模压温度+压力和时间对样品质量有什么影响
a 模压温度:在其它工艺条件一定的情况下,热固性塑料模压过程中,温度不仅影响其流动状态而且决定成型过程中交联反应的速度。不同温度下的流量变化反映出聚合物交联、固化的进程。由此看出,高温有利于缩短模压周期,改善制品物理-机构性能。但温度过高,熔体流动性会降低以致充模不满,或表面层过早固化而影响水份、挥发物在排除,这不仅要降低制品的表观质量,在后模时还可能出现制品膨胀、开裂等不良现象。反之,模压温度过低,固化时间拖长,交联反应不完善也要影响制品质量,同样会出现制品表面灰暗、粘模和机械强度下降等问题。
b. 模压压力:模压压力的选择取决于塑料类型、制品结构、模压温度及物料是否预热诸因素。一般来讲,增大模压压力可增进塑料熔体的流动性、降低制品的成型收缩率、使制品更密实;压力过小会增多制品带气孔的机会。不过,在模压温度一定时,仅仅就增大模压压力并不能保证制品内部不存在气泡,况且,压力过高还会增加设备的功率消耗,影响模具的使用寿命。
c. 模压时间:指压模完全闭合至启模这段时间,模压时间的长短也与塑料的类型、制品形样、厚度、模压工艺及操作过程有密切关系。通常随制品厚度增大,模压时间相应增长,适当增长模压时间,可减少制品的变形和收缩率。采用预热如、压片、排气等操作措施及提高模压温度都可缩短模压时间,从而提高生产效率。但是,倘若模压时间过短,固化未必完全,启模后制品易翘曲、变形或表面无光泽,甚至影响其物理机械性能。
d. 除此之外,塑料粉的工艺特性、模具结构和表面光洁度等都是影响制品质量的重要因素。
模压成型是将一定量的模塑料〈粉状、粒状或纤维状塑料〉放人金属模具型腔中,在一定的温度和压力作用下使其塑化流动成型并固化的工艺过程。模塑料在模压成型过程中应该具备三个工艺要素:模压温度、压力和时间。即把塑料加热到适当的温度,使其塑化,成为可以赋形的熔融状态在一定压力下,具有流动性质的稠胶状塑料能够充满型腔的各部分;已充分赋形的塑料在型腔内继续加热一段时间,直到塑件完全固化。模压成型加工就是把模塑料、模具和成型设备与三个工艺条件有机地结合起来,最终可获得模压制品。
有机硅塑料是以硅树脂为基本成分,与云母粉、石棉、玻璃丝纤维或玻璃布等填料,精压塑或层压而制成。下面随小编去了解下有机硅塑料。
有机硅塑料按其成型方法不同,主要可分为层压塑料、模压塑料和泡沫塑料3种类型。
有机硅层压塑料
有机硅层压塑料可采用高压和低压两种成型方法来制取,也可采用真空袋模法。高压成型法的使用压力约为6.86MPa;低压成型法的使用压力约为0.20MPa。两者的主要区别在于使用的催化剂和聚合度不同:高压法层压塑料通常是用三乙醇胺作催化剂;低压法层压塑料是使用具有高活性的专用催化剂,如二丁基双乙酸锡和2-乙基己酸铅的混合物。高压法层压塑料一般具有优秀的电气性能,吸水率最低。
有机硅层压塑料的成型过程如下:将玻璃布以一定速率通过已加入催化剂的硅树脂液池,使玻璃布上面浸上一层约含45%固体树脂的胶液,然后在过滤的循环空气流中自行干燥30min,再在110℃的循环气流中进行5min的预固化,冷却后可得到具有柔性、不粘连、可进行成型加工和展平的布料。对高压成型来说,可在6.86MPa的压力,175℃的温度下加压成型75min;对于低压成型来说,可在0.20MPa的压力,175℃的温度下加压成型15-60min(视尺寸厚度而定)。为了提高材料的性能,压制后的制件需在250℃下热固化12-24h或更长时间。
如要制得具有优异电性能的层压塑料,重要的是必须降低玻璃布中的含碱量,此外含碱量高的玻璃布还会影响树脂的固化和胶化时间。在成型前,所有玻璃布务必清洗干净,把各种微量的有机浆料从玻璃布中除去,否则就会影响树脂的粘接力并导致层压塑料的色泽较差。
除浆的方法有两种,一种是把玻璃布在350℃下进行灼烧,另一种是把玻璃布放在洗涤剂中进行精漂。第一种处理方法简易,效果较好,缺点是会影响到玻璃纤维的拉伸强度和玻璃布的力学性能。但如果是用连续法生产,可采用粗糙的玻璃布来改善层压塑料的力学性能,但电性能有所下降。因此,一般是采用较细的玻璃布(厚度127-178μm),这样可获得既具有优秀优秀优秀的电气性能,又具有中等机械强度的层压塑料。
有机硅模压塑料
有机硅模压塑料是由有机硅树脂、填料、催化剂、染色剂、脱模剂以及固化剂经过混炼而成的一种热固化塑料。通常所用的填料有玻璃纤维、石棉、石英粉、滑石粉、云母等;催化剂为氧化铅、三乙醇胺以及三乙醇胺与过氧化苯甲酰的混合物;常用的脱模剂是油酸钙。
有机硅模压塑料的基本组成如下(质量分数):硅树脂25%;填料73%;颜料>1%;脱模剂>1%;催化剂为微量。
有机硅模压塑料的成型工艺可分为混炼、成型和后固化等3个阶段,现分别介绍如下:
(1)混炼。为制得具有优良性能的有机硅模压制品,必须使模压塑料各种成分混合均匀。可以利用一般热固性模塑料的加工工艺及设备,如用双滚筒混炼机,在80-90℃下将树脂、填料、玻璃纤维、添加剂及催化剂充分混合均匀后,即可得模压塑料。混炼后的模压塑料具有良好的流动性能。但由于双滚筒混炼机剪切力大,容易把长玻璃纤维填料碾成粉末,降低了它的增强效果,因此用这种设备加工成的有机硅模压塑料的冲击强度较低。
采用高速搅拌混合机(搅拌转速高达2000-4000r/min)来加工有机硅模压塑料,只需2-4min即可保证将各种物料混匀,还能使玻璃纤维保持在一定的长度范围内。
