第三节第三节 压制成型压制成型v压制成型是高分子材料成型加工技术中历史最久，也是压制成型是高分子材料成型加工技术中历史最久，也是v最重要的方法之一，广泛用于热固性塑料和橡胶制品的最重要的方法之一，广泛用于热固性塑料和橡胶制品的v成型加工。成型加工。v压制成型是指主要依靠外压的作用，实现成型物料造型的一压制成型是指主要依靠外压的作用，实现成型物料造型的一次成型技术。次成型技术。 v根根据据成成型型物物料料的的性性状状和和加加工工设设备备及及工工艺艺的的特特点点；压压制制成成型型可可分分为为模模压压成成型型和和层层压压成成型型两两大大类类，前前者者包包括括热热固固性性塑塑料料的的模模压压成成型型(即即压压缩缩模模塑塑)、橡橡胶胶的的模模压压成成型型(即即模模型型硫硫化化)和和增增强强复复合合材材料料的的模模压压成成型型，后后者者包包括括复复合合材材料料的的高高压压和和低低压压制成型。压压制成型。v压制成型的压制成型的主要特点主要特点：需要较大的压力。：需要较大的压力。v加压加压目的目的：加速热固性塑料和橡胶成型时的物理化学变化，：加速热固性塑料和橡胶成型时的物理化学变化，防止制品出现气泡，保证制品的质量。防止制品出现气泡，保证制品的质量。 v对于有些不饱和聚酯树脂的压制成型，因为没有低分子物对于有些不饱和聚酯树脂的压制成型，因为没有低分子物v析出，一般不用加压或仅需加少量的压力即可，这样的压制析出，一般不用加压或仅需加少量的压力即可，这样的压制为低压成型或接触成型。为低压成型或接触成型。 v模压成型是热固性塑料的主要成型工艺，通常称压缩模塑。模压成型是热固性塑料的主要成型工艺，通常称压缩模塑。其工艺过程是将模塑料在已加热到指定温度的模具中加压，其工艺过程是将模塑料在已加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使其发生化学交联反应而变成具有三维体经过一定的时间，使其发生化学交联反应而变成具有三维体型结构的热固性塑料制品。型结构的热固性塑料制品。 v 适用于模压成型的热固性塑料主要有酚醛塑料、氨基适用于模压成型的热固性塑料主要有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。塑料、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。 制品类型很多，主要有电器制品、机器零部件以及日用制品类型很多，主要有电器制品、机器零部件以及日用制品等。制品等。v2、模压成型、模压成型v 将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满槽中，合上阳模加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热或冷却，脱模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热或冷却，脱模后就得到制品。模后就得到制品。v3、层压成型、层压成型v 以片状材料作填料，通过压制成型。将这种层压材料以片状材料作填料，通过压制成型。将这种层压材料的成型方法称为层压成型。其填料通常是片状（或纤维的成型方法称为层压成型。其填料通常是片状（或纤维状）的纸、布、玻璃布、木材厚片等。状）的纸、布、玻璃布、木材厚片等。v4、成型设备、成型设备v 通常采用油压机或水压机进行成型。通常采用油压机或水压机进行成型。v 模压成型的主要设备是压机，通过模具对塑料施加压模压成型的主要设备是压机，通过模具对塑料施加压力，在某些场合下压机还可开启模具或顶出制品。力，在某些场合下压机还可开启模具或顶出制品。v 压机的种类很多，有机械式和液压式。目前常用的是液压机的种类很多，有机械式和液压式。目前常用的是液压且多数是油压机。压且多数是油压机。