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文档简介
1、高分子材料成形工艺压延与压制成形 7.1 压延成形 7.2 压制成形 7.1 压延成形 7.1.1 压延成形设备 7.1.2 压延成形原理 7.1.3 压延成形工艺压延成形是仅用于热塑性聚合物的成形方法,是薄膜和片材主要生产方法压延产品:薄膜、片材、人造革和各种涂层制品等。薄膜制品:农用薄膜、工业包装、室内装饰和各种生活用品等片材制品:地板、软硬唱片基材、传送带、热成形及层压用片材等压延薄膜厚度0.050.3mm范围,片材厚度0.31.0mm范围,制品厚度小于0.05mm或大于1.0mm时一般采用吹塑或挤出等方法压延成形是以压延过程为中心的联动流水作业形式,属于连续操作过程优点:成形速度快、生
2、产效率高、产品精度高、质量好实例:500010000t/a台四辊,薄膜60100(300) m/min,厚度公差10%缺点:设备庞大、辅助设备多、精度要求高、投资较高、维修复杂、制品宽度受压延机辊筒长度的限制等67.1.1 压延成形设备压延成形设备:压延机和辅助设备一、压延机1分类(按辊筒数目分)压延机:双辊、三辊、四辊、五辊甚至六辊双辊压延机即开炼机或辊压机,通常仅用于塑炼、混炼和压片用压延机以三辊和四辊最多,橡胶一般使用三辊,塑料压延多使用四辊压延机辊筒数目:越多,物料受到的压延次数越多,制品厚度可以更薄且更均匀,表面更光滑,生产效率更高,但设备相应更庞大和复杂辊筒排列方式:三角型、直线型
3、、逆L型、斜Z型、L型、正Z型等目前应用最普遍:斜Z型和逆L型斜Z型:物料与辊筒的接触时间短,可防物料过热分解,传动平稳,辊间距调节容易,供料、控制、观察和检修方便,但物料包辊程度低,产品表面光洁度较低,特别适合织物贴合(如PVC人造革等)逆L型:生产时中辊筒受力不大,辊筒挠度小,只要补偿第四辊的挠度即可压延出厚度均匀的制品,且物料包辊程度高,制品表面光洁度高,因此特别适合生产薄而透明的薄膜,是目前PVC薄膜的主要设备8图7.1 几种压延机的辊筒排列方式直线型三辊三角型三辊逆L型四辊斜Z型四辊反L型五辊92压延机结构基本结构:辊筒(最重要部件)、机座、机架、辊距调节装置、传动调速装置、加热冷却
4、装置、润滑装置和轴交叉装置及预应力装置等(1)辊筒压延辊筒:圆柱形和腰鼓形两种辊筒表面硬度:较高(如肖氏6570),多用冷硬铸铁、铸钢或合金钢制成辊筒结构:空心式和钻孔式两种(内部可通蒸汽、过热水或冷水控制表温)10图7.2 压延机的构造1机座2传动装置3辊筒4辊距调节装置5轴交叉调节装置6机架空心式辊筒:筒壁较厚,加热面积较小,传热较慢,辊筒表面温差较大,往往中部温度比两端高,从而制品厚薄不均匀,故较少采用钻孔式辊筒:表面附近沿四周分布钻有直径30mm左右的通孔数十个,它们与中心孔道相通,载热体流道与表面较为接近,传热面积大,传热分布均匀,因此辊筒表面的温度均匀,可有效地提高制品精度和厚薄均
5、匀性,目前多采用12图7.3 辊筒结构压延机规格:常用辊筒长度和直径表示辊筒直径决定压延速度,辊筒长度决定制品宽度辊筒直径:不能无限度地增大,否则分离力过大辊筒长径比:为保证辊筒足够刚度,有一定限制压延软质制品可略大(2.53),压延硬质制品应略小(22.2)压延机直径通常为200900mm,工作面长度为5002700mm辊筒发展趋势:增加辊筒宽度时不增加辊筒直径,甚至采用不等径辊筒14(2)其它部件机座:作用是固定机架,设在机座两侧辊距调节装置:作用是根据制品要求调节各辊间的辊距,通常设粗调和细调两套传动调速装置:作用是为压延辊筒提供动力,调节各辊筒转速及辊筒速比15润滑装置:输油泵、油管、
