片状模塑料成型

本章索引3.1概述3.2预压3.3预热3.4压缩模塑用的设备3.5模压过程和操作3.6模压成型的控制因素3.7模压成型中容易产生废品的类型、原因及其处理方法3.8冷压烧结成型第一页，共39页。一、模压成型的原理

压缩模塑又称为模压成型或压制成型，是将物料——树脂和粉末状碎屑或短纤维填充料，放入金属塑模内加热软化，闭合塑模后加压，使物料在一定温度和压力下，发生化学反应并固化成型。3.1概述图3-1液压机工作原理1-小柱塞2-大柱塞3-制件第二页，共39页。热固性塑料：塑料一直处于高温，型腔中的热固性塑料在压力作用下，先由固体变为半液体，并在这种状态下流满型腔而取得型腔所赋予的形样，随交联反应的深化，半液体的粘度逐渐增加以至变为固体，最后脱模。热塑性塑料：前面与热固性相同，但是由于没有交联反应，所以在流满型腔后，须将塑模冷却使其固化脱模。

热塑性塑料成型时生产周期长，所以采用较少，只有在生产较大平面的塑料制品时才采用模压成型。第三页，共39页。

二、模压成型的特点

①制品尺寸范围很宽，可以压制较大的零件（如仪器外壳），可以采用多槽模进行大量生产；

②设备简单，工艺条件容易控制；

③成型纤维状填充料的塑件时，由于纤维不碎断，所以制件强度较高；

④制件无浇口痕迹，容易修整，并外型美观，表面平整、光洁；

⑤不能成型结构和外形过于复杂、壁厚相差较大的塑料制件，对制件尺寸，特别是厚度尺寸不易保证精度；

⑥成型周期长，生产效率低，并实现自动化较困难。第四页，共39页。

3.2预压预压：将松散的粉状或纤维状的热固性塑料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体的过程。预压物：所压的物体。也称压片。预压物的优点： ①

加料快，准确简单；②

降低塑料的压缩率；③

避免压缩粉的飞扬，改善劳动条件；④

预压物的空气含量少，使传热加快，缩短预热和固化的时间；⑤

便于运转；⑥

改进预热规程；⑦便于模压较大的或带有精细嵌件的制品。第五页，共39页。压塑粉的性能对预压的影响压塑粉的预压性依赖于它的水分、颗粒均匀度、倾倒性、压缩率、润滑剂、预压温度、压力。（1）水分过大，对制品的质量会影响。 （2）颗粒：最好大小相同。太大，会含有空隙，强度不高；太细，又容易使加料装置发生阻塞。（3）倾倒性：以120克压缩粉通过标准漏斗的时间来表示的。25-30秒。（4）压缩率：3.0左右。太大会预压困难的。（5）润滑剂：对脱模好，太多会降低机械强度。（6）预压温度：50-90℃（7）压力：预压物最好达到制品的80%，压力400-2000公斤/厘米2第六页，共39页。预压的设备和操作压模：上阳模、下阳模、阴模。

