塑料成型工程技术-李洪飞04塑料成型工程技术.ppt

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1、第四章 压 缩 模 塑,刘长维 材料科学与工程学院,1,2,4.1 概述 4.2 压缩模塑用的设备 4.3 热固性塑料的工艺性能 4.4 压缩成型工艺过程 4.5 压缩成型工艺参数 4.6 常用模塑料的压缩工艺 4.7 冷压烧结成型,几种模压产品实例,机械强度，尺寸稳定性，及耐高温性能最好的,4.1 概述,压缩成型原理,压缩成型又称为压制成型、压塑成型、模压成型等。它的基本原理是将粉状或松散粒状的固态成型物料直接加入到模具的加料室中，通过加热、加压方法使它们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终发生交联反应而固化转变为塑料制件。,热固性塑料模压成型（压塑模塑） 模压成型 橡胶的模压成

2、型（模型硫化） 压缩成型 增强复合材料的模压成型 层压成型 复合材料的高压层压成型 （不用模具） 复合材料低压成型（接触成型）,粉粒状、纤维状的料,置于成型温度的型腔中,合模加压,成型固化,从工艺角度看,压缩成型过程可分为三个阶段：流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段。,模压成型工艺,模压成型工艺过程示意图,适用对象,、主要用来制造热固性塑料和一些流动性较差的或熔体粘度较大的热塑性塑料。常见的有酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚酰亚胺、有机硅等，也可用于热塑性的聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯、PVC板材的生产； 、适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，如电器零件，电话机件、收音机外壳等 、无翘曲

3、变形的薄壁平面热塑性塑料制品。,使用的设备（用液压机）及模具结构要求比较简单，对成型压力要求比较低； 压缩模没有浇注系统和复杂的顶出系统，结构比较简单； 塑件的收缩率小；取向组织少，取向程度低，性能比较均匀； 压力损失小，可以生产一些流动性差，难以用注射方法成型的，面积大，厚度小的扁平塑件。,压缩成型优点：,一模多腔,可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件,成型周期长、劳动强度大、生产环境差、生产操作多用手工而不易实现自动化； 塑件经常带有溢料飞边，高度方向的尺寸精度不易控制，不适宜制造尺寸准确性要求高的制品，制品内应力大； 厚度相差太大和带有深孔，形状复杂的制品难于成型；模具内装有细长成型杆或

4、细薄嵌件是，成型时容易压弯变形，故这类制品不宜采用压缩成型。 模具直接受高温高压的联合作用，易磨损，使用寿命较短。,压缩成型缺点：,2019/7/1,15,4.2 压缩模塑用的设备 一、压机 模压成型通常是在油压机上进行的。作用是对塑料进行加热、加压、起闭模具和顶出制品。 液压机的主要参数： 1.公称吨位：表示压机的总压力。 G=（D2/4）（ P/1000） P：油泵最大输出压力 D：主机柱塞直径 油压机的实际吨位一般是公称吨位的80%-90%。原因是柱塞运动要克服阻力，消耗能量，压机的密封性差也消耗能量。,16,2.压板尺寸：确定压模外形尺寸（长、宽）。 3.工作行程：柱塞上下运动距离，决

5、定压模的厚度（高）。 4.电热功率：确定成型加工最高温度。,17,液压机的分类： （1） 从液压结构上分 （上压式、下压式、特种液压机） 特种液压机包括：角式液压机、层压机、压铸机等 （2） 从机架结构上分 （柱式、框式） （3） 从操作方式上分 （手动、半自动、全自动） （4） 从传动方式上分 （机械液压式、液压式）,18,上动式液压机 1.柱塞 2压桶 3.液压管线 4.固定垫板 5.活动垫板 6.绝热层 7.上压板 8.拉杆 9下压板 10机座,下动式液压机 1.固定垫板 2绝热层 3.上模板 4.拉杆5.柱塞 6.压桶7.行程调节套 8.下模板9活动垫板10机座11.液压管线,19,四