混炼后的有机硅模塑料应密封保存在非金属容器内,以防吸潮或混入金属杂质,否则在模压过程中易造成制件开裂、起泡或流动性变差。
(2)成型。有机硅模压塑料可采用热固性塑料常用的成型方法,如模压,成型方法的选择取决于模压塑料的性能、对成型物件性能的要求以及它的外形几何尺寸。
注射模塑或传递模塑适用于制件外形复杂、尺寸较小、产量大的产品,要求模压塑料具有良好的流动性和快速固化的特点。成型温度较高、压力小、时间短。
模压成型法适用于制造外形尺寸较大、塑料制件成型收缩率小、机械强度高的产品。由于模压塑料组分中纤维状填料的比例较大,因此这种塑料的流动性比注射模塑用塑料差、固化速度慢、成型压力高、时间长。有机硅模压塑料的成型温度在160-180℃,压力和时间与制件的外形尺寸及厚度有关。
(3)后固化。为提高有机硅模塑制品的物理力学性能和耐高温性能,必须经过后固化处理。后固化工艺的确定应根据塑料的类型及制件的大小、厚薄程度而定。缩合型有机硅模压塑料应在200℃固化2h以上,固化时间随着制件厚度的增加而延长。聚合型及加成型有机硅模压塑料可在150℃下固化一定时间即可达到完全交联。
根据用途不同,有机硅模塑料可分为结构材料用的有机硅模压塑料和半导体封装用的有机硅模压塑料两种类型。作结构材料用的有机硅模压塑料的特点是耐热性好、机械强度和电绝缘性能随温度变化小,广泛用于火箭、宇航、飞机制造工业、无线电、电工及其他工业,也可用来制作大功率直流电的接触器、接线板、各种耐热的绝缘材料以及能在大于或等于200℃下长期使用的仪器壳体和电气装置的零部件,如刷架环、线圈架等。用于封装电子元件、半导体晶体管、集成电路等的有机硅模压塑料,具有耐热、不燃、吸水率低、防潮性好和无腐蚀等特性,在宽阔的温度、湿度和频率范围内仍能保持稳定的电绝缘及力学性能,从而使封装的半导体元件免受潮气、尘埃、冲击、振动及温度等因素的影响。
有机硅泡沫塑料
有机硅泡沫塑料是一种低密度的海绵状材料,它可经受360℃的高温并且耐燃,是用作隔热、隔音、阻燃和电绝缘的优良材料。
有机硅泡沫塑料可分为两类:一类是粉状的,加热到160℃左右即行发泡;另一类是液态双组分的,室温下即可发泡。粉状泡沫塑料是由含有硅醇基的低熔点(熔点60-70℃)、低分子量的无溶剂硅树脂,加入填料(硅藻土、石英粉等)、发泡剂、催化剂混合熔融粉碎而成。
使用时,将粉末塑料加热到160℃开始发泡,直至发泡完毕,然后把泡沫放在250℃的烘炉内热固化约70h。所用的发泡剂为偶氮二异丁腈、N,N′-二亚硝基亚甲基四胺或4,4′-氧化双苯磺酰肼等;催化剂用辛酸盐、环烷酸盐或胺类。
双组分室温有机硅泡沫塑料是由含硅醇基和硅氢键的两种有机硅液体相混组成,以季铵碱(或铂的化合物)作催化剂,利用反应时放出氢气而发泡交联。
有机硅泡沫塑料广泛用于建筑和机械工业中的绝热及电绝缘材料,以及用做航空器、火箭等的质轻、耐高温、抗湿材料,也可为推进器、机翼、机舱的填充料和火壁的绝缘材料等。
1、注塑中原料的压力和温度均匀,熔融态内部一致,冷却过程中,可结晶比较好,致密。
2、模压法即使没有加热压力过程也是有一定热量产生的。但是材料肯定是没有完全熔融,总是要受到力学变形拉伸。
3、可否加热,模压的速度也调整下,材料的预热和预处理(比如水分)也很重要。
(1)纤维料模压法:将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内,在一定的温度和压力下成型复合材料制品。
(2)碎布料模压法:将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在模具中加温加压成型复合材料制品。此法适于成型形状简单性能要求一般的制品。
(3)织物模压法:将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
(4)层压模压法:将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
(5)缠绕模压法:将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
(6)片状塑料(SMC)模压法:将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
(7)预成型坯料模压法:先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物),在一定的温度和压力下成型。
(8)定向辅设模压:将单向预浸料制品主应力方向取向铺设,然后模压成型,制品中纤维含量可达70%,适用于成型单向强度要求高的制品。
(9)模塑粉模压法:模塑粉主要由树脂、填料、固化剂、着色剂和脱模剂等构成。其中的树脂主要是热固性树脂(如酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂等),分子量高、流动性差、熔融温度很高的难于注射和挤出成型的热塑性树脂也可制成模塑粉。模塑粉和其他模压料的成型工艺基本相同,两者的主要差别在于前者不含增强材料,故其制品强度较低,主要用于次受力件。
