塑料成型工艺与模具设计第章3

1普通高等教育“十二五”规划教材

杨永顺主编

塑料成型工艺与模具设计第20章特殊塑料成型工艺2主要内容1.层压成型32.铸塑成型3.旋转成型4.烧结成型5.缠绕成型6.喷射成型7.流涎成型420.1层压成型5定义：用涂有树脂的基体片材（基材）按一定数量叠合在一起，经过加热、加压使之成为层合板、层合管或层合棒等的加工方法。优点：层压制品综合了树脂和基材两者的性能，强度高、质量轻、不易受潮。基材：玻璃纤维织物、合成纤维织物、麻纤维织物纸张、棉布、石棉、碳纤维、硼纤维和陶瓷纤维等。简介6树脂：酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氨基树酯或不饱和聚酯等。要求：树脂与基材间具有良好的粘附和湿润能力，两者都有良好的物理力学性能和工艺性能。分类：根据成型压力大小，分为

高压成型（压力大于7MPa，

通常采用10～30MPa）

低压成型（压力通常小于5MPa）简介71．基体片材制备20.1.1高压成型基材的制备包括基材表面处理、涂敷树脂、烘干等，是保证层压制品质量的关键。（1）基材表面处理方法：洗涤法、热处理法和化学处理法等目的：清除基材中的浆料或对基体材料进行偶联处理，以利于树脂的湿润和粘附。（2）涂敷树脂方法：浸渍或涂拭要求：涂敷均匀、无杂质，树脂含量和硬化程度符合规定要求。81．基体片材制备20.1.1高压成型（3）烘干目的：除去涂敷树脂过程中附着在基体材料上的水分或溶剂。常用设备：有卧式浸渍烘干机和立式浸渍烘干机。9板材层压成型一般在层压机或者液压机上进行，主要工艺过程如下：（1）叠料

将涂有树脂的基体片材裁剪成一定尺寸，并按一定的顺序叠合成一定厚度。为了改善层压板材的表观质量，可以在叠料两面分别叠上2～4张树脂含量较多的表面专用片材，并在表面涂上脱模剂（如硬脂酸锌等）。（2）装机热压将叠装好的层压单元推入层压设备的工作空间，然后启动设备进行热压成型。2．板材层压成型20.1.1高压成型10（3）出机脱模 层压制品温度降到60℃时，撤除压力，从层压设备中推出层压单元，并从层压模中脱取制品。（4）切边

