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第11章 有机高分子材料的成形技术
特点: 与注射成形相比,模压成型的主要优点是可模制较大平面的制品和利用多槽 模进行大批量生产,其中热固性塑料模塑制品具有耐热性能好、使用温度范围 宽、变形小等特点;模压成形可采用普通液压机,模具无浇注系统,结构简单 ,适用于流动性差的塑料,易于成形大型制品;制品的收缩率较小,变形小, 各向性能比较均匀。其缺点是成形周期长、生产效率低;自动化程度较低,劳 动强度大;溢边较厚,对于厚壁、带有深孔和形状复杂的制品难以成形;模具 易变形、磨损、寿命短且自动化程度较低,工人劳动强度大。
应用:模压成型主要用于热固性塑料制品的生产,其中以酚醛塑料、氨基 塑料使用最广。其制品主要用作机械零部件、电器绝缘件和日用品等,如汽车 配电盘、电器开关、餐具等。
4)传递模压(又称传递模塑) 传递模压是将热固性塑料经过加热室进入加热模具的闭合模腔,而成型的方
法。传递模压成形过程与模压成型工艺相似,主要区别是模具结构和注入料状 态。
应用:适用于模压成型的塑料也适用于传递模塑,如酚醛类、环氧类、三聚 氰胺甲醛类塑料等。其典型塑料制品有集成电路(IC)芯片,带有金属镶嵌件的 热固性塑料制品,如电器开关等。
5)热成型 过程:片材夹持;加热;成型;冷却;脱模。 特点:是成本最低的塑料加工方法之一,加工设备相对较简单,制品特点
是壁薄,且多为内凹外凸的半壳形。但热成型需对原料进行前处理和对产品进 行修整,因此劳动量较大。
§1、塑料制品的成形技术
塑料制品生产主要包括成形、机械加工、修饰和装配等生产过 程。成形是指将原材料(树脂与各种添加剂的混合料或压缩粉)制 成具有一定形状和尺寸的制品的过程。
成形是塑料制品生产中最重要且必不可少的过程,其他过程 视制品要求而取舍。
1、塑料的成形特性
1)塑料的成形工艺性能 主要有: 流动性 流动性的好坏,在很大程度上影响着成形过程的许多参数,如成形
时的温度、压力,模具浇注系统的尺寸及其结构参数; 收缩性 主要影响塑料件尺寸精度及质量;结晶性 影响制品的力学性能; 吸湿性与粘水性 影响成形工艺性和制件品质; 热敏性和水敏性 影响成形工艺性和制件品质。
2)塑料状态与温度的关系 塑料在玻璃态时可进行机械加工;高弹态时可进行热冲压变形,热锻及真空
成形;粘流态时可注射、模压、吹塑、挤出成形。
工艺参数:温度、压力和时间。
应用:适于热成型加工的塑料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、ABS、聚甲 基丙烯酸甲酷,以及多种热塑性共聚物等,有时高密度聚乙烯、聚酞胺、聚碳 酸醋、聚对苯二甲酸乙二醉醋等也用此法成形。由于热成型是以塑料片材为原 料,因此,材料需经浇铸、压延、挤出等方法制造成片材后才可用于热成型。 现在热成型可以加工内外表面精度要求都较高的制品,如汽车和建筑业常用的 一些制品。热成型制品大都属于半壳形,如杯、碟等食品容器,冰箱内衬,汽 车内部镶板,塑料浴缸,电子仪表附件,飞机舱罩等。
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塑料制品成形加工过程示意图
最基本的成形方法有
1)塑料挤出成形(也称为挤塑成形)
挤出成形过程包括塑化、挤出成形和冷却定型三个阶段: 塑化方式分干法和湿法两种,干法的塑化是靠加热将塑料变成熔体,塑化和加压可在 同一个设备内进行,定型处理仅为简单的冷却。湿法塑化是用溶剂将塑料充分软化,因 此塑化和加压必须分为两个独立的过程,而且定型处理必须采用比较麻烦的溶剂脱除, 同时还得考虑溶剂的回收;故很少采用,仅限于硝酸纤维素和少数乙酸纤维等不能加热 塑化的塑料的挤出。 挤出工艺参数:压力、温度和挤出速率等。 特点:与其它成型方法相比①生产连续化且可根据需要制造任意长度的制品;②比注 射成型生产效率高;③应用范围广;④可以完成不同工艺过程的综合性加工,如挤出机 与压延机配合生产薄膜,挤出机与复合机配合生产复合制品,挤出机与造粒机配合可以 造粒等;⑤生产操作简单,工艺控制较容易。 适用于所有的热塑性塑料,最常用的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS等,也可 用于某些热固性塑料。主要用于生产棒、管、型材和薄膜等,也是中空成形的主要制坯 方法。在挤出机头芯部穿入金属导线,挤出制品即为塑料包敷电线或电缆。