(10)吸附预成型坯模压法:采用吸附法(空气吸附或湿浆吸附)预先将玻璃纤维制成与模压成型制品结构相似的预成型坯,然后把其置于模具内,并在其上倒入树脂糊,在一定的温度与压力下成型。此法采用的材料成本较低,可采用较长的短切纤维,适于成型形状较复杂的制品,可以实现自动化,但设备费用较高。
(11)团状模塑料模压法:团状模塑料(BMC)是一种纤维增强的热固性塑料,且通常是一种由不饱和聚酯树脂、短切纤维、填料以及各种添加剂构成的、经充分混合而成的团状预浸料。BMC中加入有低收缩添加剂,从而大大改善了制品的外观性能BMC。
(12)毡料模压法:此法采用树脂(多数为酚醛树脂)浸渍玻璃纤维毡,然后烘干为预浸毡,并把其裁剪成所需形状后置于模具内,加热加压成型为制品。此法适于成型形状较简、单厚度变化不大的薄壁大型制品。
模压成型的工艺流程:
(1)加料:按照需要往模具内加入规定量的材料,而加料的多少直接影响着制品的密度与尺寸等。加料量多则制品毛边厚,尺寸准确度差,难以脱模,并可能损坏模具;加料量少则制品不紧密,光泽性差,甚至造成缺料而产生废品。
(2)闭模:加料完后即使阳模和阴模相闭合。合模时先用快速,待阴,阳模快接触时改为慢速。先快后慢的操作方法有利于缩短非生产时间,防止模具擦伤,避免模槽中原料因合模过快而被空气带出,甚至使嵌件位移,成型杆遭到破坏。待模具闭合即可增大压力对原料加热加压。
(3)排气:模压热固性塑料时,常有水分和低分子物放出,为了排除这些低分子物、挥发物及模内空气等,在塑料模的模腔内塑料反应进行至适当时间后,可卸压松模排气一很短的时间。排气操作能缩短固化时间和提高制品的物理机械性能,避免制品内部出现分层和气泡;但排气过早、迟早都不行,过早达不到排气目的;过迟则因物料表面已固化气体排不出。
(4)固化:热固性塑料的固化是在模压温度下保持一段时间,使树脂的缩聚反应达到要求的交联程度,使制品具有所要求的物理机械性能为准。固化速率不高的塑料也可在制品能够完整地脱模时固化就暂告结束,然后再用后处理来完成全部固化过程;以提高设备的利用率。模压固化时间通常为保压保温时间,一般30秒至数分钟不等,多数不超过30分钟。过长或过短的固化时间对制品的性能都有影响。
(5)脱模:脱模通常是靠顶出杆来完成的。带有成型杆或者某些嵌件的制品应先用专门工具将成型杆等宁脱,然后进行脱模。
(6)模具吹洗:脱模后,通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面,如果模具上的固着物较紧,还可用铜刀或铜刷清理,甚至需要用抛光剂刷等。
(7)后处理:为了进一步提高制品的质量,热固性塑料制品脱模后也常在较高温度下进行后处理。后处理能使塑料固化更加的完全;同时减少或消除制品的内应力,减少制品中的水分及挥发物等,有利于提高制品的电性能及强度。
(1)原料的损失小,不会造成过多的损失(通常为制品质量的2%~5%)。
(2)制品的内应力很低,且翘曲变形也很小,机械性能较稳定。
(3)模腔的磨损很小,模具的维护费用较低。
(4)成型设备的造价较低,其模具结构较简单,制造费用通常比注塑模具或传递成型模具的低。
(5)可成型较大型平板状制品。模压所能成型的制品的尺寸仅由已有的模压机的合模力与模板尺寸所决定。
(6)制品的收缩率小且重复性较好。
(7)可在一给定的模板上放置模腔数量较多的模具,生产率高。
(8)可以适应自动加料与自动取出制品。
(9)生产效率高,便于实现专业化和自动化生产。
(10)产品尺寸精度高,重复性好。
(11)表面光洁,无需二次修饰。
(12)能一次成型结构复杂的制品。
模压成型工艺的三要素有:时间、压力、温度。
模压温度是模压成型时所规定的模具温度,这一工艺参数确定了模具向模腔内物料的传热条件,对物料的熔融、流动和固化进程有决定性的影响。
模压压力通常用模压压强(MPa)来表示,即玻璃钢液压机施加在模具上的总力与模具型腔在施压方向上的投影面积之比。
模压时间也称压缩模塑保温/保压时间。是指模具完全闭合后或最后一次放气闭模后,到模具开启之间,物料在模内受热固化的时间。
热固性塑料模压型工艺程粉状、粒状或纤维状物料放入型温度模具型腔闭模加压使其型并固化模取制品
热塑性塑料模压型所同先塑料加入模具型腔逐渐加热施压塑料变粘流态并充满整型腔停止加热启冷却装置待塑料冷却热变形温度启模具取制品
区别于:
① 前者先加热模具再物料加入型温度模具型腔者先加料加热; ② 者冷却装置模具复杂些;
③ 者需交替加热冷却模具故型周期
压制成型;挤出成型;手糊成型;挤拉成型;纤维缠绕成型;注射成型;压延成型;吹塑成型;发泡成型;二次成型。
1.压缩模塑。压缩模塑又称模压,是模塑料在闭合模腔内借助加压(一般尚须加热)的成型方法。通常,压缩模塑适用于热固性塑料,如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等。
压缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成:
预压 为改善制品质量和提高模塑效率等,将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。
预热 为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等,把模塑料在成型前先行加热的操作。
模压 在模具内加入所需量的塑料,闭模、排气,在模塑温度和压力下保持一段时间,然后脱模清模的操作。