对层压制品脱模之后带有的毛边予以切除。（5）后烘 如果层压制品脱模后存在硬化程度不足（欠熟）现象时，可进行后烘处理，即对制品再次进行加热保温，促使其进一步硬化。对于硬化速度很慢的环氧酚醛层压板，后烘是必不可少的工序。20.1.1高压成型2．板材层压成型11成型工艺：：基材浸渍树树脂干燥后后，卷于加加热的管上上；然后放放到模具中中，通过压压力机压制制，得到层层压管制品品。3．管材的高高压成型20.1.1高压成型12接触法，又又称为涂敷敷法、裱糊糊法或手糊糊法。1．常用方法法20.1.2低压成型在涂有脱模模剂的模具具上将片材材和树脂连连铺带涂一一层层贴合合，每贴一一层，都应应将其中空空气排出；；当铺到预定定厚度时，，进行低压压硬化处理理，待树脂脂硬化到要要求程度之之后，进行行适当修整整便可得到到制品。2．工艺过程1320.1.2低压成型4．用途可以生产大大型层压制制品，不需需大型压力力设备。制品外观质质量和强度度比高压成成型差。3．特点不饱和聚酯酯树脂、环环氧树脂等等；在固化时产产生挥发性性副产物的的树脂；固化温度在在常温或加加热状态下下的成型。。1420.2铸塑成型15概念：在模具中加加入液态成成型材料，，经加热，，在催化剂的的作用下固固化成型的的方法。液态原料：：聚合物溶液液、单体经初聚聚或缩聚而而成的浆料料、单体与聚合合物形成的的混合溶液液。基本概念16优点：铸塑成型使使用设备简简单，成型仅需常常压或低压压，对模具强度度要求很低低，常以金金属、玻璃璃等作为模模具材料，，生产投资小小，适于成型各各种尺寸的的塑料制品品。缺点：成型周期长长、生产效率低低、制品尺寸精精度较差。。分类：静态浇铸、、离心浇铸。基本概念17将液态原料料浇入静置置的模具，，使其完成成聚合或交交联反应并并按模腔形形状和尺寸寸固化成为为塑料制品品的方法。。图20-11－夹紧装置置2－玻璃板20.2.1静态浇注成成型1．概念18生产聚己内内酰胺、聚聚甲基苯烯烯酸甲酯、、环氧树脂脂、聚苯乙乙烯、酚醛醛、有机硅硅、不饱和和聚酯等塑塑料型材和和和制品。。20.2.1静态浇注成成型1．用途(1)液态原料配配制由双A型环氧树酯酯和硬化剂剂及填料通通过交联反反应固化为为制品。配制方法：：首先按照模模腔容积称称取一定量量的环氧树树脂与干燥燥后的填料料混合并加加热到80℃左右，然后后再添加除除去硬化剂剂之外的其其他各种组组分，并进进行均匀混混合和自然然冷却。2．典型工艺过过程1920.2.1静态浇注成成型2．典型工艺过过程（2）成型准备备包括清洗模模具涂拭脱模剂剂安放嵌件预热模具等等（3）浇铸成型型概念：浇铸成型型指将液态态原料浇入入模腔，并并使其通过过聚合或交交联反应固固化成为制制品的过程程。模具材料：根据塑料品品种、制品品质量及生生产批量大大小，可采采用铸铁、、钢材、铝铝合金、型型砂、硅橡橡胶、塑料料、玻璃，，甚至水泥泥和石膏等等材料制模模。20（3）浇铸成型型操作方法：将液态原料料中添加硬硬化剂后，，通过浇口口浇入已经经涂拭脱模模剂的模腔腔，可在模模腔内通过过交联反应应固化。工艺要求：如果在固化化过程中采采取加热和和保温措施施，应注意意升温速度度不宜过快快，保温温温度不宜过过高，否则则容易引起起某些硬化化剂挥发造造成损失，，或因原料料中空气、、水分、低低分子物质质逸出太快快导致制品品起泡。2．典型型工工艺艺过过程程20.2.1静态态浇浇注注成成型型21（4）后后处处理理目的的：消消除除制制品品中中的的残残余余应应力力。。环氧树脂脂制品脱模后可可以不用用后处理理。聚己内酰酰胺的后处理理工艺：：将脱模后后的制品品置于150～160℃℃的机油中中保温2h，与油一一起冷却却至室温温后放入入水中煮煮沸24h，然后再再缓冷到到室温。。聚甲基丙丙烯酸甲甲酯的后处理理工艺：：制品脱模模后置于于70～80℃下保温3～4h。2．典型工艺艺过程20.2.1静态浇注注成型22将液态原原料浇入入旋转运运动的模模具中，，利用离离心力迫迫使液态态原料充充满旋转转体模腔腔并固化化成为制制品。20.2.2离心浇注注成型1．原理1）制品的的精度和和力学性性能较好好。2）残余内内应力较较大。3）离心浇浇铸工艺艺比较复复杂。4）设备投投资较高高，模具具一般使使用钢材材。5）可以成成型大型型厚壁或或薄壁制制品，不不宜成型型形状复复杂的制制品。2．特点2320.2.2离心浇铸铸成型4.所用设备备立式设备备：成型型轴向尺尺寸大的的制品。。卧式设备备：成型型径向尺尺寸比较较大的制制品。生产轴套套、齿轮轮坯、滑滑轮、转转子以及及管材等等旋转体体制品。。适于粘度度比较小小、热稳稳定性比比较好的的热塑性性塑料，，如聚酰酰胺、聚聚乙烯、、增塑聚聚氯乙烯烯等。可以利用用短切玻玻璃纤维维增强聚聚酯成型型塑料管管材。3．用途2420.3搪瓷和浸浸涂成型型25将塑料糊糊浇入预预热的凹凹模型腔腔中，使使其在型型腔表面面上附着着一层膜膜状凝胶胶，再将将凝胶连连同型腔腔一起进进行热处处理，便便可获得得制品。。2.用途：采用聚氯氯乙烯塑塑料成型型中空塑塑料制品品。用于加工工玩具（（人物、、动物等等）和电电器制品品等。3.组成：聚合物和和分散剂剂、稀释释剂、胶胶凝剂、、稳定剂剂、填充充剂、表表面活性性剂等。。20.3.1搪瓷1．原理261)将凹模型型腔预热热到130℃℃。