第8章-热固性塑料成型工艺.ppt

*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工热固性塑料以体型固性塑料以体型结构的聚合物构的聚合物为主要成分，与主要成分，与热塑塑性塑料不同，它受性塑料不同，它受热不具有熔体流不具有熔体流动性。性。热固性塑料成型加工的特点是，所用原料固性塑料成型加工的特点是，所用原料树脂脂为分子分子量量较低的低的线型或支型或支链结构的构的预聚体，其分子内含有反聚体，其分子内含有反应性性基基团，在成型，在成型为塑料制品的塑料制品的过程中同程中同时发生固化反生固化反应，即，即由由线型或支型或支链型型结钩转变为体型体型结构聚合物。构聚合物。热固性塑料的成型方法一般有固性塑料的成型方法一般有:压缩模塑模塑传递模塑模塑注射成型注射成型*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工一、一、压缩模塑模塑压缩模塑也称模模塑也称模压成型，它是将粉状、粒状、碎屑状或成型，它是将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的状的树脂原料放入加脂原料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加的阴模模槽中，合上阳模后加热使其使其熔化，并在熔化，并在压力作用下使物料充力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再的模制品，再经加加热(使其使其进一步一步发生交生交联反反应而固化而固化)或冷却或冷却(对热塑性塑料塑性塑料应冷却使其硬化冷却使其硬化)，脱模后即得制品。，脱模后即得制品。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工压缩模塑主要用于模塑主要用于热固性塑料制品的生固性塑料制品的生产。对于于热塑性塑料由于模塑性塑料由于模压时模具需要交替地加模具需要交替地加热与冷却，与冷却，生生产周期周期长，一般不用，只有在模，一般不用，只有在模压较大平面的塑料制品大平面的塑料制品时才才采用。采用。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(一一)压缩模塑的工模塑的工艺过程程热固性塑料模固性塑料模压制品的完整制品的完整过程，通常由物料准程，通常由物料准备、成型、成型和制品后和制品后处理三个理三个阶段段组成。成。1.物料准物料准备 成型前物料的准成型前物料的准备主要是主要是对物料物料进行行预压和和预热。将散状将散状(粉状、碎屑状和粉状、碎屑状和纤维状等状等)模模压料在室温或稍高于料在室温或稍高于室温条件下，加室温条件下，加压模制成模制成质量一定、形状量一定、形状规则的的锭片或坯件的片或坯件的操作称操作称为预压。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工预压作用：作用：一是可以减小成型模具加料室容一是可以减小成型模具加料室容积，从而，从而简化模具化模具结构和减构和减小模腔尺寸小模腔尺寸;二是可避免粉料的粉二是可避免粉料的粉尘飞扬，有利于改善成型，有利于改善成型车间的的卫生条生条件件;三是可提高往模腔加料的准确性，有助于降低因加料量不准三是可提高往模腔加料的准确性，有助于降低因加料量不准确而造成的制品确而造成的制品报废;四是改善了四是改善了预热和和热压时的的传热条件，有利于条件，有利于缩短短预热和和热压时间。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工为了提高制品的了提高制品的质量和便于模量和便于模压的的进行，在模行，在模压前前还通常通常对物料物料进行加行加热，以除去水分，以除去水分为目的的加目的的加热称称为干燥，以提供干燥，以提供热料便于模料便于模压为目的目的则称称为预热，在很多情况下加，在很多情况下加热的目的常的目的常是两者兼有。