压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机,吨位从几十吨至几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具,分为三类;溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。
压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产,其缺点是生产周期长,效率低。
2. 层压成型。用或不用粘结剂,借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。
层压成型常用层压机操作,这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。
层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等,树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。
3. 冷压模塑。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(如聚酰亚胺等)。一般工艺过程为制坯-烧结-冷却三个步骤。
4. 传递模塑。传递模塑是热固性塑料的一种成型方式,模塑时先将模塑料在加热室加热软化,然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模塑按设备不同有工种形式:① 活板式;② 罐式;③ 柱塞式。
传递模塑对塑料的要求是:在未达到固化温度前,塑料应具有较大的流动性,达到固化温度后,又须具有较快的固化速率。能符合这种要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。
传递模塑具有以下优点:① 制品废边少,可减少后加工量;② 能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔的制品,并且能保持嵌件和孔眼位置的正确;③ 制品性能均匀,尺寸准确,质量高;④ 模具的磨损较小。缺点是:⑤ 模具的制造成本较压缩模高;⑥ 塑料损耗大;⑦ 纤维增强塑料因纤维定向而产生各向异性;⑧ 围绕在嵌件四周的塑料,有时会因熔按不牢而使制品的强度降低。
5. 低压成型。使用成型压力等于或低于1.4兆帕的摸压或层压方法。
低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂绝大多数是热固性的,如酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、有机硅等树脂。
低压成型包括袋压法、喷射法。
(1) 袋压成型。借助弹性袋(或其它弹性隔膜)接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法不同,一般可分为加压袋成型、真空袋压成型和热压釜成型等。
(2) 喷射成型。成型增强塑料制品时,用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方法。
6.挤出成型。挤出成型也称挤压模塑或挤塑,它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。
挤出法主要用于热塑性塑料的成型,也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材,如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外,还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。
挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式,后者是间歇式。
单螺杆挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。
挤出机的辅助设备有物料的前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。
7.挤拉成型。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变,长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出,然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。
通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。
挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成。
8.注射成型。注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化,而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。