6、柱液壓機,21,二、压缩模具 1.作用：赋予制品形状的工具，又是热固性塑料由线形结构转变为体形结构的场所。,溢式塑模示意图 1一上模板 2一组合式阳模 3一导向柱 4一阴模 5一气口 6一下模板 7一推顶杆 8一制品 9一溢料缝,溢式压模结构,23,a .溢式模： 特点：没有专用的加料室，模具的型腔就是加料室； 模具有支承面 适用：压缩率小的物料或预压物料，而不适用于强度要求很高的制品，只能适合于扁平的或碟状的制品。另外制品带有毛边外观较差。 优点：操作容易，结构简单，造价低。,不溢式塑模示意图 1一阳模2一阴模3一制品4一脱模杆 5一定位下模板,不溢式模具结构：,25,不溢式模具 特点： 适

7、合流动性较差的物料和深度较大的制品，无溢料缝，有装料室，无支承面。因此，要求加料量要准确。由于没有支承面，制品的密实度高，而且还适合于成型流动性差的物料或压缩率比较大的塑料。 优点：没有溢料痕迹，制品的外观较好。 缺点： a.模具结构复杂，要求尺寸准确，造价高； b.易磨损，阴阳模之间有一定配合，影响模具寿命。 c.成型时，不利于排气。,无支承面半溢式塑模示意图 1一阳模2一溢料槽3制品4一阴模 A段为平直段,半溢式模具兼具以上两种特点。,27,半溢料式模 半溢模，有些溢料，但溢料上可从模具结构加以限制，它可以克服上述两种模具部分缺点。 分类： a.无支承面： 这种模具和不溢料式相似，不同是型

8、腔上部有一定锥度，能够进行溢料，因此加料量要求过量一些，且压机压力全施加在制品上，因此制品尺寸较准确，制品的质量比较均匀密实。,28,b.有支承面： 这种模具与溢料式模相同，但设有加料室，因此可压制压缩率大的物料。由于有支承面，仍然不适合压制抗冲击性、强度要求高的制品，而且产品带有毛边。 优点：模具不易损伤。,有支承面半溢式塑模示意图 1一阳模 2一制品 3阴模4一溢料槽 5-支承面 B段为平直段,半溢式压缩模如图所示，其特点是在型腔上方设一截面尺寸大于塑件尺寸的加料腔，凸模与加料腔呈间隙配合，加料腔与型腔分界处有一环形挤压面，其宽度约4mm5mm。,特点： 半溢式压缩模兼有溢式和不溢式压缩模

9、的优点，所以塑件的径向壁厚尺寸和高度尺寸的精度均较好，密度较高，模具寿命较长。,用途： 主要用于粉状塑料的压缩成型。,30,4.3 热固性塑料的工艺性能,流动性 固化速率 收缩率 压缩比,流动性是指模塑料在一定温度和压力作用下的流动能力。,加热时间对流动性能的影响,一、流动性,流动性对成型的影响：,流动性过大 溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷； 流动性过小 则填充不足，不易成型，成型压力增大。,影响流动性的因素，主要有以下几个方面：,塑料品种 一般树脂分子量小，填料颗粒细且呈球状，水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大； 模具结构 模具

10、成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。 成型工艺 采用预压锭及预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。,二、固化速率,固化速率是指塑料从塑化状态经过化学交联反应转变成固化状态的速度。,固化速率主要由热固性塑料的交联反应性质决定，并受成型前的预热、预压情况以及成型工艺条件如模压温度和压力等多种因素的影响。,三、收缩率,模塑料在模压过程中产生的收缩率是实际收缩率。而在确定模具尺寸时，则必须考虑计算收缩率。,产生制品收缩的原因：,（1）热胀冷缩,（3）结构变化,（2）内应力,四、压缩比,压缩比是指模塑料的压制前坯料与压制后制品在压力方向上尺寸的比

11、值，比值越大，压缩比越大。 压缩比大，要求加料腔体积增大，同时成型困难。,4.4 压缩成型工艺过程,模压后处理,预热和干燥,预压-锭料,修饰抛光,特殊处理,模压前的准备,压缩成型过程,嵌件的安放,加料,合模,排气,保压与固化,脱模,模具清理,整形去应力,计量,一、压缩成型前的准备,（1）计量,对于不同尺寸制品首先要知道所压制制品的体积和真实密度，再加上毛刺、飞边等的损耗，然后进行投料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足或过多造成废品和材料的浪费。,（2）预热与干燥,目的,一是对塑料进行预热，以便对压缩模提供具有一定温度的热料，使塑料在模内受热均匀，缩短模压成型周期； 二是对塑料进行

