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高分子材料成型


(3) 成型 把混炼胶通过成型加工成各种橡胶制品或半成品。 常用成形方法有注射成形、压延过程、挤出成形等。 ① 压延 将混炼胶料通过辊压制成一定厚度、宽度或各种 断面形状的胶片,或者在所用的纺织物上挂上一层 薄的胶层,这种工艺过程称为压延。用作压延的机 器叫做压延机,根据压辊的数量,压延机有双辊、 三辊、四辊和五辊之分。压延可以完成压片、压型、 贴胶、擦胶、贴合等作业。
2 橡胶制品的成型加工过程 橡胶制品的生产主要包括塑炼、混炼、成形、硫 化等加工过程。 (1) 塑炼 橡胶具有高弹性,但可塑性极差。塑炼使橡胶 分子链断裂,减少分子的长度,提高其可塑性。 增加橡胶可塑性的工艺过程。分为低温塑炼和 高温塑炼。 (2) 混炼 通过机械作用使塑炼后的生橡胶与各种配合剂 均匀混合的工艺过程。其目的是生产出符合品质要 求的混炼胶。
压制成型(compression molding process)
——热固性塑料通常采用的成形方法。
压制成型又叫模压成型,与粉末冶金的压制成 型相似。将塑料原料(粉末、颗粒或片)放入金属 模具内,加热加压,使其在模具内成形、硬化。 压制过程的三个相互关联的基本参数: 压制温度、压力、时间对压制品的质量影响 很大,应严格控制。
第六章
高分子材料成型
高分子材料:塑料,橡胶
一、塑料制品的成型
塑料是以合成树脂为主要成分的有机高分子材料。 1 塑料分类 塑料的种类很多,分类方法也很多。常用的二种为: 按塑料的受热行为分类:热固性塑料,热塑性塑料 按塑料的使用特点来分:通用塑料、工程塑料 和特种塑料
热固性塑料是一种化学不溶解的高分子材料。它是热 固性聚合物加热到一定温度发生化学反应,引起分子 间粘结或交联、硬化或聚合而固化的。固化以后即使 再加热也不能回复到原始状态。
热固性塑料一般以缩聚树脂为基础制成,如:酚 醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、聚氨酯塑料等。 热塑性塑料则相反,在室温下是固态,受热软化, 达到熔点变成粘性液体;冷却到熔点以下的粘性液 体重新凝固。循环地加热和冷却,熔融和凝固重复 出现。 热塑性塑料一般由聚合树脂制成,如:聚乙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯、ABS、有机玻璃、尼龙等。
硫化是橡胶制品生产工艺中最重要的工序之一, 各种橡胶制品都必须通过硫化来获得满足使用要求的 性能。硫化是在硫化机上进行的,温度、压力和硫化 时间是必须严格控制的工艺参数。
加热是为了能够发生和加快硫化的化学反应;
加压可以使橡胶更好地成形,增大密度,并能与提高 橡胶制品强度的纺织物很好地结合; 保持一定的硫化时间是为了使橡胶制品具有合适的性 能。硫化温度和时间的相互影响很大:温度越高,胶 料的硫化速度越快,需要的硫化时间就越短。一般硫 化温度平均每增加10℃,硫化时间几乎可以缩短一半 左右。
浇注成型
适于热固性塑料,具体操作同于铸造。
吹塑成型
பைடு நூலகம்
——适于热固性塑料
是把熔融状态的塑料型环放置于模具型腔内, 借助于压缩空气吹胀冷却而得到一定形状的中空塑 料制品的成型加工方法。如: 瓶、罐、筒类件的生 产。 注射吹塑成型过程及挤出吹塑成型过程如下 图所示。
注射吹塑成型过程
压缩空气
(a)
(b)
(c)
真空成型示意图
二.橡胶制品的成型过程
1 概述 橡胶是以有机高分子聚合物为基础的材料。 橡胶分类:按来源分,分为天然橡胶和合成橡胶; 按应用范围分,分为通用橡胶和特种橡胶。
橡胶的特点:高弹性、良好的耐磨性、隔音性、 阻尼特性及电绝缘性等。
橡胶的用途:密封件、轮胎、减振件、传动胶带等。 生产橡胶制品的原材料:生橡胶
2 塑料制品成型方法