注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来,注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟),成型制品质量可由几克到几十千克,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此,该方法适应性强,生产效率高。注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类,由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成;其成型方法可分为:
(1) 排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机,在料筒中部设有排气口,亦与真空系统相连接,当塑料塑化时,真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走;原料不必预干燥,从而提高生产效率,提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。
(2) 流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内,塑料充满型腔后,螺杆停止转动,借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间,然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制,制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内,而是不断挤入模具中,因此它是挤出和注射相结合的一种方法。
(3) 共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机,将不同品种或不同色泽的塑料,同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品,有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。
(4) 无流道注射成型。模具中不设置分流道,而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法。在注射过程中,流道内的塑料保持熔融流动状态,在脱模时不与制品一同脱出,因此制件没有流道残留物。这种成型方法不仅节省原料,降低成本,而且减少工序,可以达到全自动生产。
(5) 反应注射成型。反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头,在混合头中碰撞混合,然后高速注射到密闭的模具中,快速固化,脱模,取出制品。它适于加工聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体。目前主要用于聚氨酯的加工。
(6) 热固性塑料的注射成型。粒状或团状热固性塑料,在严格控制温度的料筒内,通过螺杆的作用,塑化成粘塑状态,在较高的注射压力下,物料进入一定温度范围的模具内交联固化。热固性塑料注射成型除有物理状态变化外,还有化学变化。因此与热塑性塑料注射成型比,在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别。下表比较了热固性与热塑性塑料注射成型的差别。
热固性与热塑性塑料注射成型条件的比较
工艺条件 热固性塑料 热塑性塑料
料筒温度 塑化温度低,料筒温度在95℃以下,温度控制要求严格 塑化温度高,料筒温度在150℃以上,温度控制不严格
在料筒中的时间 短 较 长
料筒加热方式 液体介质(水、油) 电加热
模具温度 150一200℃ 100℃以下
注射压力 100-200MPa 35-140MPa
注射量 注射量较小,料筒前部余料很小 注射量较大,料筒前部余料较多
热固性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料。
9.吹塑成型。借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品,或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04 ~ 1.12的都是比较优良的中空吹塑材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等,其中以聚乙烯应用得最多。
(1) 注射吹塑成型。系用注射成型法先将塑料制成有底型坯,接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。
(2) 挤出吹塑成型。系用挤出法先将塑料制成有底型坯,接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。
注射吹塑成型和挤出吹塑成型的不同之处是制造型坯的方法不同,吹塑过程基本上是相同的。
吹塑设备除注射机和挤出机外,主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由两瓣合成,其中设有冷却剂通道,分型面上小孔可插入充压气吹管。
