第三單元 塑料的成型與加工,知識點十 模壓、燒結成型,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),一、原理 二、設備 三、工藝 四、工藝條件 五、產生廢品的類型、原因及其處理方法,知識點十 模壓、燒結成型,2,第一部分 模壓成型,第二部分 模壓燒結成型,一、定義 二、原理 三、聚四氟乙烯的模壓燒結成型,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),一、原理,模壓成型,又稱為壓縮模塑或壓制成型。主要用于熱固性塑料的成型，也可以用于熱塑性塑料的成型。,粉粒狀、纖維狀的料,置于成型溫度的型腔中,合模加壓,成型固化,1.模壓成型的定義,第一部分 模壓成型,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.壓縮模塑特點, 塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。, 模具是在塑件最終成型時才完全閉合, 壓力通過凸模直接傳給塑料,不易獲得尺寸精度尤其是高精度的塑件,不能壓制帶有精細、易斷嵌件及較多嵌件的塑件。,有利于成型流動性較差的以纖維為填料的聚合物,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料), 生產周期長、效率低。, 操作簡單，模具結構簡單。,一模多腔,塑件收縮小、變形小、各向性能均勻、強度高。,可壓制較大平面塑件或一次壓制多個塑件,沒有澆注系統，料耗少,2.壓縮模塑特點,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),二、模壓設備,1.模壓設備作用,2.模壓設備的種類,按傳動方式分,機械式壓機：螺旋式壓力機,液壓機：水壓機和油壓機,提供所需的壓力,開模 頂件,合模,某些情況下也傳遞壓縮過程中所需的熱量,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),液壓機按機身結構分,框架式 用于中小型壓機,立柱式 用于大中型壓機,2.模壓設備的種類,二、模壓設備,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.模壓設備的種類,液壓機按加壓形式分,上壓式：工作液缸位于上端，下部是固定工作臺。,下壓式：工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。,為了保證壓縮模塑的正常進行，應選用適當的壓機，并校核模具與壓機的關系。,二、模壓設備,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),三、工藝,模壓前的準備,模壓過程,模壓后處理,預熱和干燥,預壓,嵌件的安放,加料,合模,排氣,保壓與固化,脫模,模具清理,整形去應力,修飾拋光,特殊處理,模壓成型工作循環圖,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),為方便操作和提高塑件的質量，先用預壓模將粉狀、纖維狀的塑料粉在預壓機上壓成重量一定、形狀一致的錠料。,三、工藝,1.模壓前的準備, 預壓,預壓方法：,采用預壓錠料的優點：,加料快而準確,降低壓縮率，減小壓料腔尺寸，空氣含量少，不僅傳熱快且氣泡少。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),生產過程復雜，實際生產中一般不進行預壓。,三、工藝,1.模壓前的準備,采用預壓錠料的優點：,避免加料過程粉塵飛揚，改善勞動條件。,可提高預熱溫度，縮短預熱和固化時間。,錠料與塑件形狀類似，便于成型復雜或帶細小嵌件的塑件。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),三、工藝,1.模壓前的準備,對壓塑粉的要求：,預壓條件：,顆粒最好大小相間 壓縮率（塑料錠料）宜為3.0左右 含有潤滑劑,壓力：壓力范圍40200mpa,溫度：室溫或5090預壓,原則：錠料的密度達到塑件最大密度的80%,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),三、工藝,1.模壓前的準備, 預熱和干燥,塑料成型前加熱的目的：,干燥,預熱,塑料成型前加熱的方法：,高頻加熱,紅外線預熱,烘箱預熱,熱板預熱,為壓縮模提供熱塑料,去除水分和揮發物,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),作為塑件中導電部分或使塑件與其它零件相連接的零件。,嵌件的安放,嵌件的安放要求位置正確、平穩,嵌件 ,常用嵌件有軸套、螺釘、螺帽、接線柱等等,大嵌件在模具裝上壓機后要先預熱,三、工藝,1.模壓前的準備,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.模壓過程, 加料,加料的關鍵是加料量,定量的方法：,合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中間高四周低，便于氣體排放。