是两者兼有。采用采用经过预热的模的模压料成型制品：料成型制品：一、可以提高物料在成型条件下的流一、可以提高物料在成型条件下的流动性，有利于降低成性，有利于降低成型型压力、减小模具磨力、减小模具磨损和因流和因流动性性过低而造成的制品低而造成的制品报废;二、二、缩小了成型物料与小了成型物料与热成型模具的温差，成型模具的温差，缩短了物料加短了物料加热到成型温度的到成型温度的时间，并使模腔内物料各，并使模腔内物料各处的温度不均一性减的温度不均一性减小，有利于小，有利于缩短成型周期、减小制品中的内短成型周期、减小制品中的内应力和提高其尺寸力和提高其尺寸稳定性。定性。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工2.成型成型 成型是成型是热固性塑料模固性塑料模压制品生制品生产的关的关键阶段，模段，模压制品的制品的质量和生量和生产效率在很大程度上与效率在很大程度上与这一一阶段工段工艺控制是否得当有控制是否得当有关。模关。模压法成型制品是一法成型制品是一间歇式操作歇式操作过程，每成型一个制品都程，每成型一个制品都要依次要依次经过加料、加料、闭模、排气、固化、脱模和清理模具等一系模、排气、固化、脱模和清理模具等一系列操作。列操作。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(1)加料加料:往模具内加入往模具内加入规定量的塑料模定量的塑料模压料，加料多少直接影响着料，加料多少直接影响着制品的密度与尺寸等。加料量多制品的密度与尺寸等。加料量多则制品毛制品毛边厚，尺寸准确性差，厚，尺寸准确性差，难以脱模，并可能以脱模，并可能损坏模具坏模具;加料少加料少则制品不制品不紧密，光密，光泽差。甚至造成缺料而差。甚至造成缺料而产生生废品，品，加料可用重量法、容量法、加料可用重量法、容量法、计算法三种。算法三种。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(2)闭模模加完料后即使阳模和阴模相加完料后即使阳模和阴模相闭合，合模合，合模时先用快速，待阴、先用快速，待阴、阳模快接触阳模快接触时改改为慢速。先快后慢的操作法有利于慢速。先快后慢的操作法有利于缩短非生短非生产时间、防止模具擦、防止模具擦伤，避免模槽中原料因合模，避免模槽中原料因合模过快而被空气快而被空气带出，甚至使嵌件移位，成型杆或模腔遭到破坏。待模具出，甚至使嵌件移位，成型杆或模腔遭到破坏。待模具闭合即合即可可对原料加原料加热加加压。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(3)排气排气模模压热固性固性树脂脂时，常有水分和低分子物放出，常有水分和低分子物放出，为了排除了排除这些低分子、些低分子、挥发物及模内空气等，在模腔内物及模内空气等，在模腔内树脂反脂反应进行至行至适当适当时间后，可卸后，可卸压松模很短松模很短时间以排气。以排气。排气操作能排气操作能缩短固化短固化时间和提高制品的物理机械性能，避和提高制品的物理机械性能，避免制品内部出免制品内部出现分分层和气泡和气泡;但排气但排气过早、早、过迟都不行，都不行，过早早达不到排气的目的达不到排气的目的;过迟则因物料表面已固化气体排不出。因物料表面已固化气体排不出。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(4)固化固化热固固树脂的固化是在模脂的固化是在模压温度下保持一段温度下保持一段时间，以便，以便树脂脂的的缩聚反聚反应达到要求的交达到要求的交联程度，使制品具有所要求的物理机程度，使制品具有所要求的物理机械性能。固化速率不高的械性能。固化速率不高的树脂也可在制品能脂也可在制品能够完整地脱模完整地脱模时面面化就化就暂告告结束，然后再在后束，然后再在后处理理时完成全部固化完成全部固化过程，以提高程，以提高设备利用率。利用率。