12、干燥，防止塑料中带有过多的水分和低分子挥发物，确保塑件的成型质量。,1）热固性树脂模压前进行预热优点, 缩短成型周期, 降低成型压力, 提高塑件质量,2）预热方法：,热板加热,红外线加热,烘箱加热,高频加热,为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉 在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。,（3）预压,加料快，简单准确，避免了模塑粉的飞扬。 降低了模塑粉的压缩率，可减少模具的装料室，简化了模具结构。 预压物紧密，空气少，使传热加快，缩短了预热和固化的时间，同时避免制品出现气泡，有利于提高制品的质量。 预压物的预热温度可以比模塑粉高,缩短预热和固化时间。 锭料与塑件形状类似，

13、便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。,采用预压锭料的优点：,对压塑粉的要求：,预压条件：,颗粒最好大小相间 压缩率（塑料锭料）宜为3.0左右 含有润滑剂,压力：压力范围40200MPa,温度：室温或5090预压,原则：锭料的密度达到塑件最大密度的80%,（4）嵌件的安放,嵌件 作为塑件中导电部分或使塑件与其它零件相连接的零件。,常用嵌件有轴套、螺钉、螺母、接线柱等等,大嵌件在模具装上压机后要先预热,嵌件的安放要求位置正确、平稳,二、压缩成型过程,加料,加料的关键是加料量,定量的方法：,合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中间高四周低，便于气体排放。,容量法：方便但不很准,重量法：准确、麻烦,计件法

14、：预压锭料，计数放入, 合模,加料后即可合模，合模时间一般从几秒到几十秒不等。,合模过程分为两个部分：,凸模触及塑料之前：尽量加快合模速度（缩短周期，避免塑料过早固化）,凸模触及塑料之后：减慢合模速度（利于排气）, 排气,目的：排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量。,方法：合模后加压至一定压力，立即卸压，凸模稍微抬起，连续次。,塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作，以免移位或损坏。,流动性好的塑料采用迟压法，即从凸模与塑料接触到压模完全闭合的过程中停顿1530秒。, 保压与固化,保压时间：从压模闭合加压至卸压取出塑件所用的时间。,保压时间长短受塑料类型、预热

15、情况、塑件形状及压缩程度的影响。,硬化阶段要求：在成型压力与温度下保持一定的时间，使交联反应进行到要求的程度。,硬化程度, 脱模,塑件脱模方法：,推出机构机自动推出,模外手动推出,复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模；带有嵌件的塑件应先使用专用工具将它们拧脱，然后再进行脱模。,三、压后处理, 模具清理,用铜铲或压缩空气清理，以免损模具外观, 整形去应力,检查塑料质量,预压、预热、干燥,称料,清洗嵌件，嵌件预热,清理压模 涂脱模剂,放嵌件,加料,合 模 加热加压,排 气 加热卸压,固 化 保温保压,开 模 卸压脱模,塑件整形,去应力处理,塑件送至下一工序,压缩模塑工作循环,4.5 压缩成型工艺

16、参数,要生产出高质量塑件，除了合理的模具结构，还要正确选择工艺参数。,模压压力（成型压力）,模压温度（成型温度）,模压时间,成型压力 指模压时迫使塑料充满型腔而由压力机对塑料所施加的压力（单位MPa）,一、压缩成型压力,施加成型压力的目的：,使物料在模具中加速流动，并充满模腔，提高塑件密度,使粘流态物质在一定压力下固化，,克服树脂在交联反应之中放出的低分子物以及其它挥发物所产生的涨模压力，避免出现肿胀和脱层缺陷；,紧密闭合模具，使制品具有固定的尺寸、形状和最小毛边；,56,2.模压压力的确定 取决于塑料种类、模温、制品形状和尺寸以及其它工艺条件。 a.塑料的流动性越小，硬化速率与快，压缩率越大

17、，需施加的压力越大； b.制品形状越复杂，深度越大，面积越大时，需施加的压力越大 c.预热的塑料比未经预热的需施加的压力小，因前者流动性大； d.在一定范围内，提高模具温度可有利于模压压力的降低，但模温过高，靠近模壁的塑料会过早固化而使它对降低模压压力没有作用。,57,注意： 一般，增大压力，除有利于增大物料的流动性外，还使制品更紧密，成型收缩率低，力学性能好。 但模具压力过大，对模具使用寿命有影响，并增大设备功率消耗，也会降低制品的质量。 若压力过小，不能克服交联反应中放出低分子量的压力，也会降低制品性能。,影响因素：,、物料流动性越小、固化速度越快、物料的压缩率越大时，所需模具压力越大。