(3) 拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型,其方法是先将型还进行纵向拉伸,然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高,适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。
拉伸吹塑成型包括:注射型坯定向拉伸吹塑,挤出型坯定向拉伸吹塑,多层定向拉伸吹塑,压缩成型定向拉伸吹塑等。
(4) 吹塑薄膜法。成型热塑性薄膜的一种方法。系用挤出法先将塑料挤成管,而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜,冷却后折叠卷绕成双层平膜。
塑料薄膜可用许多方法制造,如吹塑、挤出、流延、压延、浇铸等,但以吹塑法应用最广泛。
该方法适宜于聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等薄膜的制造。
10.浇铸。在不加压或稍加压的情况下,将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法。浇铸法分为静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、搪塑、旋转铸塑、滚塑和流延铸塑等。
(1) 静态浇铸。静态浇铸是浇铸成型中较为简便和使用较为广泛的二种方法。这种方法常用液状单体,部分聚合或缩聚的浆状物、聚合物与单体的溶液,配入助剂(如引发剂、固化剂、促进剂等),或热塑性树脂熔体铸入模腔而成型。
(2) 嵌铸。嵌铸又称封入成型,是将各种样品、零件等包封到塑料中间的一种成型技术。即将被嵌物件置于模具中,注入单体、预聚物或聚合物等液体,然后使其聚合或固化(或硬化),脱模。这种技术已广泛用于电子工业。用于这类成型工艺的塑料品种有腮甲醛、不饱和聚酯、有机玻璃和环氧树脂等。
(3) 离心浇铸。离心浇铸是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法。通过挤出机或专用漏斗将定量的液态树脂或树脂分散体注入旋转并加热的容器(即模具)中,使其绕单轴高速旋转(每分钟几十转到两千转),此时放入的物料即被离心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋转的同时,放入的物料发生固化,随后视需要经过冷却或后处理即能取得制品。在成型增强塑料制品时还可同时加入增强性的填料。
离心浇铸通常用的都是熔体粘度较小、热稳定性较好的热塑性塑料,如聚酰胺、聚乙烯等。
(4) 搪塑。搪塑是模塑中空制品的一种方法。模塑时将塑料糊倒人开口的中空模内,直至达到规定的容量。模具在装料前或装料后应进行加热,以便使物料在模具内壁变成凝胶。当凝胶达到预定厚度时,倒出过量的液体物料,并再行加热使之熔融,冷却后即可自模具内剥出制品。搪塑用的塑料主要是聚氯乙烯。
(5) 旋转铸塑。该法是将液态物料装入密闭的模具中而使它以较低速度(每分钟几转到几十转)绕单轴或多轴旋转,这样,物料即能借重力而分布在模具的内壁上,再通过加热或冷却达到固化或硬化后,即可从模具中取得制品。绕单轴旋转的用于生产圆筒形制品,绕双轴或靠振动运动的则用于生产密闭制品。
(6) 滚塑(旋转成型)。类似于旋转铸塑的一种成型方法,不同的是其所用的物料不是液体,而是烧结性干粉料。其过程是把粉料装入模具中而使它绕两个互相垂直的轴旋转、受热并均匀地在模具内壁上熔结为一体,而后再经冷却就能从模具中取得空心制品。
滚塑使用的有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和纤维素塑料等。
(7) 流延铸塑。制取薄膜的一种方法。制造时,先将液态树脂或树脂分散体流布在运行的载体(一般为金属带)上,随后用适当方法将其固化(或硬化),最后即可从载体上剥取薄膜。
用于生产流延薄膜的塑料有:三乙酸纤维素、聚乙烯醇、氯乙烯和乙酸乙烯的共聚物等,此外某些工程塑料如聚碳酸酯等也可用来生产流延薄膜。
11.手糊成型。手糊成型又称手工裱糊成型、接触成型,是制造增强塑料制品的方法之一。该法是在涂好脱模剂的模具上,用手工一边铺设增强材料一边涂刷树脂直到所需厚度为止,然后通过固化和脱模而取得制品。手糊成型中采用的合成树脂主要是环氧树脂和不饱和聚酯树脂。增强材料有玻璃布、无捻粗纱方格布、玻璃毡等。
12.纤维缠绕成型。在控制张力和预定线型的条件下,以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品。这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体。常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料,它有两种:有捻纤维和无捻纤维。
13.压延。将热塑性塑料通过一系列加热的压辊,而使其在挤压和展延作用下连结成为薄膜或片材的一种成型方法。压廷产品有薄膜、片材、人造革和其它涂层制品等。压延成型所采用的原材料主要是聚氯乙烯、纤维素、改性聚苯乙烯等。