6、加热器、冷却器、过滤器和油槽等组成作用是润滑辊筒轴承,减小辊筒磨损,并保证辊筒平稳和自由地运行轴交叉装置及预应力装置:克服和补偿辊筒受到压延反作用力产生的弯曲及弹性变形,减弱或克服薄膜横向厚度不均的问题16二、辅助设备辅助设备:前供料设备和后辅助设备压延前供料设备:通常有计量装置、高速混合机(或捏和机)、密炼机、双辊机(或行星螺杆挤出机、布斯共捏和机)、金属检测装置和物料输送带等压延后辅助设备:通常引离辊、轧花、冷却、测厚、切割和卷取等装置171引离辊作用:从压延机辊筒上均匀而无皱折地剥离已成形的薄膜,同时进行一定拉伸,然后传递给轧花装置结构:引离辊筒中间通蒸汽加热以防薄膜引离时发生冷牵伸和增
7、塑剂在引离辊上析出位置:引离辊离压延机辊筒距离应尽量近以减小制品离开压延机辊筒时的收缩,一般距最后压延辊筒的距离约70150mm182轧花装置作用:制品表面轧上花纹或者采用平光辊压光以提高制品表面光亮度结构:包括刻有花纹的轧花钢辊和橡胶辊,内腔均通水冷却橡胶辊为主动辊,轧花钢辊为从动辊193冷却装置制品经过剥离辊和压花装置后需要冷却装置进行专门冷却才能定形冷却方式:一般采取逐级冷却方式对制品进行冷却组成:48只冷却辊筒组成,一般采用两段控制,应控制恰当以防对制品产生冷拉伸204测厚装置检测方式:机械接触式、放射线同位素法和电感应法等放射线同位素测厚仪应用最多,可测厚度0.102.10mm,精度
8、0.005mm其他装置:切割装置、卷取装置、检验装置及压延人造革时使用的烘布辊筒、预热辊筒、贴合装置等217.1.2 压延成形原理压延成形过程:物料在压延机辊筒的挤压作用下产生粘性流动形变的过程一、物料在嵌住区的压力分布钳住区:物料从进入滚筒间隙(始钳点a)到离开辊筒间隙(终钳点d)之间的区域中心钳住点c:两辊筒横截面圆心连线中点最大压力钳住点:钳住区压力最大处b点22 轴方向:辊筒对物料的压力在各处都是相同 轴方向:不同位置处压力不同, 轴方向压力方程式:式中, 为物料压力, 为物料黏度, 为辊筒表面线速度, 为两辊筒间隙 的一半, 为辊筒半径, 为横坐标 的函数, (无因次变量), 为终嵌
9、点处 = 的 值, (无因次变量, 为单位辊筒宽度上的体积流率) 式中 为 和 的复杂函数,有两个根即压力为零的a点和d点最大压力嵌住点 值为- ,最大压力钳住点b压力 2526二、物料在钳住区的流速分布钳住区:物料受辊筒摩擦和压力双重作用而流动 轴和 轴方向:流动均存在变化,即 轴和 轴两方向均存在流速分布钳住区任一 位置处物料流速 沿 轴方向速度分布 式中 为辊筒线速度, 为嵌住区 位置处辊筒表面到轴的距离, 为嵌住区 位置处某点的 坐标值, 、 为无因次变量27abcdvX图7.6 物料在辊筒嵌住区的速度分布结论:物料在点b和点d处的速度都等于辊筒表面的线速度,且延y轴方向的速度分布呈直
10、线。28三、物料在钳住区的剪切形变分析对 求偏导数并将代入 ,即求得嵌住区料流剪切速率:对于牛顿流体型物料, ,嵌住区料流剪切应力:29图7.7 辊筒间熔体物料中剪应力和剪切速率的分布及物料剪切形变示意图(a)(b)XXabcdabcd辊筒表面30结论: 轴方向: 和 均呈线性分布,钳住区中性面(即 /2处) 和 都为零,辊筒表面处的 和 数值最大钳住区最大压力点b处(即 = )和终钳住点d处(即 = ) 和 恒为零 轴方向: 和 变化31四、压延效应压延效应:制品在纵横方向性能差异原因:高分子链或针状、片状填料粒子沿压延方向取向排列的结果各向同性制品:应尽可能地予以消除或控制压延效应在适宜程