2）将配好好且经过过脱泡的的塑料糊糊浇入凹凹模型腔腔，并使使整个型型腔内壁壁均为糊糊料湿润润，塑料料糊灌满满型腔后后应停留留一段时时间（约约15～30s；厚制制品可可适当当延长长），，待型型腔表表壁上上形成成一层层膜状状凝胶胶后，，将剩剩余的的塑料料糊倒倒出。。成型厚厚度较较大的的制品品时，，需要要塑料料糊多多次进进行浇浇铸，，每一一次操操作可可获得得1～2mm厚度凝凝胶。。20.3.1搪瓷4．工艺艺过程程273)将凹模模及形形成的的凝胶胶一起起加热热并保保温（（即热热处理理），，促使使附着着在型型腔表表壁上上的凝凝胶发发生“胶凝”和“熔结”两种物物理变变化，，以保保证脱脱模后后的制制品具具有良良好力力学强强度。。20.3.1搪瓷4．工艺艺过程程“胶凝”指聚合合物不不断吸吸收分分散剂剂并同同时发发生溶溶胀的的过程程。在在此过过程中中，凝凝胶中中的液液相部部分不不断挥挥发，，而固固相中中的聚聚合物物颗粒粒间距距逐渐渐缩小小并向向连续续状态态转变变。“熔结”指“胶凝”后继续续加热热时，，溶胀胀后的的聚合合物颗颗粒之之间发发生相相互粘粘接的的过程程。此此过程程中，，凝胶胶中的的液相相将全全部挥挥发，，聚合合物颗颗粒将将完全全粘结结在一一起形形成十十分均均匀的的单一一连续续固相相。28与搪塑塑相似似，首首先将将经过过预热热的凸凸模浸浸入装装有塑塑料糊糊的容容器中中，然然后慢慢慢提提起，，塑料料糊便便会在在凸模模型面面上附附着一一层膜膜状凝凝胶，，再将将凸模模连同同凝胶胶一起起进行行热处处理，，便可可从凸凸模上上脱取取制品品。图20-2浸涂成成型示示意图图1－凸模模2－塑料料糊20.3.2浸涂原理29将加热热到一一定温温度的的模具具放入入到塑塑料粉粉末中中，使使其接接触的的塑料料粉末末熔融融并粘粘附在在模具具上而而成为为塑料料制品品。2.方法将加热热模具具放入入到塑塑料粉粉末槽槽中，，流动动沸腾腾状态态的塑塑料粉粉末遇遇到模模具表表面即即发生生熔融融浸涂涂成型型过程程，浸浸涂后后取出出模具具进行行加热热处理理，使使塑料料粉末末完全全熔融融然后后冷却却，脱脱模得得到制制品。。图20-3沸腾浸浸渍法法1－压缩缩空气气2－配管管3－塑料料粉末末4－多孔孔板20.3.3粉末浸浸涂1．原理理3020.4旋转成成型31首先将将成型型物料料装入入既可可以自自转又又可以以公转转的模模具中中；然后启启动旋旋转成成型设设备和和加热热装置置，使使物料料在旋旋转和和加热热过程程中熔熔融塑塑化，，并依依靠重重力作作用粘粘附在在模腔腔表壁壁，待待冷却却定型型后，，便可可从模模内脱脱取制制品。。20.4旋转成型1．原理图20-4大塑件旋转成成型1－主轴2－模具3－皮带传动4－锥齿轮5－副轴6－导轮32转速比离心浇浇铸低得多，，特别适于小小批量生产大大型中空制品品。制品厚度比中中空吹塑均匀匀，内部很少残余余应力，不容容易出现变形形或凹陷等缺缺陷。3.用途：粉料成型大型型中空制品方方法；已用于聚乙烯烯、聚丙烯、、ABS、聚酰胺和聚聚碳酸酯等多多种塑料；制品的直径和和长度可达数数米，容积可可达10m3。20.4旋转成型2．特点3320.5烧结成型341.原理：首先将松散的的粉状物料用用压力机在模模内进行冷压压预成型，然然后将型坯置置于烧结炉中中加热到塑料料的熔融温度度并保温，使使其熔结成密密实的整体，，再经冷却而而成制品。2.用途：用于粘度很高高、流动性极极差的聚四氟氟乙烯和超高高相对分子质质量聚乙烯塑塑料等。20.5烧结成型3520.6缠绕成型与喷喷射成型36用浸有树脂的的玻璃纤维（（或织物）在在型模上作规规律性缠绕后后，通过加热热使缠绕物按按照模具外形形固化，然后后脱取获得制制品。20.6.1缠绕成型图20-5缠绕成型1－玻璃纤维2－模具3－树脂浴槽1．原理1）可以利用不不同的缠绕规规律充分发挥挥玻璃纤维的的增强作用，，使制品获得得很高的比强强度。2）易实现缠绕绕机械化、自自动化和计算算机控制。2．特点3720.6.1缠绕成型生产各种大型型玻璃钢制品品，如各种储储罐、箱体、、压力容器、、增强管道、、飞机整流罩罩以及火箭壳壳体等。3．用途（1）湿法缠绕成成型：将玻璃纤维（（或织物）经经树脂浴槽浸浸渍后，在模模具上进行缠缠绕成型。特点：工艺简单、操操作方便、适适用范围广、、容易实现机机械化和自动动化；树脂含量不易易控制，纤维维易在型模陡陡坡处打滑；；由于缺少干燥燥工序，树脂脂中会含有较较多溶剂，故故在固化时容容易出现气泡泡。4．分类3820.6.1缠绕成型（2）干法缠绕成成型：将玻璃纤维（（或织物）事事先经过预浸浸和干燥，而而后在模具上上进行缠绕成成型。特点：预浸纤维（或或织物）可由由其生产厂直直接供给，树树脂含量容易易控制；缠绕时不容易易打滑，缠绕绕设备比较干干净，缠绕速速度比较快；；须严格保证预预浸纤维（或或织物）中的的树脂处在乙乙阶段（如半半溶酚醛树脂脂），所以不不宜长期贮存存，生产成本本也比较高。。4．分类39将玻璃粗纱切切割后与树脂脂同时送入喷喷枪进行混合合，通过喷枪枪压力可将混混合物迅速喷喷射到模具型型面，直到其其粘附厚度达达到预定数值值；对型面上粘附附的混合物进进行滚轧以赶赶走空气并压压平其表面；；在室温或加热热条件下对其其固化，再经脱模模便可获得制制品。图20-6喷射成型1－树脂2－喷枪3－