备：质量法、容量法、 计数方法（预压）。
• 闭模：触料以前快，触料以后慢，充分排气。 • 排气：闭模后再次松动。 • 固化：热塑性冷却模具。热固性在模塑温度下 保温。有的不完全固化即可出模。 • 脱模：固化完毕后制品与塑模分开的工序，设 有推顶杆，有的要求缓慢冷却，要在脱模以后 进行。 • 塑模清理：铜刷刮，压缩空气吹净，抛光剂擦 拭。
第四章 压缩成型
4.1 概述
• 定义：压缩模塑又称模压成型或压制成型，这 种成型方法是先将粉状、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。 • 应用：热塑性塑料、热固性塑料 • 热固性塑料：高温、高压下由固体变为半液体， 交联反应，再成固体，脱模制品。本章主要介 绍。
4.6 模压成型的控制因素
１、模压压力： • 压力的计算：pm= G1000/A pm 模压压力， G压机公称压力，吨，A阳模与塑料接触部分 的投影面积。或者： pm= plπR2/A pl液压， R主压活塞半径。 • 压力变化过程：与塑模的类型有关。
不溢式塑模压力与体积随时间变化
①阳模触塑，压力上升到规定值， 体积缩小、密实。 ②保持压力，体积受热膨胀。 松模排气：数秒 ③保持压力，固化反应，体积收 缩。 ④压力解除，得制品，体积弹性 恢复。 ⑤常压、体积冷却收缩
• 升温操作：保证各部分均匀膨胀，减少内应力， 裂纹等。大厚制品３０～４０度／小时，小薄 制品：８０～１２０度／小时。 • 烧结温度：热稳定性好：３８０～４００；热 稳定性差：３６５～３７５度； • 保温：不同制品大小，稳定性等１～１０小时。 分解温度：２５０度开始，４１５度加剧。分 解物毒性大，全氟异丁烯，四氟乙烯，全氟丙 烯，通风保护。 • 冷却：非晶相－晶相，快冷（液体），晶度小， 慢冷（空气）晶度大。厚度大于4mm，１５～ ２４度／小时，大于25mm，６０～７０度／ 小时
１、冷压成型 • 过筛：纤维状粉料，贮运震动结快，２０目筛 孔。 • 加料，一次完成，防止层结。 • 加压，缓压、排气、保压。压力30~50MPa, 低压不紧密，高压，颗粒滑动，制品裂纹。 • 型坯，小心脱模，防碰撞 ２、烧结 • 过程：升温至熔点（３２７度）以上，保温， 颗粒融化形成实体，冷却。晶型－熔点－无定 型－晶型。
• 加料快、准确减少压缩率。减少粉尘。提高传 热。缩短周期，防止过热，便于嵌件。 • 要增加相应的设备，长纤维有困难，不适于太 复杂的制品 • 不是所有形状的制品，结构太复杂的不如粉料
１、压塑粉的性能对预压的影响
• 适当的水分，无水分不易预压，太大影响制品 性能 • 颗粒大小相间，太大过多空隙大，不利制品， 太细过多，加料堵塞。具有一定倾倒性 • 合适的压缩率，太大困难，太小失去意义 • 含有润滑剂，脱模作用，过多影响质量 • 一般不加热预压，加热可在５０～９０度 • 压力范围40~200MPa，密度可以达到制品最大 密度的80%
• 高频电热
• 应用：极性高分子 • 原理：极性分子，在高频电场，分子取向不断 改变，分子之间发生强烈摩擦，生成热量，温 度上升，所以适用于极性分子。
• 高频电热一般不用于干燥，只用于预热，因为 水分未驱尽以前，局部可能过热。
• 特点：热量全部在塑料的各个质点产生，各部 分温度同时上升，温度差别仅是散失、组分、 密度不同造成。 • 预热时间计算：