18、、制品形状结构越复杂、成型深度越大、成型温度越低，成型压力越大。,计算公式：,p =,成型压力与塑料种类、塑件结构、模具温度等因素有关，对密度和性能影响大，压力大，提高交联固化速度；压力小，塑件容易产生气孔,常用热固性塑料的压缩成型温度和成型压力,二、压缩成型温度,成型温度 指压缩时所需的模具温度，对塑件质量、模压时间影响很大,作用： 使物料熔融流动，变成流体并充满型腔；提供固化所需热量。使热固性塑料发生交联反应。,热固性塑料的模内温度高于模具温度,62,温度对流动性的影响： 当合模后，模内的塑料温度是逐渐上升的，在上升过程中，塑料主要由固体转变为熔体，粘度逐渐由大变小，流动性由小变大。然后，

19、塑料交联反应逐渐开始，而且随料温的升高交联反应迅速增大，这时聚合物的粘度有小变大。最后失去流动性。因此在流动性温度曲线上有峰值出现。根据流动性与温度的关系，在闭模后，必须迅速增大成型压力，使物料在温度不很高，流动性又比较大的情况下迅速充模。,63,2.料温的变化 料温是随时间增大的，并且在固化开始后，料温将超过模具温度。这是由于塑料固化放热效应引起的。然后随固化反应的完全，料温开始下降，最终等于模具温度。,塑料温度和制品强度随时间的变化关系,A 为强度最高点 l 为模具温度 L代表塑料流动区域（根据体积变化确定）M代表塑料热膨胀区域 N代表塑料固化区域,64,3.模温与模压时间的关系 模压时间

20、：一般指从升温加压开始到固化完全为止的时间。 实践证明，模压温度越高，固化速率越快，模塑周期越短。但过高的温度会因固化速率过快，使得塑料的流动性迅速降低，并引起充模不满，特别是形状复杂、薄壁、深度大的制品，这种现象更加明显。,模具温度与模压周期的关系,调节和控制模温的原则： 保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期,硬化速度慢、周期长，硬化不足；塑件表面无光；物理、力学性能差,模具温度,太高,树脂、有机物分解；塑件外层先硬化，充模不足,适中,成型周期短，生产率提高,过低,三、压缩时间,压缩时间 指熔融体充满型腔到固化定型所需时间。 影响因素塑料品种、含水量、塑件形状尺寸、成型温度、压缩模具结构、预

21、压预热、成型压力等。,模压时间,模压时间太短，树脂固化不完全，制品物理机械性能差，外观无光泽，制品脱模后易出现翘曲、变形等现象 过分延长模压时间会使塑料过“过熟”，不仅延长成型周期、降低生产率、多消耗热能和机械功，而且树脂交联过度会使制品收缩增加，引起树脂与填料间产生内应力，制品表面发暗和起泡，而使制品性能降低，严重时会使制品破裂。,在保证塑件质量的前提下，应力求缩短模压时间。,不同温度时，热固性塑料固化时间对变形的影响,酚醛塑料与氨基塑料 压缩成型工艺参数,70,模压成型不正常现象分析,4.6 常用模塑料的压缩工艺,一、团（散）状模塑料模压工艺,1.模压塑料的准备与加料,无论物理形态是块状还

22、是散状的模塑料（ Bulk molding compounds以下简称BMC)，一般在其生产的最后阶段，通常都由一专门的设备挤压成绳条状、木节状或弹丸状，这样在以后的处理和操作中可以实现比较精确的、方便的、自动化的加料。,2.成型工艺参数的选择,（1）成型压力 普通制品3.5-7MPa；对制品表面要求高的可用14MPa。,(2) 成型温度 BMC的成型温度一般为110170oC,成型温度的高低与它的固化速度、制品的复杂程度、收缩控制、流动条件等有关。,（3）固化时间 制品的固化时间与物料的固化速度有关，也与制品厚度、成型温度有关。,通用型和低收缩型BMC成型工艺参数是 成型压力 3.57.0M