压延设备包括压延机和其它辅机。压延机通常以辊筒数目及其排列方式分类。根据辊筒数目不同,压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、甚至六辊,以三辊或四辊压延机用得最多。
14.涂覆。为了防腐、绝缘、装饰等目的,以液体或粉末形式在织物、纸张、金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层(例如.0.3毫米以下)的方法。
涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。
涂覆工艺有热熔敷、流化喷涂、火焰喷涂、静电喷涂和等离子喷涂。
(1) 热熔敷。用压缩空气将塑料粉末经过喷枪、喷射到预热过的工件表面,塑料熔化、冷却形成覆盖层。
(2) 流化喷涂。预热的工件浸入悬浮有树脂粉末的容器中树脂粉末熔化而粘附在表面上。
(3) 火焰喷涂。将流态化树脂通过喷枪口的锥形火焰区使之熔化而实现喷涂的一种方法。
(4) 静电喷涂。利用高压静电造成静电场,即工件接地成正级,塑料粉末喷出时带有负电荷,则塑料静电喷涂到工件上。
(5) 等离子喷涂。用等离子喷枪使流经等离子发生区的惰性气体(如氩气、氮气、氦气的混合气体)成为5500 ~ 6300℃的高速高能等离子流,卷引粉状树脂以高速喷射至工件表面熔结成涂层。
15.发泡成型。发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料,常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。
按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类,若绝大多数气孔是互相连通的,则称为开孔泡沫塑料;如果绝大多数气孔是互相分隔的,则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。
(1) 化学发泡。由特意加入的化学发泡剂,受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体,使塑料熔体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。
(2) 物理发泡。物理发泡是在塑料中溶入气体或液体,而后使其膨胀或气化发泡的方法。物理发泡适应的塑料品种较多。
(3) 机械发泡。借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中,然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用于脲眠甲醛树脂,其它如聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等也适用。
16.二次成型。二次成型是塑料成型加工的方法之一。以塑料型材或型坯为原料,使其通过加热和外力作用成为所需形状的制品的一种方法。
(1) 热成型。热成型是将热塑性塑料片材加热至软化,在气体压力、液体压力或机械压力下,采用适当的模具或夹具而使其成为制品的一种成型方法。塑料热成型的方法很多,一般可分为:
模压成型:采用单模(阳模或阴模)或对模,利用外加机械压力或自重,将片材制成各种制品的成型方法,它不同于一次加工的模压成型。此法适用于所有热塑性塑料。
差压成型:采用单模(阳模或阴模)或对模,也可以不用模具,在气体差压的作用下,使加热至软的塑料片材紧贴模面,冷却后制成各种制品的成型方法。差压成型又可分为真空成型和气压成型。
热成型特别适用于壁薄、表面积大的制品的制造。常用的塑料品种有各种类型的聚苯乙烯、有机玻璃、聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
热成型设备包括夹持系统、加热系统、真空和压缩空气系统及成型模具等。
(2) 双轴拉伸。为使热塑性薄膜或板材等的分子重新定向,特在玻璃化温度以上所作的双向拉伸过程。拉伸定向要在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行,经过定向拉伸并迅速冷到室温后的薄膜或单丝,在拉伸方向上的机械性能有很大提高。
适合于定向拉伸的聚合物有:聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及某些苯乙烯共聚物。
(3) 固相成型。固相成型是热塑性塑料型材或坯料在压力下用模具使其成型为制品的方法。成型过程在塑料的熔融(成软化)温度以下(至少低于熔点10-20℃)。均属固相成型。其中对非结晶类的塑料在玻璃化温度以上,熔点以下的高弹区域加工的常称为热成型,而在玻璃化温度以下加工的则称作冷成型或室温成型,也常称作塑料的冷加工方法或常温塑性加工。
该法有如下优点:生产周期短;提高制品的韧性和强度;设备简单,可生产大型及超大型制品;成本降低。缺点是:难以生产形状复杂、精密的制品;生产工艺难以控制,制品易变形、开裂。
固相成型包括:片材辊轧、深度拉伸或片材冲压、液压成型、挤出、冷冲压、辊筒成型等。
17.二次加工。成型后的塑料制品或型材,按需要进行的再加工,例如机械加工、连接、修饰等。下表列出了塑料二次加工的方法。