,容量法：方便但不很準,重量法：準確、麻煩,計件法：預壓錠料，計數放入,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料), 合模,凸模觸及塑料之后：減慢合模速度（利于排氣）,凸模觸及塑料之前：盡量加快合模速度（縮短周期，避免塑料過早固化）,加料后即可合模，合模時間一般從幾秒到幾十秒不等。,合模過程分為兩個部分：,2.模壓過程,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),合模后加壓至一定壓力，立即卸壓，凸模稍微抬起，連續次。, 排氣,排除水分和揮發物變成的氣體及化學反應的副產物，以免影響塑件性能與表面質量。,流動性好的塑料采用遲壓法，即從 凸模與塑料接觸到 壓模完全閉合的過程中停頓1530秒。,塑件帶有小型金屬嵌件則不采用排氣操作，以免移位或損壞。,方法：,目的：,2.模壓過程,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),在成型壓力與溫度下保持一定的時間，使交聯反應進行到要求的程度。,從壓模閉合加壓至卸壓取出塑件所用的時間。, 保壓與固化,欠熟,過熟,不足,過度,保壓時間長短受塑料類型、預熱情況、塑件形狀 及壓縮程度 的影響。,保壓時間：,固化階段的要求：,固化程度,2.模壓過程,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料), 脫模,復雜塑件在壓力下冷卻至一定溫度后再脫模,塑件脫模方法：,模外手動推出,推出機構機自動推出,2.模壓過程,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),用銅鏟或壓縮空氣清理，以免損模具外觀, 模具清理, 整形去應力,在整形模中冷卻,脫模后放入一定溫度的油池或烘箱中緩慢冷卻，或者進行退火處理,大型、厚壁件,對薄壁易變形件,2.模壓后處理,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料), 修飾拋光, 特殊處理,二次加工：防潮、美觀(電鍍、噴涂),去飛邊、毛刺、表面拋光,2.模壓后處理,三、工藝,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),檢查塑料質量,預壓、預熱、干燥,稱 料,清洗嵌件，嵌件預熱,清 理 壓 模 涂 脫 模 劑,放嵌件,加 料,合 模 加熱加壓,排 氣 加熱卸壓,固 化 保溫保壓,開 模 卸壓脫模,塑 件 整 形,去 應 力 處 理,塑件送至下一工序,模壓成型工作循環,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),模壓壓力（成型壓力）,模壓溫度（成型溫度）,模壓時間,四、工藝條件,要生產出高質量塑件，除了合理的模具結構，還要正確選擇工藝條件。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),1.成型壓力, 指壓縮塑件時凸模對塑料熔體 和固化時在分型面 單位投影面積上的壓力（單位mpa）,成型壓力,施加成型壓力的目的：,使模具閉合，防止飛邊,克服塑料在成型過程中產生的各種頂模力,使粘流態物質在一定壓力下固化,使塑料充滿型腔,四、工藝條件,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),a凸模與塑料接觸部分在分型面上投影面積（mm）,計算公式：,p =,式中：,p 成型壓力（mpa）,pb壓力機工作液壓缸壓力（mpa）,d壓力機主缸活塞直徑（m）,成型壓力與塑料種類、塑件結構、模具溫度等因素有關。,1.成型壓力,四、工藝條件,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料), 指壓縮時所需的模具溫度，對塑件質量、模壓時間影響很大,成型溫度,熱固性塑料的模內溫度高于模具溫度,硬化速度慢、周期長，硬化不足；塑件表面無光；物理、力學性能差,模具溫度,太高,樹脂、有機物分解；塑件外層先硬化,高,成型周期短，生產率提高,過低,2.成型溫度,四、工藝條件,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),指塑料在閉合模具中固化變硬所需的時間。與塑料品種、含水量、塑件形狀尺寸、成型溫度、壓縮模具結構、預壓預熱、成型壓力 等因素有關。,模壓時間,塑件性能反而下降,模壓時間,短,硬化不足，外觀及力學性能差，易變形,過長,在保證塑件質量的前提下，應力求縮短模壓時間。,3.模壓時間,四、工藝條件,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),五、容易產生廢品的類型、原因及其處理方法,制品必須通過檢驗方可認為成品。檢驗項目的多少須看對成品性能的要求而定，其類型大體可分為： （1）外觀質量； （2）內應力的有無； （3）尺寸和相對位置的準確比； （4）與成品有關的物理機械性能、電性能和化學性能等。