模内固化模内固化时间一般一般30s至数分至数分钟不等，多数不超不等，多数不超过30min。固化固化时间取决于取决于树脂的种脂的种类、制品的厚度、制品的厚度、预热情况、模情况、模压温温度和模度和模压压力等。固化力等。固化时间过长或或过短短对制品性能都有影响。制品性能都有影响。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(5)脱模脱模脱模通常是靠脱模通常是靠顶出杆来完成的，出杆来完成的，带有成型杆或某些嵌件的有成型杆或某些嵌件的制品制品应先用先用专门工具将成型杆等工具将成型杆等拧脱、而后再脱、而后再进行脱模。行脱模。(6)模具吹洗模具吹洗脱模后，通常用脱模后，通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面，如果模空气吹洗模腔和模具的模面，如果模具上的固着物具上的固着物较紧，还可用可用铜刀或刀或铜刷清理，甚至需要用抛光刷清理，甚至需要用抛光剂拭刷等。拭刷等。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工 3.制品后制品后处理理 为改善改善热固性塑料模固性塑料模压制品的外制品的外观和内在和内在质量，或量，或为弥弥补成型之不足，常需在成型后成型之不足，常需在成型后对模模压制品制品进行后行后处理，生理，生产中常中常见的后的后处理是涂漆供烤与理是涂漆供烤与热处理。理。模模压制品在去毛制品在去毛边和机械加工之后，被破坏的表面既不美和机械加工之后，被破坏的表面既不美观，又会因吸湿而使制品在使用，又会因吸湿而使制品在使用过程中出程中出现尺寸尺寸变化和化和电绝缘性能下降。性能下降。为此，需要在模此，需要在模压制品表面涂漆。涂漆前要制品表面涂漆。涂漆前要对制品制品表而表而进行行净化化处理，然后用浸涂或刷涂的方法上漆。理，然后用浸涂或刷涂的方法上漆。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工热固性塑料模固性塑料模压制品的制品的热处理，也称后烘理，也称后烘处理，是将制品理，是将制品置于适当温度下加置于适当温度下加热一段一段时间，然后随加，然后随加热装置一起装置一起缓慢冷却慢冷却至室温。至室温。模模压制品制品经过热处理后，其固化更理后，其固化更趋完全，水分及其它完全，水分及其它挥发物的含量减少，成型物的含量减少，成型过程中程中产生的内生的内应力得以降低或消除，力得以降低或消除，有利于有利于稳定制品的尺寸，提高其耐定制品的尺寸，提高其耐热性、性、电绝缘性和性和强度等。度等。形状形状简单和尺寸和尺寸较小的制品多采用多次升温式小的制品多采用多次升温式热处理理;形状形状复复杂、厚壁和、厚壁和较大尺寸的制品大尺寸的制品.采用采用阶梯式升温可取得更好的梯式升温可取得更好的热处理效果。理效果。热处理温度一般理温度一般应比成型温度高。比成型温度高。热处理理时间则依依树脂的品种、制品的脂的品种、制品的结构和壁厚而定。构和壁厚而定。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(二二)影响模影响模压成型的工成型的工艺因素因素热固性固性树脂在成型加工脂在成型加工过程中，不程中，不仅有物理有物理变化，而且化，而且还进行复行复杂的化学交的化学交联反反应。模。模压温度、温度、压力、模力、模压时间是影响是影响制品制品质量的重要工量的重要工艺因素。因素。1.温度温度 和和热塑性塑性树脂不同，成型脂不同，成型热固性固性树脂的模其温度更脂的模其温度更为重要。重要。模温是指模模温是指模压时所所规定的模具温度，它是影响定的模具温度，它是影响树脂流脂流动、充模，、充模，并最后固化成型的主要因素。它决定了成型并最后固化成型的主要因素。它决定了成型过程中聚合物交程中聚合物交联反反应速度，从而影响制品的最速度，从而影响制品的最终性能。性能。