11、度各向异性制品:生产中则可采用措施来促进压延效应32 压延成形工艺压延用塑料品种:PVC(量最大)、PE、PP、改性PS和ABS等主要压延产品:薄膜、片材和人造革,软PVC薄膜、硬PVC片材和发泡PVC人造革产量最大一、压延成形工艺过程压延成形工艺过程:供料阶段(包括物料配制、混合、塑化和供料等工序)和压延阶段(包括压延、牵引、刻花、冷却定形、输送及卷绕或切割等工序) 两个阶段3334图7.9 软质聚氯乙烯薄膜压延生产流程示意图1树脂料仓;2电磁振动加料器;3称量器;4高速热混合器;5高速冷混合器;6挤出塑化机;7运输带;8双辊开炼机;9运输带;10金属探测器;11四辊压延机;12牵引辊;13
12、托辊;14冷却辊;15测厚仪;16传送带;17张力装置;18中心卷取机1软质聚氯乙烯薄膜压延工艺片材和薄膜的生产工艺流程基本相同,一般以0.3mm为分界线,薄者为薄膜,厚者为片材2聚氯乙烯人造革生产工艺PVC人造革是人造革的主要品种,生产方法主要有涂覆法和压延法等人造革压延法流程:贴合工序前的各个工序和薄膜压延生产流程相同直接贴合法:压延机压成薄膜后与预热布基通过压延机辊筒进行贴合,再经轧花、冷却、切片和卷取等工序即得分步层合法:压延薄膜成形成卷后膜与布基在专门的贴合生产线上进行贴合贴合操作方法:擦胶法和贴胶法两种擦胶法:两贴合辊之间存在一定速比(送塑料薄膜的辊速通常要大40%左右)贴胶法:内
13、贴法和外贴法两种实施方式内贴法:指压延薄膜与基布不是在压延机辊筒之间贴合,而是在压延机一辊筒边另装上一贴合辊,通过贴合辊与压延辊之间适当压力进行贴合外贴法:压延薄膜引离压延机辊筒后在牵引辊之前设置一组专门的贴合辊将薄膜与基布进行贴合37图7.10 四辊压延机生产人造革示意图(a)擦胶法 (b)内贴法 (c)外贴法38二、压延成形工艺因素塑料压延成形工艺因素:物料因素(包括物料配方、混合与塑化)和压延因素(包括辊温、辊速、辊速比、辊间距、冷却定形等)1物料因素(1)物料组成和配方聚合物树脂牌号的选择应兼顾制品性能和成形工艺性分子量较高和分子量分布较窄,利于提高力学性能、热稳定性和表面均匀性,但需
14、采用较高压延温度且对生产薄制品不利树脂灰分、水分和挥发分会影响薄膜透明度和质量增塑剂含量越高,物料黏度越低,成形工艺性能越好选用合适润滑剂可克服稳定剂析出物料表面出现薄膜生产粘辊的问题39(2)物料的混合与塑化物料各组分应充分混合分散和塑化均匀(分散不匀会导致制品出现鱼眼、挠曲性降低等缺陷,塑化不匀会使制品出现斑痕)塑化温度不宜过高,时间不宜过长,否则增塑剂可能过多挥发并易引起聚合物分解塑炼温度过低会出现塑化不均问题或出现物料不粘辊而无法压延的现象PVC塑炼温度视具体配方,一般150180402压延因素(1)辊温物料热量主要来源:辊筒加热装置供给和摩擦生热确定压延辊温:同时考虑物料配方和辊速两
15、方面的影响辊温过高则料温过高,物料发粘包辊、无法压延辊温过低,则制品表面粗糙、不透明、有气泡和孔洞塑性物料有粘附高温和高转速辊筒的趋向,因此四辊压延机辊温应控制为 , 是利于薄膜引离而不会包辊(各辊间温差控制510范围)41(2)辊速与速比适宜辊速主要由物料和制品厚度决定,硬质通常比软质低辊速比:压延机相邻两辊筒间的线速度之比辊速比作用:使压延物在压延辊筒间能顺利转移;利于物料进一步剪切塑化;取得一定延伸和取向作用而逐渐变薄辊速比确定:过大会出现包辊现象,过小则软质制品不易吸辊以致空气极易夹入而出现气泡,硬质制品会出现脱壳现象,造成塑化不良和质量下降四辊压延机: ,速比11.051.25三辊压