v一、模压成型的工艺过程一、模压成型的工艺过程v 热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的准备、热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的准备、v成型和制品后处理三个阶段组成成型和制品后处理三个阶段组成 v 1计量计量v 计量主要有重量法和容量法。计量主要有重量法和容量法。v 重量法是按重量计量，较准确，但较麻烦，多用在模压重量法是按重量计量，较准确，但较麻烦，多用在模压尺寸较准确的制品；尺寸较准确的制品；v 容量法是按体积计量，不如重量法准确，但操作方便，容量法是按体积计量，不如重量法准确，但操作方便，一般用在粉料。一般用在粉料。v 2预压预压v 在室温下将松散的粉状或纤维状的原料压成重量一定、在室温下将松散的粉状或纤维状的原料压成重量一定、形状规则的型坯的工序。形状规则的型坯的工序。 v v预压作用预压作用：v 1)加料快、准确、无粉尘；加料快、准确、无粉尘；v 2)降低压缩率，可减小模具装料室和模具高度。降低压缩率，可减小模具装料室和模具高度。 v 影响预压料质量的因素主要有模塑料的水分，颗粒大小，影响预压料质量的因素主要有模塑料的水分，颗粒大小，压缩率，预压温度和压力等。压缩率，预压温度和压力等。 v 模塑料中水分含量太少不利于预压，过多会影响模塑料中水分含量太少不利于预压，过多会影响制品的质量。制品的质量。v 颗粒最好大小相同，粗细适度，因为大颗粒预压物颗粒最好大小相同，粗细适度，因为大颗粒预压物空隙多，强度不高；细小颗粒过多时，易封入空气，空隙多，强度不高；细小颗粒过多时，易封入空气，粉尘也大。粉尘也大。v 压缩率在压缩率在3.0左右为宜，太大难于预压，太小则无预压左右为宜，太大难于预压，太小则无预压意义；意义；v 一般预压在室温下进行，如果在室温下不易预压也可将一般预压在室温下进行，如果在室温下不易预压也可将预压温度提高到预压温度提高到5090。v 预压物的密度一般要求达到制品密度的预压物的密度一般要求达到制品密度的80，预压时，预压时施加的压力一般在施加的压力一般在40200MPa，其合适值随模塑料的性质其合适值随模塑料的性质和预压物的形状和大小而定。和预压物的形状和大小而定。v 3、预热、预热v 原料置于适当温度下加热一段时间，排出原料中的挥发物，原料置于适当温度下加热一段时间，排出原料中的挥发物，缩短成型时间。缩短成型时间。v热固性塑料在模压前进行预热有以下热固性塑料在模压前进行预热有以下优点：优点：v 1)加快塑料成型时的固化速度，缩短成型时间；加快塑料成型时的固化速度，缩短成型时间；v 2)提高塑料流动性，增进固化均匀性，提高制品质量，提高塑料流动性，增进固化均匀性，提高制品质量，降低废品率；降低废品率；v 3)降低模压压力。降低模压压力。v 热固性树脂具有反应活性的，预热温度过高或时间热固性树脂具有反应活性的，预热温度过高或时间过长，会降低流动性过长，会降低流动性。在既定的预热温度下，预热时间在既定的预热温度下，预热时间必须控制在获得最大流动性的时间必须控制在获得最大流动性的时间tmax的范围以内。的范围以内。v 预热的方法有多种，常用的有电加热、烘箱加热、预热的方法有多种，常用的有电加热、烘箱加热、红外线加热和高频电热等。红外线加热和高频电热等。 v4、模压、模压v 模压包括以下几个步骤，加料、模压包括以下几个步骤，加料、 闭模、排气、固化、闭模、排气、固化、脱模脱模冷冷。v 加料加料 在模具内加入规定量的塑料，加量的多少直接影响在模具内加入规定量的塑料，加量的多少直接影响到制品的密度和尺寸。到制品的密度和尺寸。v v闭闭模模：加加料料完完毕毕后后闭闭合合模模具具，操操作作时时应应先先快快后后慢慢，即即当当阳阳模模未未触触及及塑塑料料前前应应用用高高速速闭闭模模，以以缩缩短短成成型型周周期期而而在在接接触触塑塑料料时时，应应降降低低闭闭模模速速度度，以以免免模模具具中中嵌嵌件件移移位位或或损损坏坏型型腔腔，有有利利于于模模中中的的空空气气顺顺利利排排除除，也也避避免免粉粉料料被被空空气气吹吹出出，造造成成缺料。