3)温度和压力对粘度的影响
塑料的粘度随着压力和温度的升高而降低,粘度降低可增加塑料的流动性,有利于塑料制品的 成形。
热塑性塑料制品大多采用注射、挤出等成形方法。热固性塑料多采用模压成形方法。
2、塑料制品ห้องสมุดไป่ตู้形技术方法
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┌ 挤出 ┐
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一次成形 ∣ 注射 ∣
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┌———→︱模压成型 ︱—————┬———————┐
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︱
∣传递模压 ∣
↓
∣
• 原材料准备—→∣
︱发泡成型 ︱ ┌ 机械加工┐
↓
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└ ……… ┘ ∣ 修饰 ∣——→ 制品—→检验包装
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∣
┌热成型 ┐ └ ……… ┘
↑
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└———→∣固相成型 ∣
↑
∣
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二次成形 ∣双轴拉伸 ∣—————┴————- ——┘
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└ ……… ┘
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• 生产准备阶段 │ 成形(制造)阶段 │ 加工处理阶段 │ 成品阶段
第11章 有机高分子材料的成形技术
有机高分子材料成形原理
有机高分子材料制品的成形原理是将原材料加热塑化成粘流态 ,然后注入模腔内成形固化得到制品,故可称为“粘流态固化成 形”。由于塑化后的有机高分子材料粘性很大,充填模腔的能力 很差,常需施加外力以使其强迫成形。
可见:有机高分子材料制品成形一般须有温度和外力作用两 外界条件。
2)注射成形 (塑料注射成形又称注塑成形)
成形过程:加料,加热塑化、注射、制品冷却和制品脱模等。 注射成形工艺参数:温度(料筒、喷嘴、模具),压力和成形时间等。 特点:能制造外形复杂、尺寸精确的塑料制品,是三维塑料制品批量生产 的主要方法,生产效率较高,易于实现机械化和自动化,变种最多的一种成型 方法,对模具的依赖性大。 应用:几乎所有的热塑性塑料(除氟塑料外)都可以采用注射成型,另外还 有针对热固性塑料(如酚醛塑料)的注射成型;主要产品有电视机、电话机、音 响等家电外壳,汽车保险杠、仪表板、蓄电池外壳等汽车用塑料件,桶、盆、 筐等日用品等等。 3)模压成形(又称压塑成形、压缩成形) 成形过程主要包括加料、模压成形、固化、制品脱模等。 工艺参数:成形温度、压力和时间。
特点: ①可成型薄壁和复杂形状制品;②可制造带有精细或易损嵌件和穿孔的制品
;③制品性能较均一,尺寸较准确;④制品废边少,可减少后加工量;⑤模具 的磨损较小。传递模塑也有其特有的缺点:①塑料在通过流道和浇口时受较大压 力,产生高剪切应力,易于产生较大收缩和翘曲变形;②成本较压缩模塑高, 塑料损耗多;③纤维增强的塑料成型时,制品会因纤维取向产生各向异性;④ 嵌件四周的塑料有时会因熔接不牢而使制品强度降低。