热固性塑料的模塑成型

敞开式压缩模的特点：型腔就是加料室，型腔的封闭在 凸凹模完全闭合时形成，加压后余料从分型面处溢出。 凸凹模配合形式：如图13—4。 加料量：应大于 塑件质量的5％。
适用场合：压缩成 型高度不大、外形简 单、品质要求不高的 塑件。
型腔数量：可一模设置多个型腔，每个型腔都有对应 的单独的加料室，个别型腔损坏时，可以停止其加料而 不妨碍整个模具工作，但要求各加料室加料均衡。
图13—2酚醛仪表齿轮 成型后，需从模具上移开 加料室，对加料室进行清 理。压料柱塞是个单独的 活动件，一般不连接在液 压机的压板上。塑件的脱 模要在专用的脱模架上， 人工将上模板和型腔板卸 下。这种移动料槽式压注 模结构简单，生产效率低。
料槽式压注模的加 料室设在型腔上方 的专门零件上。模 具总体结构是三板 式。加料室由主流 道通向型腔。也有 设置分流道通向较 大的型腔，或者通 向多个型腔。由于 可在单缸油压机上 成型塑件，应用较 广泛。
第二节 模具结构设计要点
一、压缩成型模结构设计要点 压缩成型模结构形式由塑件本身和选用的压机等因素 决定。
1．凸凹模的配合
敞开式、封闭式和半封闭式压缩模的凸凹模结构各不 相同，其配合形式及该处的尺寸是压缩模设计的关键。
(1)敞开式压缩模 工作原理：图13—3为敞 开式压缩模，一模多腔。该 塑件带有管状金属嵌件8。成 型前，先将定位柱4与嵌件8 套好一起放人模内，压塑粉 或预压件加入型腔中，模具 闭合，物料在模内被加热加 压而熔融塑化充满型腔，交 联固化后成型。成型后，上 下模分型，拉杆16使模具顶 出机构运动，顶杆11顶在定 位柱4上，带动塑件一起脱出 模外，在模外将塑件与定位 柱4分离。
②利用压机上模板的升举运动，驱动框架和拉杆来拉 动压缩模具的顶出机构。此顶出脱模运动，应该在开模至 一定位置时才能启动。 ③对于无顶出装置的压机，只适用于移动式压缩模具 ，要在压机外运用卸模架或顶出器将塑件从模具内顶出。
脱模力应小于压机的推出力。脱模力可由经验公式 计算 Ft =Ac · P (13-3) 式中 Ft——所需的脱模力，N； Ac——塑件包紧型芯的总面积，cm2； P——单位面积的脱模阻力，N／cm2。
模具闭合时，压模的闭合总高度
h=h上+h下-h凸 对于压机外装卸的移动式模具， 需满足 h>Hmin (13-2a)
若不能满足，可在压机上下模板 间加垫模板解决。
对于压机内装卸的固定式模具，应使 Hmax≥h+L (13-2b)
即
或
Hmax≥h+h制+h凸+(10~20)mm
Hmax≥h上 +h下+h制+(10~20)mm
第三篇 其他塑料成型
第十三章 热固性塑料的模塑成型
重点掌握
一、工艺特征及模具
二、模具结构设计要点
三、压模与压机的关系
第一节 工艺特征及模具
一、压缩成型
压缩成型：又称压制成型，典型的模具结构如图13— l。
成型原理：模具开启时， 热固性塑料的粉料或粒料，经 计量后放在加料室内，此时上 模和下模经加热达到了成型温 度。油压机油缸驱动上凸模， 以一定速度与下模闭合。塑料 在高温和加压下熔融流动，充 满型腔后保压一定时间。物料 在物理和化学作用下交联固化 定型，塑料由原来的线形分子 结构变为三维体形结构。上模 开启后，油压机机身下部的顶 出杆，推动模具下模的顶出机 构将塑件顶出凹模型腔。图 13—1的模具有成型侧向孔的侧 型芯，必须在顶出机构动作前
表13—3所列公式适用于粉状塑料。对于比容比粉 状塑料大得多的纤维状塑料，加料室高度不能用上述 公式计算。对于纤维状塑料可采用预先压实方法，再 加入型腔；或者几次加料，第一次加料后压实，然后 再加料。
3．压模与压机的关系
模具的结构一定要适应压机的结构和性能。压机的工 作能力、塑件的脱模取出和模具安装必须保证顺利实施。 (1)压机工艺参数校核 常用液压机的型号：45、100、300、500……， 即 为压机最大总压力450 kN、3 000kN……。模压时所需的 压力Ps(kN)，应为此最大总压力p的0．75～0．90倍。
热固性塑料成型的工艺特性
1、流动性
流动性：反映了模压料在一定温度和压力下充满型腔 的能力。
流动性测定方法
工业生产中常用拉西格流动性测试法测定。即，规定 量的模压粉放在圆柱型腔中，施以一定的温度和压力，比 较从小孔中流出轴棒的长度。
细棒长100～130mm的物料，只用来压制无嵌件、厚 度不大而结构简单的塑件；细棒长131～150mm的物料， 用来压制结构不特别复杂的塑件；细棒长15l～180 mm的 物料，流动性好，可用来压制结构复杂、深度较大、嵌件 多的薄壁塑件。
2．加料室设计 加料室作用：存放塑料并使之加热塑化、进入型腔 前的一个腔体。压缩成型模，加料室是型腔开口端的延 续部分。
敞开式压模其型腔就是加料室，而半封闭或封闭式压 模，加料室截面面积等于塑件水平投影面积加挤压边面 积或塑件水平投影面积。当已知成型该塑件所需塑料容 积时，不同加料室的高度H的计算公式，见表13—3。