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工成型物料受成型物料受热作用作用时，其，其粘度或流粘度或流动性会性会发生很大生很大变化，化，这种种变化是受化是受热时聚合物粘度聚合物粘度降低、流降低、流动性增加和由交性增加和由交联反反应引起的粘度增大、流引起的粘度增大、流动性降性降低两种物理和化学低两种物理和化学变化的化的总结果。也就是果。也就是说，表示流，表示流动性大性大小的流量与温度关系曲小的流量与温度关系曲线先增先增后减，具有峰后减，具有峰值。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工因此，在因此，在闭模后，迅速增大成型模后，迅速增大成型压力，使物料在温度力，使物料在温度还不不很高而流很高而流动性又性又较大大时，流，流满模腔各部分是非常重要的。流量模腔各部分是非常重要的。流量减小反映了聚合物交减小反映了聚合物交联反反应进行的速度，峰行的速度，峰值过后曲后曲线斜率最斜率最大的区域，交大的区域，交联速度亦最大。速度亦最大。此后流此后流动性逐性逐渐降低。温度升高能加速降低。温度升高能加速树脂在模腔中的固脂在模腔中的固化速率，化速率，缩短固化短固化时间，因此高温有利于，因此高温有利于缩短模短模压周期。周期。过高的温度会因固化速率太快而使物料流高的温度会因固化速率太快而使物料流动性迅速降低，性迅速降低，引起充模不引起充模不满，特，特别是模是模压形状复形状复杂、壁薄、深度大的制品，、壁薄、深度大的制品，这种弊病最种弊病最为明明显;而且在模具开启而且在模具开启时，会使制品，会使制品发生生肿胀、开裂、开裂、变形和形和翘曲等。曲等。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工2模模压压力力 模模压压力是指力是指压机作用于模其上的机作用于模其上的压力。它的作用是力。它的作用是:使物料在塑模中加速流使物料在塑模中加速流动;增加制品的密增加制品的密实度度;克服克服树脂在脂在缩聚反聚反应中放出的低分子物及它其中放出的低分子物及它其挥发成成分所分所产生的生的压力，避免出力，避免出现种种胀、脱、脱层等缺陷等缺陷;使模具使模具紧密密闭合，从而使制品具有固定的尺寸、形状合，从而使制品具有固定的尺寸、形状和最小毛和最小毛边;防止制品在冷却防止制品在冷却时发生形生形变。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工模模压压力的大小不力的大小不仅取决于取决于树脂的种脂的种类，而且与模温、制，而且与模温、制品的形状以及物料是否品的形状以及物料是否预热等因素有关。等因素有关。对一种物料来一种物料来说，流，流动性越小，固化速度越快以及物料的性越小，固化速度越快以及物料的压缩率越大率越大时，所需模，所需模压压力力应越大；模温高、制品形状复越大；模温高、制品形状复杂、深、深度大、壁薄和面度大、壁薄和面积大大时，所需模，所需模压压力也越大力也越大;反之，所需模反之，所需模压压力低。力低。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工 3.模模压时间 模模压时间也称也称压缩模塑保模塑保压时间，是指模具完全，是指模具完全闭合后到合后到模具开启之模具开启之间物料在模腔内受物料在模腔内受热进行固化的行固化的时间。在成型。在成型过程程中模中模压时间的主要作用是使已取得模腔形状的的主要作用是使已取得模腔形状的树脂有足脂有足够的的时间完成固化定型。完成固化定型。合适的模合适的模压时间与与树脂的脂的类型型组成、制品的形状、壁厚、成、制品的形状、壁厚、模具的模具的结构、模构、模压温度和模温度和模压压力的高低、力的高低、预压和和预热条件以条件以及成型及成型时是否安排有卸是否安排有卸压排气等多种因素有关。在所有排气等多种因素有关。在所有这些因些因素中，以模素中，以模压温度、制品壁厚和温度、制品壁厚和预热条件条件对模模压时间的影响最的影响最为显著。著。