16、延机:上中辊速比一般11.05,中下辊一般等速而仅起熨平作用42(3)辊距与辊间间隙存料辊距调节考虑:适应制品厚度要求和调节辊间间隙存料量辊距设计:沿物料前进方向各组辊筒间距应逐渐减小(即逐步提高对物料挤压力以提高制品密实度、赶走气泡和进一步塑化物料),最后辊距应控制与产品厚度大致相同(但考虑后续工序牵引和轧花等应留余量)辊间间隙存料作用:保证压延过程的压延压力稳定;储备与补充物料;进一步完善塑化与混合分散存料过多,薄膜表面会产生粗糙和云斑现象,并易产生气泡,硬质片材还会因存料表面冷却过度而在表面出现冷斑和质量不匀的问题存料过少,常会因压延压力不足和波动而造成制品表面毛糙无光,硬片还会出现菱形
17、孔洞,严重时造成制品边缘缺损存料形状:应呈铅笔状并保持旋转运动状态,料温和辊温太低或辊间距调节不当会出现存料旋转不佳而导致产品横向厚度不匀,薄膜有气泡、硬片有冷疤等问题44(4)引离、冷却定形和卷取经引离辊、轧花辊、冷却辊和卷取辊而成为制品,后道辊速应比前道辊速逐次增大以使压延产品产生必要的张紧度压延辊与引离辊间速比较大,一般11.101.35,作用是产生一定延伸和取向需要注意:制品冷却后应避免延伸,否则会造成制品内应力,收缩率增加,薄膜不易展平,片材易翘曲辊的冷却流道结构应保证冷却辊表面温度各处均匀,否则会因冷却不匀导致收缩率不一致,薄膜成卷后起皱或摊不平,片材产生单边翘曲制品在卷取时应冷却
18、至2025左右冷却不足,薄膜会发粘,成卷后起皱或摊不平,收缩率也大冷却过度,辊筒表面会因温度过低而凝结水珠,制品沾上水珠后会在贮存期发霉或起霜(潮湿夏季尤应注意)46三、压延成形工艺问题1制品厚度不匀问题导致原因:辊筒的弹性弯曲变形和辊筒表面的轴向温差辊筒的弹性变形辊筒受到分离力:弹性变形值在辊筒中部最大,两端逐渐减小 为分离力, 为辊筒轴向工作面宽度, 为始钳住点处的物料厚度(即辊间存料厚度), 为两辊筒间隙规律:压延辊筒转速越高、制品越薄、料幅越宽,辊筒分离力越大;提高压延辊温,降低物料黏度或减少存料量,辊筒分离力减少设备措施:中高度法 (或称凹凸系数法)、辊筒轴交叉法或预应力法等48图7
19、.11 压延机辊筒挠度补偿方法(a)辊筒凹凸系数法(即中高度法)(b)辊筒的轴交叉原理图(c)辊筒的预弯曲装置 1凸形辊筒2凹形辊筒3三辊压延机的辊筒挠度及其凹凸系数配置辊筒温度的不均匀性润滑油带走热量和辊筒向机架传热,压延机辊筒两端的温度常比中间低工艺措施:红外线或其它方法在温度低的部位进行补偿加热,或者在辊筒近中部区域两边采用风管冷却保证压延制品横向厚度均匀的关键:中高度法、轴交叉法和预应力法装置502压延效应问题辊速与速比增加,压延效应提高料温提高,有利于解取向,压延效应降低辊距减小,制品厚度小,则物料受到的剪切作用增大,相应的压延效应提高存料量增加,压延效应增加物料中针状或片状配合剂容
20、易产生较大的取向效应(解决办法是少用或不用形状对称性差的配合剂) 7.2 压制成形 7.2.1 压制成形设备 7.2.2 模压成形 7.2.3 层压成形(制品形式)类型:模压成形和层压成形(是否发生物态变化)类型:普通压制成形和粉末压制成形粉末压制成形:采用粉末物料成形,成形过程粉末始终保持固态,坯件需后续烧结普通压制成形:成形过程中物料(普通模压成形)或部分物料(层压成形的黏接料)将物态变化,成形过程往往既涉及物理问题又涉及化学反应537.2.1 压制成形设备核心设备是压机,模压成形需采用模具,有些还需辅助设备一、压机类型(按传动方式)压机:液压机和机械式压机,液压机(多为油压机)最广液压机