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),表1 常見缺陷、產生原因及解決方法,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),一、定義,模壓燒結成型 又叫冷壓模塑、冷壓燒結成型，是將粉末狀的物質冷模壓成密實的各種形狀的預成型品（錠料），然后將預成型品加熱到高于其結晶熔點以上的溫度，使樹脂顆粒互相溶解，形成一密實的連續整體，最后冷至室溫即得到產品。,第二部分 模壓燒結成型,模壓燒結的基本過程： . 室溫加熱高聚物至熔融態； . 冷卻至室溫。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),加熱過程： 溫度升高，高彈態時，晶相與無定形相混合，顆粒之間形成接觸。達到高聚物熔融溫度時，晶體被破壞，轉變成無定形相，結晶物質融化。采用燒結成型的聚合物黏度很大，熔融時分子間擴散、黏結，使連通的孔洞閉合，型坯變成一個連續的整體，由原來的乳白色變為透明。,二、原理,冷卻過程： 冷卻時，溫度不斷降低，當低于一次相轉變點時，無定形相變為結晶相。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),ppl（對位聚苯酚）,聚四氟乙烯,模壓燒結法主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等樹脂的成型,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),1模壓（冷壓）燒結成型,三、聚四氟乙烯的模壓燒結成型,原因：ptfe流動性差，若顆粒太大，則加料不均，密度不等開裂。,2工藝過程：（模壓燒結）,樹脂選擇搗碎過篩加料冷成型燒結冷卻,2.1 樹脂選擇,常用懸浮法聚四氟乙烯。,將粉狀的ptfe冷壓成所需形狀的密實予制品，然后將予制品加熱至熔點（327c）以上溫度，使樹脂顆粒相互熔結擴散而形成密實的連續整體，冷至室溫后即得到制品。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2工藝過程：（模壓燒結）,原因：聚四氟乙烯是一種纖維狀的粉末，在儲存或運輸過程中，由于受壓或振動，容易結塊，致使冷料時加料發生困難，或者所壓制成的型坯密度不均勻，甚至出現開裂現象。,2.2 搗碎過篩,在加料前必須將樹脂搗碎，并用20目的篩子過篩,2.3 冷壓成型：,2.3.1 加料,應一次加足物料。,原因：否則型坯有可能在加料的界面上分層或開裂，很難熔結為一體。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.3 冷壓成型：,加壓速度,a直徑大的長制品：慢：5-10mm/分鐘 ； b直徑小的短制品：快：10-20mm/分鐘。 壓后不能損壞，否則很難補上。,壓力選擇（25-50mpa）,a壓力過高時，顆粒易在模腔內滑動，以至出現裂紋。 b壓力過低時，制品不密實，機械強度低。,2.3.2 壓制,. 加壓形式 a加料完畢后應立即進行。 b緩慢加壓，嚴防沖擊。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.3 冷壓成型：,壓力選擇（25-50mpa）,a壓力過高時，顆粒易在模腔內滑動，以至出現裂紋。 b壓力過低時，制品不密實，機械強度低。,2.3.2 壓制,保壓時間： a. 直徑大的長制品，時間長，10-15分鐘。 b. 一般制品：3-5分鐘。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),2.4 燒結：,燒結過程分為：升溫，保溫，冷卻三個階段,將預制品加熱至熔點（327c）以上，并在該溫度下保持一段時間，再升溫至370-380c，使分散的單顆粒樹脂熔融、擴散、燒結為密實整體。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),a升溫速度 大制品慢：30-40c /小時（避免內外溫差大） 小制品快：80-120c/小時（分散性：30-40c/小時） a升溫太快，預制品膨脹不均，內應力，以至裂紋，“內生外熟”、分解。 b升溫太慢時，生產周期延長。 b升溫時，應在327c保溫一段時間。,原因：在這個溫度下，線膨脹系數大。,2.4.1 升溫過程： 將預制品由室溫加熱至燒結溫度的過程。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),a. 懸浮法ptfe：385-395c。3905c 分散性ptfe：3705c。（因分子量小，熱穩定性差） b. 熱穩定性好：380-400c； 熱穩定性差：365-375c c. 厚制品，溫度偏低（減小溫差） 。t要長。,2.4.2 保溫過程：,a保溫溫度：一般在tm-td間(327-415）。,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),b保溫時間： a. 燒結溫度高，燒結時間短。 b. 燒結溫度低，燒結時間長。 c. 熱穩定性差，燒結時間短。,原因：樹脂易分解，失光，氣泡，裂紋等。,d. 厚制品，燒結時間長。（5-10小時） e. 制品薄而小，燒結時間短。（1小時左右）,高分子材料專業 高分子成型加工技術(塑料),a淬火：結晶度小，制品韌性好，斷