塑料的原料一般为粉末状、颗粒状或液体,根据要 求有时需要加入适当的添加剂(如:增塑剂、填料、 防老化剂、阻燃剂、增强材料等)。 无论是热塑性还是热固性塑料,一般都需要在一定 的温度和压力下才能塑压成形。
塑料成形的方法很多,常用的有: 注射成形、挤出成形、浇注成形、压制成形、 吹塑成形等。
挤出成形(extrusion process)
塑料挤出成形示意图 1—料筒,2—加热器,3—冷却水或气
更换不同的模嘴则可以生产不同截面的型材。
适用范围: 挤出成型适合于热塑性塑料的管材、棒材、 板材等塑料型材的生产。 优点:可以自动连续生产,效率高。
缺点:制品尺寸精度较差, 不能用于热固性塑料制品的生产。
通用塑料是指那些常用的塑料品种,主要包括聚氯 乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑 料等;它们的产量大,用途广,价廉。 工程塑料是指具有优良力学性能的塑料,它们可以用 来制造承受一定载荷的工程结构塑料件,能部分代替 金属材料制造各种塑料机械零件和配件。工程塑料通 常是指ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、尼龙等。 特种塑料都具有某一方面的特殊性能,如高的耐热性、 电绝缘性、耐腐蚀性、导电性、导磁性等。有些特种 塑料是塑料基复合材料。
③模压 模压(也叫热压)成形往往和硫化同时进行,模 压后就得到橡胶制品。它的加工原理和过程与塑料的 模压成形类似。可以生产橡胶垫片、密封圈、复杂形 状的橡胶制品等。在橡胶工业中应用十分广泛。 对于一些流动性好的橡胶(包括粉末胶料), 也可以注射成形。它的原理和过程与塑料的注射成 形相似。
橡胶制品实物照片
(4) 硫化 将塑性橡胶转化为弹性橡胶的工艺过程。是橡胶 成形的最重要工序之一。一般用硫磺在硫化机中进行 硫化过程,使橡胶由链状结构转化为网状结构。 随着橡胶工业技术的发展,已有很多不用硫磺硫 化而可以使橡胶(尤其是合成橡胶)分子发生交联 的方法。然而,凡是能使塑性橡胶转变为空间网状 结构的弹性橡胶的工艺,不管用不用硫磺,均称为 硫化。工业生产中,很多橡胶制品的硫化和成形是 同时进行的。
②压出
橡胶的压出成形与塑料的挤出成形相似。很多橡 胶制品是采用螺杆压出成形机进行生产的。通过压出 机螺杆的旋转,使胶料在螺杆和筒壁之间受到强大的 挤压力,胶料被加热塑化,并不断向前推送,最后通 过模嘴压出具有一定断面形状的半成品。更换不同的 模嘴,可以压出各种断面形状的橡胶坯件。 压出成形在橡胶工业中应用很广,如轮胎胎面、 内胎、胶管、电线以及各种断面形状的制品。压出成 形的橡胶坯件经过硫化,就成为产品了。
注射成形(injection-molding process)
注射成形示意图 1—顶出杆,2—制品,3—加热器,4—颗粒塑料,5—柱 塞,6—分流梳
适用范围: 注射成型是热塑性塑料的一种主要成型方法。可以 生产各种形状的塑料制品。 某些流动性好的热固性塑料也可采用注射成型工艺。 优点:机械化、自动化生产,生产效率高,制品尺 寸精度高,可压制形状复杂、薄壁(如电视机外壳) 或有金属嵌件的塑料制品。 缺点:设备和模具成本高。
(d)
注射吹塑成型过程
1—注射机;2—注射型坯;3—空心凸模; 4—加热器;5—吹塑模;6—制品
挤出吹塑成型过程
压缩空气
(a) (b) (c) (d)
挤出吹塑成型过程 1—挤出机头;2—吹塑模;3—管状型坯;4—压缩空气吹嘴;5—制品
真空成型(vacuum forming)
将热塑性塑料片放在模具中,周边压紧,加热 器把塑料片加热至软化温度,然后将模具内腔抽成真 空,软化的塑料片在大气的压力作用下与模具内表面 贴合,冷却硬化后即得到所需的塑料制品。
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