21、:通用液压机和多层液压机等1通用液压机(机架特点)类型:柱式液压机和框式液压机(工作油缸位置)类型:下压式和上压式54图7.12 上压式液压机和多层液压机结构示意图1主油缸 2主油缸柱塞 3上梁 4支柱 5活动板 6上模板 7阳模 8阴模 9下模板10机台 11顶出缸柱塞 12顶出油缸 13机座 14分层活动板 15层压塑料(a)上压式液压机(b)多层液压机操作方式:手动、半自动和自动规格:450kN、630kN、1000kN、1600kN、2500kN、3000kN和5000kN等上压式液压机:下压板固定,工作油缸设在液压机的上方,上压板升降完成模具启闭下压式液压机:上压板固定,工作油缸设在
22、液压机的下方,下压板上行实现模具启闭562多层液压机多层液压机:可同时成形三层至几十层不等的板坯,生产效率高产品:层压板、硬质PVC板材和发泡制品等规格:10MN、15MN、20MN、25MN和30MN等57压机主要参数:公称力、柱塞直径、压板尺寸和工作行程压机规格一般采用公称力表示,公称力:二、压机参数587.2.2 模压成形模压成形:热固性塑料和橡胶制品的重要成形工艺;热塑性塑料仅对某些熔体黏度较大的物料或成形较大平面的制品时才采用热固性塑性的模压成形常称压缩模塑,橡胶制品的模压成形常称模型硫化物料:粉状、粒状、片状、块状、碎屑状或纤维状聚合物(或预聚物)优点:工艺较成熟,设备和模具较简单
23、,制品内应力小,尺寸稳定性较好缺点:生产周期长,生产效率低,间歇操作,难以实现生产自动化59一、模压成形模具模压模具分类方法多种,仅从两种常用方法介绍1按是否固装在液压机上分类模压成形模具类型:移动式、固定式和半固定式(1)移动式模具特征:机外装卸,本身不带有加热装置,也不固定在压机的压板上操作:装料、闭模、开模均是将模具从压机取出后进行特点:结构简单,造价低,但生产效率低,操作强度大,适于小批量生产60(2)固定式模具特征:机内装卸,固装在压机的压板上,本身有加热装置操作:整个成形过程(包括开模、加料、闭模、压制及塑件脱模等)均在压机上特点:使用方便,生产效率高,操作强度小,适于产量大、尺寸
24、大塑件生产,但造价较高61(3)半固定式模具特征:阴模做成可移动式,而阳模固定在压机上;或者相反操作:制件压制完毕后阴模被拉至压机外的侧顶出工作台上顶出制件特点:适于成形带螺纹、有侧孔或嵌件多的塑件622根据上下模闭合形式分类主要类型:溢料式、不溢料式和半溢料式(1)溢料式压模(敞开式压模)特征:型腔本身即是加料室,型腔高度基本是制品高度操作:压制时每次用料量不求十分准确,但须稍过量特点:制品密度小,力学性能差,制品厚度和强度难于一致,浪费原料;但结构简单,成本低,寿命长,安装嵌件和脱模都较方便应用:适合压制对强度和精度要求不高的扁平状或近于碟状的小型制品63图7.13溢式塑模示意图1上模板2
25、组合式阳模3导合柱4阴模5气口6下模板7脱模杆8制品9溢料缝图7.14封闭式压模示意图1阳模2阴模3制品4脱模杆5定位下模板64(2)不溢料式压模(封闭式压模)特征:加料室是型腔的延续部分,加料室截面形状即是制品顶端截面形状特点:制品密度较高,力学性能好,制品精度高,飞边小且易去除,但不利于排除型腔中气体,加料量须精确,凹凸模磨损较大应用:适于流动性差或压缩率较大的塑料65(3)半溢料式压模(半封闭式压模)特征:兼具溢料式和不溢料式特征,溢料只能从阳模上开设的溢料槽中溢出或者在阴模进口处开设向外的斜面(按结合方式不同)半溢料式压模:无支撑面与有支撑面两种无支撑面:阴模在A段以上略向外倾斜(锥度