缺料。v排气排气:v在闭模后塑料受热软化、熔融，并开始交联缩聚反应，副在闭模后塑料受热软化、熔融，并开始交联缩聚反应，副产产物物有有水水和和低低分分子子物物，因因而而要要排排除除这这些些气气体体。排排气气不不但但能能缩缩短短硬硬化化时时间间，而而且且可可以以避避免免制制品品内内部部出出现现分分层层和和气气泡泡现现象象。排排气气过过早早或或过过迟迟都都不不行行，过过早早达达不不到到排排气气目目的的，过过迟迟则则因因塑塑料料表表面面已已固固化化气气体体排排不不出出。排排气气的的次次数数和和时时间间应应根根据据具具体体情情况况而定。而定。v保压固化保压固化v排排气气后后慢慢速速升升高高压压力力，在在一一定定的的模模压压压压力力和和温温度度下下保保持持一一段段时时间间，使使热热固固性性树树脂脂的的缩缩聚聚反反应应推推进进到到所所需需的的程程度度。保保压压固固化化时时间间取取决决于于塑塑料料的的类类型型、制制品品的的厚厚度度、预预热热情情况况、模模压压温温度和压力等。度和压力等。v对对固固化化速速率率不不高高的的塑塑料料也也可可在在制制品品能能够够完完整整地地脱脱模模就就告告保保压压结结束束，然然后后再再用用后后处处理理(热热烘烘)来来完完成成全全部部固固化化过过程程，以以提提高高设备的利用率。一般在模内的保压固化时间为数分钟。设备的利用率。一般在模内的保压固化时间为数分钟。v脱模冷却脱模冷却v热热固固性性塑塑料料是是经经交交联联而而固固化化定定型型的的，固固化化完完毕毕即即可可趁趁热热脱脱模模，以缩短成型周期。脱模通常是靠顶出杆来完成的。以缩短成型周期。脱模通常是靠顶出杆来完成的。v对对形形状状较较复复杂杂的的或或薄薄壁壁制制件件应应放放在在与与模模型型相相仿仿的的型型面面上上加加压压冷冷却却，以以防防翘翘曲曲，有有的的还还应应在在烘烘箱箱中中慢慢冷冷，以以减减少少因因冷冷热热不不均而产生内应力。均而产生内应力。v5 5 制品后处理制品后处理v为为了了提提高高热热固固性性塑塑料料模模压压制制品品的的外外观观和和内内在在质质量量，脱脱模模后后需需对对制制品品进进行行修修整整和和热热处处理理。修修整整主主要要是是去去掉掉由由于于模模压压时时溢溢料料产产生生的的毛毛边边；热热处处理理是是将将制制品品置置于于一一定定温温度度下下加加热热一一段段时时间间，然后缓慢冷却至室温然后缓慢冷却至室温. .v这这样样可可使使其其固固化化更更趋趋完完全全，同同时时减减少少或或消消除除制制品品的的内内应应力力，减减少少制制品品中中的的水水分分及及挥挥发发物物，有有利利于于提提高高制制品品的的耐耐热热性性、电电性能和强度。性能和强度。v热热处处理理的的温温度度一一般般比比成成型型温温度度高高l050，而而热热处处理理时时间间则则视塑料的品种、制品的结构和壁厚而定。视塑料的品种、制品的结构和壁厚而定。 v二、二、模压成型工艺条件及控制模压成型工艺条件及控制v热固性塑料在模压成型过程中，在一定温度和压力的外热固性塑料在模压成型过程中，在一定温度和压力的外加作用下，物料进行着复杂的物理和化学变化，模具内物料加作用下，物料进行着复杂的物理和化学变化，模具内物料承受的压力、温度以及塑料的体积随时间而变化。承受的压力、温度以及塑料的体积随时间而变化。 v影响模压成型过程的主要因素是影响模压成型过程的主要因素是压力、温度和时间压力、温度和时间。v1 1 压力压力v压力的作用：压力的作用：v促促使使物物料料流流动动，充充满满模模具具型型腔腔；增增大大制制品品的的密密度度，提提高高制制品品的内在质量；的内在质量；v克克服服物物料料在在成成型型时时缩缩聚聚反反应应中中放放出出的的低低分分子子物物及及其其他他挥挥发发分分所产生的压力，从而避免制品出现肿胀、脱层等现象；所产生的压力，从而避免制品出现肿胀、脱层等现象；v使模具闭合，从而使制品具有固定的形状尺寸，防止变形等。