预压机：偏心式预压机、旋转式预压机、液压式预压机。三种不同预压机比较压机形式带动阳模的方式特点偏心式冲压机压力大（100～600kN），可压制大制品，效率较低旋转式连杆式压力小（25～35kN），效率高液压式液压式结构简单、紧凑；计量准确，操作简单第七页，共39页。3.3预热一、预热的作用①缩短模塑闭模时间和加快固化速率。②增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械强度。③提高塑料的流动性④可以降低压力二、预热和干燥的方法①铁板加热②烘箱加热③红外线加热④高频加热第八页，共39页。3.4压缩模塑用的设备3.4.1压机一、概述压制成型机时热固性塑料成型的主要设备，是对压模施加压力的机械。最早使用的压制机是手板式的，由于操作劳动强度大、噪声也大，因此已被淘汰。目前，压制机主要是机动和液动的。机动的压制机是由电动机作原动机,用齿轮螺旋装置等使活动横梁等作上、下运动而实现压制和开、合模。机动式压制机由于制造、维修和操作均比液压机复杂，又不适于压制大的制件，因此也逐渐被淘汰。目前所使用的塑料压制成型设备，除了模具之外，基本上都是使由有液压传动的压制机——液压机。第九页，共39页。二、液压机的工作原理1.动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为容积式油泵。低压（油压小于2.5MP）用齿轮泵；中压（油压小于6.3MP）用叶片泵；高压（油压小于32.0MP）用柱塞泵。2.控制机构主要采各种形式的阀，如方向控制阀、流量控制阀、压力控制法、电液比例阀和电液伺服阀等。3.执行机构通常是使用各种油缸或油马达。多采用活塞式或柱赛式油缸。4.辅助机构包括油箱、滤油口、管道、接头、油冷凝器、蓄能器、压力表等。e工作介质主要是液压用油，其作用是用来进行能量转换、传递和控制压力和速度等第十页，共39页。三、液压机的组成液压机的动画第十一页，共39页。第十二页，共39页。四、液压机的分类1.按液压机机身分可以分为三梁四柱式液压机和框架式液压机。2.按动作方式分可分为上压式、下压式和混合式。3.按控制方式分类可分为手控式、半自动式合自动式。第十三页，共39页。塑模一、分类按其结构特征，可分为溢式、不溢式、半溢式三类，其中以半溢式使用最广。二、性能比较比较以上三类塑模的特点可得下表：第十四页，共39页。溢料缝原料排气加料室制品尺寸及性能溢式塑模有，浪费在5%以内要求不严格，但必须稍有过量，多余的料会从溢料缝溢出易无由于有溢料的关系制品尺寸就很难求得—致，施压不准确，力学性能不易控制不溢式塑模无必须用称量的加料方法不易有制品的均匀密实，制品尺寸稳定，而又不带明显的溢料痕迹，质量性能好半溢式塑模部分溢料不严格较易有支撑面半溢式塑模有加料室，无支撑面半溢式塑模无加料室尺寸精确，质量性能较好第十五页，共39页。3.5模压过程和操作BMC模塑料压制成型过程压模过程动画

第十六页，共39页。第十七页，共39页。一、嵌件的安放（1）放好，避免损害制品和模具（2）放好，避免损害你自己二、加料根据不同情况，使用不同的加料方式。三、闭模原则：快——慢避免在合模的过程中形成瞬时高压，以保护嵌件、模具，并有利于排气。四、排气作用：缩短固化时间（空气传热不好），提高制品的性能和表观质量。操作：压实后（达到预定压力时），松开，再加压，再松开……第十八页，共39页。五、固化（1）热塑性：熔融、融合、冷却，使制品获得相当强度，不至于在脱模时变形。（2）热固性：固化（交联反应）六、脱模一般使用脱模架或脱模板，压力要小，否则会损坏制品和模具。七、清模必须使用铜刀、铜棍等。第十九页，共39页。3.6模压成型的控制因素热固性树脂的成型，一般要经过三个阶段，即开始加热的流动阶段，进一步加热的胶凝阶段，最后交联成网的硬固阶段。显然，热固性塑料模压成型工艺过程的质量，必须有温度、压力、时间这些外部条件的保证。第二十页，共39页。模压压力