26、约为3),阴阳模间形成溢料槽,A段长度一般1.53.0mm,用料量可略过量而不必十分准确,制品尺寸准确,质量均匀密实,制造成本及操作要求均较不溢式模具低有支撑面:除设有装料室外,与溢式塑模很相似,有支撑面的半溢式压模可压制压缩率较大的塑料(根据加料室形式)模压成形模具:单腔式和多腔式66图7.16有支撑面半溢式塑模示意图1阳模2制品3阴模4溢料槽5支撑面B装料室图7.15无支撑面半溢式压模图1阳模2溢料槽3制品4阴模A平直段67二、模压成形原理68三、模压成形工艺1模压成形工艺过程工艺过程:物料准备、成形和制品后处理69(1)物料准备成形物料准备主要是对物料进行预压和预热预压:堆砌密度较低、压
27、缩率大的物料成形前常需专用锭片机预压成锭片或坯件,锭片或坯件以能整数地紧凑加入模腔为最好作用:加料室容积可相对较小,减小模具尺寸;可避免加料时粉尘飞扬,改善车间环境;可提高加料准确性,降低因加料量不准确而造成制品报废;预压后物料密实,传热速度提高,利于预热时间和热压成形时间缩短模压前物料通常预热以提高制品质量和改善模压性能70(2)成形成形操作过程(间歇式):加料、闭模、排气、固化、脱模和清理模具等有嵌件制品:加料前嵌件应安放到模具内加料加料方法:重量法、容量法和计数法加料量准确:直接影响制品密度和尺寸精度甚至关系制品是否合格闭模闭合时应先快后慢,而接触物料时应降低闭模速度以免模具碰击损坏型腔
28、或模具中嵌件移位且利于模腔中空气排出排气作用:缩短固化时间,避免制品内部出现分层和气泡现象提高制品物理力学性能要求:排气过早或过迟都不行通常排气13次,每次排气时间在20s以内72固化固化要求:以充分固化为终点,或者固化到能够完整地脱模时停止模内固化而脱模取出制品模内固化时间:一般30s至数分钟,多数不超过30min脱模通常靠顶出杆完成脱模模具吹洗脱模后通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面,固着物较紧可用铜刀或铜刷清理甚至需要用抛光剂拭刷等74(3)制品后处理生产常见后处理:涂漆烘烤与热处理涂漆原因:模压制品去毛边和机械加工后被破坏的表面不美观且会因吸湿而电绝缘性能下降和使制品使用时尺寸变化方法
29、:前要对制品表面进行净化处理,然后用浸涂或刷涂的方法上漆热处理(后烘处理):将制品置于适当温度加热一段时间,然后随加热装置一起缓慢冷却至室温热处理方式:一次升温和分段升温(阶梯式升温)两种热处理温度:一般应比成形温度高l050752模压成形工艺条件工艺因素:模压温度、压力和时间(1)模压温度模压温度:模压成形时设定的模具温度,影响物料熔融、流动充模和固化进程模压温度应适中:保证充模完整是首要,其次尽量缩短成形周期模压温度过高:固化速率太快,导致充模不全可能引起色料变色、有机填料分解等,制品表面暗淡物料内外层温度均匀性差导致固化速度差异,制品出现内应力,并且外层迅速固化而内层低分子副产物难以排出
30、,内层固化完全时外层可能较大热降解模压温度过低:物料流动性差也会引起充模不全固化速度过慢,难以充分固化,制品强度低、无光泽,甚至因表层固化不完全而承受不住内部低分子物挥发的压力,脱模后制品表面可能出现肿胀通常成形厚度较大制品时宜采用较低模温,而预热物料可选用较高的模温78(2)模压压力模压压力:成形时压机作用于模腔内物料的压力模压压力作用:促使物料流动充满模具型腔;增大制品密实度,提高制品内在质量;克服副产物及挥发分的压力,避免制品出现肿胀、脱层等缺陷;使模具闭合紧密,从而使制品具有固定的形状尺寸,防止变形等模压压力通过控制压机主油缸油压Pg获得: (D 主油缸活塞直径,Am受压方向型腔投影面