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工在模在模压温度和模温度和模压压力一定力一定时。模。模压时间就成就成为决定制品决定制品质量的关量的关键因素。因素。模模压时间如果如果过短，制品未能固化完全，机械性能差、外短，制品未能固化完全，机械性能差、外观缺乏光缺乏光泽、容易出、容易出现翘曲曲变形与形与肿胀。但但过分延分延长模模压时间，不，不仅使生使生产效率降低，能耗增大，效率降低，能耗增大，而且会因而且会因树脂脂过度交度交联而而导致成型收致成型收缩率增大，从而使率增大，从而使树脂与脂与填料填料间产生生较大的内大的内应力。因模力。因模压时间过长而引起的而引起的过度固化，度固化，也常常是制品表面也常常是制品表面发暗、起泡和出暗、起泡和出现裂裂纹的重要原因。的重要原因。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工 二、二、传递模塑模塑传递模塑又称模塑又称传递成型或注成型或注压，先将，先将热固性固性树脂放脂放进一加一加料室内加料室内加热到熔融状到熔融状态，然后，然后对熔融熔融态的物料加的物料加压使其注入使其注入闭合的合的热模腔内，模腔内，经一定一定时间固化后，开启模具即取出具有模具固化后，开启模具即取出具有模具型腔形状的制品。型腔形状的制品。传递模塑与模塑与压缩模塑的主要区模塑的主要区别在于二者所用模具在于二者所用模具结构不构不同，同，传递模塑用模具在成型腔之外另模塑用模具在成型腔之外另设一加料室，注一加料室，注压时物料物料的熔融与成型是分的熔融与成型是分别在加料室和成型腔内完成的。在加料室和成型腔内完成的。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(一一)传递模塑的模塑的类型型传递模塑按加料室模塑按加料室结构和向成型腔注入构和向成型腔注入树脂熔体方式的不脂熔体方式的不同，可分同，可分为活板式、罐式、柱塞式和螺杆式四种不同的工活板式、罐式、柱塞式和螺杆式四种不同的工艺类型。型。活板式是活板式是传递模塑的原始形式，所用模具与模模塑的原始形式，所用模具与模压模具大致模具大致相同，只不相同，只不过在阴模腔中放入一个在阴模腔中放入一个带槽孔的隔板槽孔的隔板(即活板即活板)，使，使模腔的板上部分成模腔的板上部分成为加料室而模腔的板下部分成加料室而模腔的板下部分成为成型腔。活成型腔。活板式板式传递模塑模塑仅适用于形状适用于形状简单的小型制品的成型，而且只能的小型制品的成型，而且只能手工操作，目前生手工操作，目前生产上已很少采用。上已很少采用。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工螺杆式螺杆式传递模塑在成型模塑在成型设备的的结构和成型操作方法上都与构和成型操作方法上都与热固性塑料的注射成型很相近，目前已完全固性塑料的注射成型很相近，目前已完全为热固性塑料的注固性塑料的注射成型所取代，因此射成型所取代，因此现在生在生产中中应用的用的传递模塑技模塑技术多多为罐式罐式和柱塞式。和柱塞式。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工 1.罐式罐式传递模塑模塑 罐式罐式传递模塑成型制品的模塑成型制品的过程是程是:先将物料加先将物料加进模具上模具上部部热的加料室的加料室(即料罐即料罐)中，中，闭模使物料在加料室内受模使物料在加料室内受热熔融，熔融，然后液然后液压机通机通过传递压柱柱对熔熔融料施融料施压，熔融料，熔融料经过加料室加料室下面的下面的浇道系道系统注入模具下部注入模具下部热的成型腔并充的成型腔并充满型腔，同型腔，同时取得型腔的形状，取得型腔的形状，经过一定一定时间的固化定型后即可启模取出的固化定型后即可启模取出制品。制品。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工(二二)传递模塑的工模塑的工艺因素因素传递模塑与模塑与压缩模塑的成型工模塑的成型工艺控制大致相同，需要控制控制大致相同，需要控制的主要工的主要工艺参数是注参数是注压温度、注温度、注压应力和注力和注压时间。