23、Pa 成型温度 132 177oC 保温时间 45s,壁厚：3mm 3min；6mm 4 6min；12mm6 10min。,低收缩化学增稠BMC成型工艺参数是 成型压力 3.57.0MPa 成型温度 149 177oC 保温时间尽可能短,3.脱模,由于加有脱模剂的BMC配方中加有内脱模剂，并且开模后制品产生冷收缩，因而容易取出。但对于低收缩的配方，脱模就相应困难一些。,4.成型过程中BMC的流动,在BMC成型过程中，由于物料的不同流向会造成纤维及其他物料的离析、取向和分布不均，因此在料流的汇集点要产生熔接线，使制品的质量出现问题。,5.BMC模压成型制品的缺陷、产生原因及解决方法,BMC模压

24、成型制品的缺陷、产生原因及解决方法见表4-7,合模速度：50s内须合模完成,4-7(续）,二、片状模塑料（sheet molding compounds）模压工艺,1.模压前的准备,（1）SMC的质量检查,压制前应了解料的质量、性能、配方、单重、增稠程度等，对质量不好、纤维结团、浸渍不良、树脂积聚部分的料应去除。,（2）剪裁,按制品结构形状、加料位置、流动性能，决定剪裁要求，片料多裁剪成长方形或圆形，按制品表面投影面积的4080%来确定。,（3）脱模剂选用,常用外脱模剂：硅酯、硅油等。,1）熟悉压机的各种操作参数，尤其要调整好工作压力和压机的运行速度及压机台面的平行度，以确保薄壁制品的厚度均匀

25、。 2）模具安装一定要有水平，并确保安全位置在压机台面的中心。,（4）设备的准备:,2.加料 （1）加料量的确定 加料量=制品体积1.8。 （2）加料面积的确定 加料面积一般为制品投影面积的40%80%。 （3）加料位置和方式 通常情况下，物料应放在模腔中部。,（4）其他 成型深拉制品时，为增加片材的流动性，模压前可采用100120oC下预热操作,3.模压成型 （1）成型温度 一般来说，厚度大的制品所选择的成型温度应比薄壁制品低，以防止过高的温度在后制品内部产生过度的热积累。 （2) 成型压力 一般来说，SMC的成型压力3.57.0MPa之间。 （3）固化时间 固化时间一般按40s/mm计算。

26、对厚制品（3mm以上），每增加4mm,固化时间增加1min.,(4)压机的操作 某种SMC的典型成型周期如下 开启压机 7s; 模具闭合 10s； 取出制品 10s；固化周期 73s； 加料 20s； 共计130s;,SMC制造工艺 （Sheet molding Compound,SMC),颜料、填料分散用搅拌机,（1）树脂浆料制备：将颜料、填料、引发剂等分散于树脂中 （2）SMC制备：玻璃纤维短切铺毡；浆料被覆；压实；熟化。,SMC制造设备,采用片材模型法（Sheet molding Compound,SMC) 生产汽车、火车、电机、飞机部件、座椅、浴盆、抽水马桶等。,三、吸附预成型坯模压工

27、艺 1.树脂混合物的制备 其混合过程如下： 1）将树脂加入主混合容器中，开动混合器。 2）加入单体，充分搅拌35min直至溶解。 3）加入预先混合好的引发剂一单体混合物，搅拌510min直至均匀分散为止。 4）加入填料，搅拌20min使其均匀分散，此时要注意防止温度上升。 5）卸料，清洁搅拌桨。,树脂混合物的粘度一般按以下范围控制； 1）树脂的原始粘度3.5MPas。 2）加入单体一引发剂后的粘度0.8Pas. 3) 加入填料并充分混合后的粘度15Pas。 4）准备模压时的粘度1530Pas。,2.模压成型工艺 如图,吸附预成型坯模压成型工艺,工艺流程,（1）检查预成型坯质量 （2）模具的准备

28、 （3）准备加料 （4）树脂混合物的灌注 （5）压机的闭合 （6）成型压力 （7）固化时间 （8）成型温度 （9）零件的取出 （10）冷却定型,四、短纤维模塑料成型工艺,1.模压前的准备,（1）装模 1）使物料的流程最短。 2）对于料流不易填充的狭小流道及“死角”处，均需预先进行料的辅设。,（1）料的预热和预成型 （2）脱模剂涂覆,2.模压成型,3）根据制品使用时的受力状态，合理进行纤维的排列取向 4）物料辅设应尽可能均匀 5) 尽可能使物料中纤维沿其流动方向取向。,（2）模压,短纤维模塑料成型工艺流程,几种短纤维模塑料成型工艺示例如下 （1）快速模压成型工艺,例1镁酚醛预混料模压成型工艺 预