一、概述模压压力是指模压时迫使塑料充满型强和进行固化而由压机对塑料所加的压力。它可以用下式计算：Pm=Gx1000/APm=PLxπR2/A（压机没达到最高值）塑料在整个模塑周期内所受的压力与所用模塑的类型有关。第二十一页，共39页。二、压力与体积随时间的变化关系①阳模触及塑料后，塑料所受压力逐渐上升，而当溢料发生后，压力又行回落（虚线）直待阳模闭至支承面时，压力的回落停止。②型腔体积不变，所以塑料的热膨胀只反应压力的增加。③塑料发生化学收缩，压力又回落。④压力接触后，制品的体积会因弹性回复而有所增加（上虚线）如果化学收缩过大，则制品体积无变化（下虚线）第二十二页，共39页。⑤制品体积因冷却而下降。预热的塑料所需的模压压力均比不预热的小，因为前者的流动性大。从图上看，当预热温度增大时，模压压力先下降，后又回升。回升的原因是预热对塑料的软化已不能抵消因生温而发生固化反应的后果。如果其它条件不变，则制品深度越大，所需压力越大。A为不预热的，B和C为高频预热的。第二十三页，共39页。三、总的来说压力在模压中的作用①促进熔料在塑模中加速流动②增加塑料的密实性，避免制件表面发生膨胀和破裂；③合紧塑模，固定制件的形状，防止冷却时发生变形。模压中所取压力的大小，不仅决定于塑料的种类，而且与模温，制件形状，以及物料预热等情况有关。第二十四页，共39页。3.6.2模压温度模压温度指模压时所规定的模具温度。热塑性塑料在模压中的温度是以模压温度为上限的。热固性塑料的硬化，也是在一定的温度范围条件下进行的。温度低于这一范围，再大的压力也很难使树脂固化。温度过高，树脂固化太快，机械性能降低，而且制件表面易发生膨胀或裂缝，有时甚至会引起有机填充料的分解。所以，压制过程温度过高或过低，都是不适宜的，在一般条件下，热固性酚醛模塑粉，最好在165±5℃下进行压制。塑料是热的不良导体，因此模压厚度较大的制品需要较长的时间，否则制品内层会达不到应有的固化。增加模压温度很容易使制品表面发生过热现象，所以模压厚度大的制品要降低模压温度。第二十五页，共39页。3.6.3模压时间模塑时间主要取决于模塑温度和压力。在一定压力下，若温度升高，则模塑时间可以相应缩短，在一定温度下，若压力增加，则模塑时间也可相应减短。有时为防止制品表面起泡、裂缝、粘模等，也需要适当延长固化和保温时间。第二十六页，共39页。3.7模压成型中容易产生废品的类型、原因及其处理方法制品必须通过检验方可认为成品。检验项目的多少须看对成品性能的要求而定，其类型大体可分为：（1）外观质量；（2）内应力的有无；（3）尺寸和相对位置的准确比；（4）与成品有关的物理机械性能、电性能和化学性能等。第二十七页，共39页。表3-3模压成型中制品常见缺陷、产生原因及解决方法不正常现象产生原因解决方法制品表面起泡和内部鼓起1.压缩粉中的水分及挥发物含量太高过2.模具温度过低或过高3.成型压力过低4.保持温度时间过长或过短5.模具内有其它气体6.材料压缩率太大、含空气量过多7.加压不均匀1.将压塑粉进行预干燥及预热处理2.调节好温度3.增加成型压力，一般，厚度每增加1mm，模压压力相应要增加2MPa4.延长固化时间5.闭模时缓慢和改善排气条件6.应预压料坯，改变加料方式7.改进加压装置塑件表面灰暗1.模具温度太低2.模具型腔表面粗糙。3.润滑剂用量太多4.脱模剂使用不当1.适当提高模具温度2.应提高型腔表面光洁度3.适当减少润滑剂用量4.应选用适宜的脱模剂塑件表面斑点1.模塑料中混有杂质2.模塑料中水分及易挥发物含量太高3.原料粒径悬殊，大颗粒树脂塑化不良粘附在塑件表面上4.模具型腔表面粗糙5.模具型腔内不清洁1.彻底清除杂质2.进行预干燥及预热处理3.应选用粒径均匀的树脂4.应抛光处理，提高表面光洁度5.应清理型腔第二十八页，共39页。塑件表面糊斑1.模具温度太高2.模塑料预热处理不当3.合模速度太慢1.应适当降低模具温度2.防止预热不足或过预热，预热温度和时间应以获得最佳流动性为准3.应适当加快合模速度塑件表面桔皮纹1.合模不当2.模具温度太高3.模塑料预热处理不当1.应在低压条件下缓慢合模。一般，装料完成后即可合模，当凸模未触及模塑粉时，应快速闭合；触及模塑粉后应慢速闭合。2.应适当降低模具温度3.应进行高频预热塑件表面流痕1.模塑料流动性太好或水分及易挥发物含量太高2.