31、积)模压压力因素:物料种类、模压温度、制品形状及物料是否预热等物料流动性越小、固化速度越快及压缩率越大时,所需的模压压力应越大模温高、制品形状复杂、深度大、壁薄和面积大时模压压力应越大模压压力增大,物料流动性增大,成形收缩率降低,制品更紧密,性能提高过大,模具寿命降低,功耗和制品内应力增大过小,不足以克服低分子物汽化引起的膨胀,出现肿胀、脱层等缺陷81(3)模压时间模压时间:从模具完全闭合到模具开启为止物料在模腔内受热固化的时间影响因素:物料固化速度、制品形状、壁厚、模压温度和模压压力及是否预热和预压等,模压温度、制品厚度和预热条件影响最显著模压温度升高,固化速度加快,模压时间减少模压温度一定
32、时,厚度越大,模压时间越长物料预热可缩短模压时间82图7.20 酚醛塑料制品厚度与模压 温度和模压时间的关系模压时间是决定制品质量的关键因素(模压温度及压力一定)模压时间过短,制品未固化完全,则制品力学性能差、外观缺乏光泽、易翘曲变形与肿胀模压时间过长,则成形周期过长,能耗增加,而且因过度交联而导致制品综合性能下降,制品表面发暗、起泡和出现裂纹等84四、传递模塑传递模塑(传递成形或注压成形)优点:克服模压成形局限,能生产外形复杂、薄壁或壁厚度变化很大、带有精细嵌件和尺寸精度要求高的制品成形过程:模具上部的加料室内加热熔化压塑物料或预压锭料,然后施加压力将熔化物料注入模具下部的闭合热模腔内,固化
33、后开启模具得制品与压缩模塑区别:传递模塑模具由上部加料室与下部成形模腔两部分组成与注射成形区别:传递模塑物料是在模具上部加料室进行熔融传递模塑物料:适用于模压成形的热固性塑料原则上都行传递模塑缺点:模具结构复杂,工艺条件与控制较严格,操作技术高,物料浪费较大861传递模塑类型类型:活板式、罐式、柱塞式和螺杆式活板式:原始形式,模具与模压模具大致相同,只是阴模腔中放入隔板(即活板),使板上部分为加料室,板下部分为成形腔活板式仅适用于形状简单的小型制品,且只能手工操作,很少采用螺杆式:与注射成形很相近,目前为热固性塑料注射成形所取代传递模塑生产中现多为罐式和柱塞式87123456789(a)(b)
34、(c)图7.21 罐式传递模塑的塑模结构和操作过程(a)模具打开,树脂放在传递罐中 (b)柱塞施压使熔融树脂通过浇道进入模腔(c)模具打开,浇道料脱离制品,制品由顶出杆顶出1传递柱塞 2传递罐 3流道 4型腔 5注道残料顶销6余料 7浇道赘物 8顶出杆 9制品88123546(a)(b)(c)图7.22 柱塞式传递模塑的塑模结构和操作过程(a)预成形物料预热 (b)成形 (c)顶出制品1预型物 2流道 3型腔 4柱塞 5制品 6顶出杆89(1)罐式传递模塑模具加料室的截面积应大于制品和浇道在平行分模面上投影面积10%以上模塑料的一次加料量应略大于制品和浇道固化物的总质量罐式传递模塑既可用移动式
35、模具,也可用固定式模具90(2)柱塞式传递模塑柱塞式一般都用固定式模具,模具安装在专用双油缸传递成形机上,一个油缸用于合紧模具,另一个用于柱塞对熔融料施压柱塞式特点:能耗和物料损耗都较小;可用于流动性较差的成形物料(熔融料不必通过狭小通道即可注入成形腔)912传递模塑工艺条件主要工艺参数:注压温度、压力和时间确定工艺参数考虑的因素与模压成形相似,但有不同之处(1)注压温度注压温度一般低于模压温度(传递模塑注入形腔过程有剪切生热)模具各部分温度分别控制:加料室比成形腔低1520(以免早期固化);压柱温度可更低(以防止从压柱和加料室内壁间隙溢料)92(2)注压压力注压压力:施加在加料室内物料的压力