29、成型 模塑料在90110C下烘24min后，立即放入冷预成型模内，在高压下压成坯料； 坯料的预热 模塑料在80100C下预热515min; 脱模剂 用硬脂酸、机油均匀涂覆模具； 成型温度 上、下板加热温度为160180C； 成型压力 3040MPa； 加压时机 装模后加全压，保压1015s后，在1min内连续加压、卸压1-3次进行排气和充模； 保温时间 1min/mm； 脱模温度 成型温度下脱模,例2 镁酚醛预浸料成型工艺 脱模剂 用硬脂酸、机油均匀涂覆模具； 成型温度 模具温度155160C，或上、下加热板温度160170C； 成型压力 4050MPa； 加压时机 入模后050s加压，同时充

30、模、放气36次； 保温时间 0.52.5min/mm,一般为0.51min/mm； 脱模温度 成型温度下脱模。,（2）慢速模压成型工艺 例1 硼酚醛预混料模压成型工艺 坯料的预热 模塑料在100140C下预热10-30min； 装模温度 80140C 加压时机 合模后在20-100min内于（1505） (1705)C 范围内一次加全压； 成型压力 3040MPa； 升温速度 1060C/min 成型温度 180300C； 保温时间 518min/mm； 降温及脱模温度 自然降温至60%以下脱模；脱模剂 硅脂。,例2 环氧酚醛模塑料成型工艺 装模温度 70 80C； 加压时机 合模后在2012

31、0min内于90105C范围内一次全加压； 成型压力 1530MPa； 升温速度 050C/h； 成型温度 （1705）C； 保温时间 35min/mm； 降温及脱模温度 强制降温至60C以下脱模； 脱模剂 硅油。,例3 氨酚醛预混料模压成型工艺 装模温度 8090C； 加压时机 合模后在30-90min内于（1502）C下一次性全加压； 成型压力 3040MPa； 升温速度 1030C/h； 成型温度 （1755）C； 保温时间 25min/mm； 降温及脱模温度 强制降低至60C以下脱模； 脱模剂 硬脂酸。,五、定向辅设模压成型工艺,1.制品的应力分析 2.工艺过程 1）预浸渍制品中纤维是

32、均匀直线排列，能充分发挥纤维的刚度和强度。 2）通过纤维、树脂含量的严格控制和纤维准确的定向排列，可预测产品的各项性能及在应力条件下的可信度。 3）工艺上，可使预浸渍材料的制备与辅设成型分为两套系统，利于质量控制。 3.制品的模压成型 4.工艺特点,模压成型制品中，随着纤维在玻璃钢中排列规则性的增强，强度和刚度将有较大幅度的增加。,定向辅设模压工艺比较容易实现多种材料的复合，从而能够更加合理使用和发挥各种材料的特性。另外，通过对纤维含量与方向的严格控制，可以预测制品各项性能在应力作用下的可信度，提高产品性能的重复性。 定向辅设模压工艺不足在于对于结构复杂、尺寸小的制品难以进行定向辅设设计；容易

33、产生预浸渍制品纤维张力不均、层间结合较弱、纤维纵、横向线膨胀系数的差异的问题；制品会出现内应力、内部顺层裂纹、表面因纤维局部位移而产生的“波纹”等缺陷。,102,4.7 冷压烧结成型 冷压烧结成型又称模压烧结成型，它主要用于PTFE的成型。 方法是：先将一定量的氟塑料放入常温下的模具中，然后加压，使其变成密实的型坯，接着送进烘箱内进行烧结，冷却后即成制品。,103,一.树脂的选择 悬浮法PTFE，颗粒直径为35500m。主要用模压烧结法成型制备尺寸、形状较大的制品和定向薄膜。 分散法树脂: 生产薄壁制品或用于喷涂、流涎、浸渍。 两者区别：分散法比悬浮法树脂颗粒小，热稳定性差。,104,二.粉碎