确定注。确定注压工工艺参数需要考参数需要考虑的因素，也与的因素，也与选择模模压工工艺参数参数时相似，但相似，但也有一些不同之也有一些不同之处。与模与模压成型比成型比较，传递模塑能生模塑能生产外形复外形复杂、薄壁或壁厚、薄壁或壁厚变化很大、化很大、带有精有精细嵌件和尺寸精度要求高等制品。但嵌件和尺寸精度要求高等制品。但传递模模塑成型浪塑成型浪费较大，且工大，且工艺条件条件较模模压严格，操作技格，操作技术要求高。要求高。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工 三、三、热固性塑料的注射成型固性塑料的注射成型注射是成型注射是成型热固性塑料制品固性塑料制品较先先进的技的技术，与，与热固性塑料固性塑料传统成型技成型技术相比，注射具有效率高、成型相比，注射具有效率高、成型过程容易自程容易自动化和化和制品制品质量高等突出量高等突出优点。点。热固性塑料注射成型多在螺杆式注射机上固性塑料注射成型多在螺杆式注射机上进行，成型物料行，成型物料首先在温度首先在温度较低的料筒内低的料筒内预塑化到半熔融状塑化到半熔融状态，在随后的注射，在随后的注射充模充模过程中受到程中受到进一步塑化而达到最佳流一步塑化而达到最佳流动状状态，注入高温模，注入高温模腔后，腔后，经一定一定时间的交的交联固化反固化反应固成固成为制品。制品。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工热固性塑料注射和固性塑料注射和热塑性塑料注射的主要不同之塑性塑料注射的主要不同之处是是:1.预塑化的熔体温度低，流塑化的熔体温度低，流动性不高性不高;2.充模的流充模的流动过程也是熔体程也是熔体经受受进一步塑化的一步塑化的过程程;3.熔体取得模腔形状的定型是依靠高温下的固化反熔体取得模腔形状的定型是依靠高温下的固化反应完成。完成。因此，能否精确控制物料在成型因此，能否精确控制物料在成型过程中各主要程中各主要阶段的状段的状态变化和化学反化和化学反应，是成功，是成功实现热固性塑料注射的关固性塑料注射的关键。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工注射技注射技术对所用所用热固性固性树脂的要求是脂的要求是:在低温料筒内塑化在低温料筒内塑化产物能物能较长时间保持良好流保持良好流动性，而在高温的模腔内能快速性，而在高温的模腔内能快速进行反行反应而固化。而固化。在各种在各种热固性固性树脂中，酚脂中，酚醛树脂最适合用注射成型，其次脂最适合用注射成型，其次是是邻苯二甲酸二苯二甲酸二烯丙丙酯(DAP)树脂、不脂、不饱和聚和聚酯树脂和三聚脂和三聚氰胺甲胺甲醛树脂。脂。环氧氧树脂由于固化反脂由于固化反应对温度很敏感，用注射技温度很敏感，用注射技术成型困成型困难较大。大。*第八章第八章 热固性塑料的成型加工热固性塑料的成型加工热固性固性树脂的注射，在注射机的成型脂的注射，在注射机的成型动作、成型步作、成型步骤和操和操作方式等方面，均与作方式等方面，均与热塑性塑性树脂的注射相似。但在工脂的注射相似。但在工艺控制上控制上有有较大的差大的差别。物料。物料进入料筒后，随塑化入料筒后，随塑化过程的程的进行温度逐行温度逐渐上升而粘度逐上升而粘度逐渐下降，下降，积累在料筒前端的是温度不高的熔体，累在料筒前端的是温度不高的熔体，物料在物料在这一一过程中以状程中以状态转变的物理的物理变化化为主。主。充充满模腔的熔体在启模前一直保持在高温状模腔的熔体在启模前一直保持在高温状态，交，交联反反应继续进行使粘度不断增大，直至固化成行使粘度不断增大，直至固化成为确定的制品。可以看确定的制品。可以看出，出，热固性固性树脂的注射脂的注射过程，像程，像热塑性塑性树脂注射一脂注射一样，要，要经历塑化、造型和定型三个塑化、造型和定型三个阶段。段。