使模具闭合，从而使制品具有固定的形状尺寸，防止变形等。v模压压力取决于塑料的工艺性能和成型工艺条件。模压压力取决于塑料的工艺性能和成型工艺条件。v通常塑料的流动性愈小，固化速度愈大，压缩率愈大，通常塑料的流动性愈小，固化速度愈大，压缩率愈大，模温愈高，及压制深度大、形状复杂或薄壁和面积大的模温愈高，及压制深度大、形状复杂或薄壁和面积大的制品时所需的模压压力就高。制品时所需的模压压力就高。v2 2 模压温度模压温度v模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔触流动模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔触流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响和树脂的交联反应速度有决定性的影响。 v在一定的温度范围内，模温升高、物料流动性提高，充模顺在一定的温度范围内，模温升高、物料流动性提高，充模顺利，交联固化速度增加，模压周期缩短，牛产效率高。利，交联固化速度增加，模压周期缩短，牛产效率高。v但过高的模压温度会使塑料的交联反应过早开始和固化速度但过高的模压温度会使塑料的交联反应过早开始和固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流动性下降，造成充模不全。太快而使塑料的熔融粘度增加，流动性下降，造成充模不全。 v 由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂和翘曲变形，而且内层固化完成时，制品表面可能已过热，引和翘曲变形，而且内层固化完成时，制品表面可能已过热，引起树脂和有机填料等分解，会降低制品的机械性能。因此模压起树脂和有机填料等分解，会降低制品的机械性能。因此模压形状复杂、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温。形状复杂、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温。 v3模压时间模压时间v模压时间是指塑料从充模加压到完全固化为止的这段时间。模压时间是指塑料从充模加压到完全固化为止的这段时间。v 模压时间主要与塑料的固化速度有关，而固化速度决定于模压时间主要与塑料的固化速度有关，而固化速度决定于塑料的种类。此外，与制品的形状、厚度、模压温度和压力，塑料的种类。此外，与制品的形状、厚度、模压温度和压力，以及是否预热和预压等有关。以及是否预热和预压等有关。v 模压温度升高，塑料的固化速度加快，模压时间减少。模压温度升高，塑料的固化速度加快，模压时间减少。v固化时间与制品厚度成正比，所以在一定温度下，厚制品所固化时间与制品厚度成正比，所以在一定温度下，厚制品所需的模压时间长。需的模压时间长。 v 在一定的模压压力和温度下，模压时间是决定制品质量在一定的模压压力和温度下，模压时间是决定制品质量的关键因素。模压时间太短，塑料固化不完全，制品的物理机的关键因素。模压时间太短，塑料固化不完全，制品的物理机械性能差，外观无光泽，且容易出现翘曲变形等现象。适当提械性能差，外观无光泽，且容易出现翘曲变形等现象。适当提高模压时间，可减小制品的收缩率，而且其耐热性、物理机械高模压时间，可减小制品的收缩率，而且其耐热性、物理机械性能和电性能均能提高。性能和电性能均能提高。 v 但如果模压时间过长，不仅生产效率降低，能耗增大，但如果模压时间过长，不仅生产效率降低，能耗增大，而且会因树脂过度交联而导致制品收缩增大，引起树脂与填料而且会因树脂过度交联而导致制品收缩增大，引起树脂与填料间产生较大的内应力，制品表面发暗、起泡，甚至出现裂纹，间产生较大的内应力，制品表面发暗、起泡，甚至出现裂纹，而且在高温下过长时间，树脂也可能降解，使制品性能降低。而且在高温下过长时间，树脂也可能降解，使制品性能降低。