34、过筛 氟塑料在贮存、运输中很容易结团，成型前必须进行粉碎、过筛。否则会造成： a.成型时团与团间有明显界面，制品在界面处容易开裂； b.加料不均。,105,三.加料、冷压成型 称取一定量树脂，均匀的加入模槽内，然后闭模加压，为了避免制品产生夹层和气泡，在升压过程中要进行放气，最后还要保压一段时间，使压力传递均匀。 一般冷压压力为2550MPa，保压时间为35min。大而长的制品1015min。 保压完后缓缓卸压，取出制品。卸压不能过快，防止强烈回弹，引起制品的破裂。,106,加料予成型中应注意的问题： a.加压、卸压不能过快； 加压速度过快，制品各处受压不均匀，密度不一致，烧结时内应力大，容易

35、产生夹层和气泡。直径大而长的型坯升压速度应慢，反之则快。慢：5-10mm/min,快:10-20mm/min b.加料要一次性加完，否则界面容易开裂。,107,四.烧结 烧结是将强度很低的型坯，缓慢加热到327以上，并保持一段时间，使分散的颗粒相互扩散，并熔结成一个密实整体。 此过程是相变过程，乳白向弹性透明体。 烧结过程分为两个阶段：,108,a.升温阶段： 将型坯由室温加热到烧结温度的过程。 由于四氟传热性差，因此升温不能太快。否则会造成： i.型坯各部分膨胀不均，易使制品产生内应力，出现裂纹； ii.可能造成内生外熟现象。 但升温太慢会使生产周期延长。,109,升温速度： 对大型制件：3

36、0-40/h，直到380-390为止，且在200、300、320、340各保温一段时间以使内外膨胀一致。 对小型制件：80-120/h，以分散树脂制薄板时，应为3040/h。,110,烧结温度主要根据热稳定性： 国产悬浮树脂的稳定性较高，一般烧结温度为3855，3955； 分散树脂因分子量较小，热稳定性较低，其烧结温度为3705。,111,b.保温阶段： 由于晶区的熔解，大分子的扩散需要时间，因此必须将制品在烧结温度下保持一段时间，也就是当升温到烧结温度时，型坯应在该温度下保持一段时间，以使其“烧透”。,112,保持时间的长短取决于树脂稳定性大小，烧结温度高低，制品尺寸大小。一般树脂稳定性高、

37、制品尺寸大、烧结温度低的，保温时间应长些。 在生产中，大型制品通常选用热稳定性高的树脂，保温时间为8-10h; 而对小制品，保温1-2h。 注意：保温时分解，要防毒。,113,五.冷却 将已烧好的坯体，从烧结温度下的透明状态降到室温不透明的白色晶体的过程。 冷却方式： a.淬火： 空气淬火, 液体淬火 b.不淬火：,114,差别： a.不淬火制品：结晶度高（63-85%），结晶排列紧密，硬度、拉伸强度高，断裂伸长率低，收缩率大(3-7%)； b.淬火制品：结晶度小（50-65%） ，韧性好，断裂伸长率高，拉伸强度低，收缩率小（0.5-1%） 。,115,在实际操作中降温速度受制品尺寸的限制：

38、对一般大型制品，规定不淬火，并采用15-24/h的缓慢冷却温度，同时在结晶速度最快的温度范围内保持一段时间，于150取出至石棉箱内缓慢冷却至室温。 大型制品，若冷却快，内外温差大，以致收缩率不均匀而有内应力，甚至出现裂纹化。 厚度大于25mm的制品应在烧结炉内冷却至室温后方可取出。,116,对小型制品可根据用户要求予以淬火或不淬火。 对于板材或尺寸要求精确的制品，可采用烧结炉内取出放入定型模内加压，冷却至室温的方法。,1.简要分析在压缩过程中，影响物料流动性的各个因素。 2.压缩成行前，对模塑料进行预热、预压的目的、作用是什么？ 3.预热的方法有哪几种？预热时应注意些什么？ 4.模压前，装模和加料的操作应注意些什么? 5.模压进程中，排气的过程是如何完成的? 6.模压制品成型后，为何要进行后处理?后处理的方式有哪几种？ 7.压缩成型的工艺参数有哪几个?简述工艺条件的控制与制品性能的 关系。 8.简述热固性塑料模压成型工艺的全过程。,思考题,