脱模剂使用不当。3.装料不足4.排气时机不当或时间过长1.应更换模塑料或进行预干燥和预热处理2.应选用适宜的脱模剂品种及适当减少用量3.装料时应视塑件形状、模具结构来确定适当的加料方法，不易填满之处，应多装料或分多次装料4.应适当控制排气时机和时间裂缝1.嵌件过多过大2.嵌件结构有问题3.卸模时操作不当4.模具顶出杆设计不合理及顶出时用力不均5.材料水分含量过大6.成型温度不合理，冷却时间过长或突冷1.制品另行设计或改用收缩率小的物料2.嵌件要符合要求3.改进脱模操作方法4.改进顶出装置保证受力均匀5.将压塑粉进行预干燥及预热处理6.调整成型温度与冷却时间，避免突冷第二十九页，共39页。塑件表面色泽不均或变色1.模塑料热稳定性能不良2.模压温度太高，熔料或着色剂过热分解3.模塑料预热不良1.应换用新料2.应适当降低压制温度3.应选择适宜的预热方法、预热时间和温度制品欠压有缺料现象1.塑料流动性过小2.加料少3.加压时物料溢出模具4.压力不足5.模具温度过高，以致存料过早固化1.改用流动性大的物料2.加大加料量3.增加压力4.调节压力5.加速闭模、降低成型温度飞边过厚1.加料过长2.物料流动性太小3.模具设计不合理4.模具导柱孔被堵塞5.模具毛刺清理不净1.准确加料2.降低成型温度3.改进模具设计4.彻底清理模具，保证闭模严密5.仔细清模制品尺寸不合格1.材料不符合要求2.加料不准确3.模具已坏或设计加工尺寸不准确1.改用合格材料2.调整加料量3.修理与更换模具第三十页，共39页。3.8冷压烧结成型冷压模塑又叫冷压烧结成型，和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐高温塑料，这些材料的熔点高、熔体粘度大，不能用一般的热塑性塑料的加工方法成型、而模压烧结成型类似于粉末冶金，所以可以对它们进行加工。一般工艺过程为冷压成型（制坯）-烧结-冷却三个步骤。第三十一页，共39页。3.8.1冷压成型聚四氟乙烯树脂是一种纤维状的细粉末，在贮存或运输过程中，由于受压和震动，容易结块成团，致使冷压时加料发生困难，或所制形坯密度不均匀。所以在使用前必须将成团结块的树脂捣碎，然后用20目的筛子筛过备用。将过筛的树脂按制品所需要的量加入模内，然后用刮刀刮平，使树脂均匀地分布在型腔里。这里值得注意的是：一个形坯应一次完成加料量，否则制品就可能在各次加料的界面上开裂。第三十二页，共39页。加料完毕后应立即加压，加压宜缓慢进行，严防冲击。通常模压压力为300一500公斤/厘米2。压力过高时，树脂颗粒在模内容易相互滑动，以致制品内部出现裂纹；压力过低时，制品内部结构不紧密，致使制品的物理机械性能显著下降。为使形坯的压实程度尽可能一致，高度较高的制品应从型腔上下同时加压。当施加的压力达规定值后，尚需保压一段时间，保压时间也视制品的情况而定。直径大而长的制品保压时间为l0-l5分，一般的则为3-5分。然后缓慢卸压，以免形坯强烈回弹产生裂纹。第三十三页，共39页。如果形坯的面积较大，则由树脂粉末裹入的空气不易徘出，所以模压时需要排气，排气的次数和时间由实验确定。冷压所制的形坯，强度较低，如稍有碰撞就可能损坏，故脱模时必须留心。第三十四页，共39页。3.8.2烧结

烧结是将形坯加热到树脂熔点（327℃）以上，并在该温度下保持一段时间，以使单颗粒的树脂互相扩张，最后粘结熔合成一个密实的整体。聚四氟乙烯的烧结过程是一个相变过程。当烧结温度超过熔点时，大分子结构中的晶体部分全部转变为无定形结构，这时，物体外观由白色不透明体转变为胶状的弹性透明体。待这一转变过程充分完成（即称烧结好了的形坯）后，方可进行冷却。合理的控制烧结过程——升温、保温和冷却以及烧结程度是确保制品质量的重要因素。第三十五页，共39页。3.8.2烧结气体载热体烧结包括普通烘箱和带有转盘的热风循环的烧结。由于带有转盘的热风循环烧结具有坯料受热均匀，随时可以观察坯料的烧结情况、制品洁白、操作方便以及易于控制等优点，因此这种方法目前已广为国内采用。下面即以这种方法生产聚四氟乙烯制品的情况简述如下：第三十六页，共39页。

1．升温将形坯由室温加热至烧结温度的过程就叫升温。由于聚四氟乙烯的传热性能差，所以加热应按一定的升温速度进行。升温太快，形坯各部分膨胀不均，易使制品产生内应力，甚至出现