①加料室的深度，即型腔深度H，由所需的塑8配合，通常取单边间隙 0．025～0．075 mm为宜。配合间隙过小，在高温下极易 咬合；但过大间隙会造成严重溢料。配合长度常取10mm左 右，加料室的入口应有R1．5mm的倒圆。
③除塑件的型腔高度外，加料室深度方向配合长度超过 10mm部分，应设置15’～20’的斜度作为引导。
模具特点：在加料室中设有挤压环，图13—7(a)中的B， 并相应在上下模闭合面上设置承压块即承压面A。加料室 也是型腔的延续，能获得较紧密并高度尺寸较为精确的塑 件。对流动性较差的纤维填充的塑料，必须提高压制时单 位压力。以布片或长纤维为填料的塑料不宜采用此方法成 型。
挤压边、承压面设计：最薄的边缘l3，中小塑件取2～ 4mm，较大塑件取3～5 mm。模具装配时修磨承压面，使 边缘l3处留有间隙0．03～0．05 mm。上模对下模的压机 压力由承压面A接触承受，保护了挤压边的成型零件。承 压面的修磨也同时调节了塑件深度方向尺寸。凸模的导向 与封闭式相同，排气和溢流由挤压边后部的空间承担。
模压的单位压力Pp的选取：可参考表13—4主要由树 脂种类和填料性状决定，粉状填料的塑料模压时Pp值较小， 布、石棉和纤维填料的塑料模压时Pp为前者的2倍左右。 对于高度大又是薄壁的筒形塑件以及不易成型塑件均应取 较大Pp值。此外，物料预热程度好，也可减压。
(2)压模高度和开模行程的校核
模具的高度和所要求的开 模距离必须与压机上下模板之 间的最小距离、最大距离及上 模板的最大行程相适应，如图 13-8。图中h上为上模部分全高， mm；h下为下模部分全高，mm； h凸为凸模压入凹模部分的全高， mm；h 制 为塑件高度，mm；L为 最小开模距离，mm。
③压料柱塞的压力不是直接作用在型腔，而是通过 浇注系统向型腔传递压力，有利于细小嵌件、众多嵌件 和有细长孔的塑件成型。
④型腔在塑料熔体注入前闭合，没有溢边。塑件在模 具深度方向尺寸的精度有提高。 ⑤压注成型要消耗较多的塑料。浇注系统的凝料作废 料处理。 ⑥塑料中的细长或纤维状的填料在压注过程中有取向 排列，使塑件产生各向异性。
二、压注成型
压注成型：又称为传递成型或压铸成型，典型的模具 结构如图13—2。 压注成型工作原理： 在普通液压机上工作时， 油缸推动压机上压板对压 料柱塞加压，压料柱塞将 加料室内已初步塑化的塑 料经浇注系统压入型腔， 然后压力经加料室传递到 整个模具，使分型面闭合 锁紧。注意，为防止分型 面被进入型腔的熔体压力 挤开，要求加料室容料的 水平投影面积必须大于型 腔熔体的投影面积。
压缩成型优点：与注射成型相比，压缩成型生产控制、 使用的设备、模具都比较简单，适用于流动性差的塑料， 宜于成型大型塑料制件，制件的收缩率小，变形较小， 各向异性性能比较均匀。 一般热塑性塑料不采用压缩或压注成型，因加热过程 较长，流动充模后，需冷却固化。压缩成型效率低，特 别是厚壁塑件的产生周期更长。带有侧孔和深孔等形状 复杂塑件难于成型，且常因边厚度的不同影响塑件高度 尺寸的精度。
2、成型温度
模板加热，一方面使物料熔融，提高流动性；另一 方面使活性基因发生交联反应，黏度升高至固化。成型 温度、模压压力和模压时间是压缩成型的重要工艺参数， 见表13—1。
3、收缩率
常用热固性塑料的成型收缩率见表13—2。在实际生 产中，常采用收缩率的平均值。
热固性塑料制品收缩的主要原因
①化学结构的变化。塑件中的聚合物是体型结构，而 原料中树脂为线型结构，密度较小。交联后密度增大，体 积收缩。 ②材料的热收缩。塑料的热膨胀系数比钢材大，故塑 件冷却后的尺寸比模具型腔小。
③热固性塑料中水分及挥发物含量较高，成型时熔体 流动性好，制品的收缩增大。无机填料的塑料收缩率较小， 有机填料的塑料收缩率较大。
4、压缩率
压缩率：指塑件与塑料模压粉两者密度或比容的比值。
压缩率大的塑料不仅模具的加料容腔增大，而且携入 型腔的空气也相应增多，排气量大，热量消耗大，成型 周期长。常用模压粉的压缩率为2～10。 5、预压 预压：将松散或纤维状的热固性塑料模压粉在成型前 用冷压方法制成质量一定、形状规则的密实实体。所压的 预压物又称为压片、锭料或坯料。 预压在专用的模具和液压式预压机上高效地进行。预 压件的形状和尺寸应该与成型模具的加料容腔相配。某 些塑料的预压件在成型前还需经过预热。
压注成型与压缩成型的区别：
①模具的加料室不像压缩成型模具那样是型腔的延伸， 而是由浇注系统与型腔分开，成为单独部分。浇注系统 是塑料熔体从加料室进入型腔的必经通道。 ②塑料在加料室中经过初步加热塑化，在压料柱塞作 用下迅速流经浇注系统时摩擦升温，能快速充入型腔并加 快固化，使压注成型周期比压缩成型周期短，而且塑料表 面与内部固化均匀，塑件性能提高，还有利于壁厚不均匀 和形状复杂的塑件以及厚壁塑件的成型。