36、传递模塑注压压力通常比模压压力高以克服浇道阻力注压压力过大,熔料进入形腔后会冲断细小型芯和嵌件或使之严重变形注压压力通常是模压压力1.53.5倍,一般6080MPa,注压压力应能使熔料1015s内充满型腔固化速率大的物料应选用高压高速注压为好柱塞式传递模塑因无注料浇口,注压压力可比罐式传递模塑低10%20%93(3)注压时间注压时间:从压柱开始对加料室内物料施压直至模具开启的时间注压时间一般比模压缩短20%30%(熔料进入形腔的温度已到临界状态,温度均一性远比模压高)94 层压成形层压成形多用于增强热固性塑料层压制品工艺过程:浸渍、压制和后加工热固性树脂:酚醛、环氧、有机硅、不饱和聚酯呋喃和环
37、氧-酚醛树脂等骨架材料:棉布、绝缘纸、玻璃纤维布、合成纤维布、石棉布等制品用途:电器、电机等绝缘材料(如印刷线路板)95图7.23 层压成形工艺流程图96一、浸渍浸渍上胶是关键工艺,主要包括树脂溶液的配制、浸渍和干燥等工序1树脂溶液配制浸渍前首先将树脂按需配制成一定浓度的胶液(一般30左右)浓度或黏度过大不易渗入增强材料,过小则浸渍量不够972浸渍浸渍要求:树脂溶液均匀涂布并尽可能渗透到增强材料内部以便充满纤维间隙,浸渍片材达到规定含胶量(一般30%55%)浸渍前增强材料要进行适当表面处理和干燥以改善胶液湿润性浸渍设备:立式或卧式浸渍上胶机上进行上胶量影响因素:胶液浓度和黏度、接触时间及挤压辊
38、的间隙983干燥干燥要求:上胶后马上进入烘箱进行干燥以除去溶剂、水分及其他挥发物,同时使树脂化学反应到B阶段干燥工艺:干燥箱各段的温度和附胶材料通过干燥箱的速度附胶片材主要质量指标:挥发物含量、不溶性树脂含量和干燥度等99二、压制层压主要制品:板材、管材或棒材及模型制品,压制工艺有所不同1层压板材的压制压制成形过程:裁剪、叠合、进模、热压和脱模等叠合本组合顺序:铁板衬纸(50100张)单面钢板板坯双面钢板板坯双面钢板板坯单面钢板衬纸铁板叠合本厚度不得超过两热板间的距离,放衬纸目的是使制品均匀受热受压100图7.24 层压工艺温度曲线示意图1预热阶段 2中间保温阶段 3升温阶段4热保压阶段 5冷
39、却阶段热压过程温度和压力控制分五个阶段预热阶段:板坯温度从室温升至树脂开始交联反应的温度,施加全压的1/31/2,一般45MPa间,压力过高则胶液将大量流失中间保温阶段:树脂在较低反应速度下进行交联固化直至溢料不能拉成丝为止升温阶段:温度和压力升至最高,因树脂流动性已下降,高温高压不会造成胶液流失,却能加快交联反应热压保温阶段:保持规定压力温度下(910MPa,160170)使树脂充分固化冷却阶段:保持一定压力逐渐降温冷却(保压可避免制品表面起泡和翘曲变形),板材冷到50以下即可卸压脱模压制时间:树脂类型、固化特性和制品厚度决定总压制时间=预热时间叠合厚度固化速度+冷压时间1032管材、棒状的压制卷管工艺过程:先在管芯上涂脱模剂后包上一段附胶片材作底片,然后放在两个支承辊间并放下上辊筒将管芯压紧,将绕在胶布卷上的附胶片材与管芯上底片一端搭接,随后卷绕,来自胶布卷的附胶片材经已加热的前支承辊受热变粘后卷绕到管芯上,卷绕到规定厚度时割断胶布,管坯连同管芯一起取下,送炉内充分固化后室温自然冷却,最后退下管芯即得卷绕管材104图7.25 卷管工艺示意图1上辊筒 2,3支承辊 4管芯 5导向辊 6张力辊 7胶布卷辊 8
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