一文带你了解热固性塑料模压成型工艺
压制成型是高分子材料成型加工技术中历史最悠久，也是最为重要的一种工艺。几乎所有的高分子材料都可用此方法来成型制品。考虑到生产效率、制品尺寸、产品使用的特点，目前主要用于：热固性塑料、橡胶制品、复合材料的成型。本文主要为大家介绍热固性塑料的压制成型的工艺性能、模压设备、成型工艺、成型工艺条件及控制。
一、热固性塑料的模压成型的工艺特点与性能
图：模压成型过程
将压塑料置于金属模具的型腔内，然后闭模在加热、加压的情况下，使塑料熔融、流动，充满型腔，经适当的放气，经保压后，塑料就充分交联固化为制品。
1.工艺特点
成型工艺及设备成熟，是较老的成型工艺，设备和模具比注射成型简单。
间歇成型，生产周期长，生产效率低，劳动强度大，难以自动化。
制品质量好，不会产生内应力或分子取向。
能压制较大面积的制品，但不能压制形状复杂及厚度较大的制品。
制品成型后，可趁热脱模。
2.工艺性能
（1）流动性
流动性即可塑性，对成型加工极为重要，直接影响热固性塑料成型过程中的物理化学行为及制品的质量。
影响流动性的因素
压模塑料的性能和组成（分子量、颗粒形状、小分子）；模具与成型条件（光洁度、流道形状、预热）
流动性过大过小的后果
太大：溢出模外，塑料在型腔内填塞不紧， 或树脂与填料分头聚集。
太小：难于在压力下充满型腔，造成缺料，不能模压大型、复杂及厚制品。
（2）固化速率
用于衡量热固性塑料在压制成型时化学反应（交联）的速度。
固化速度依赖于：塑料的交联反应性质，成型时的具体情况：预压、预热、成型温度和压力。
固化速度太大：硬化太快，过早硬化，流动性下降，不能很好地充满型腔，制品缺料，不能压制薄壁和形状复杂的制品。出现：表面先固化，流动性差。
固化速度太小：生产周期↑ ，生产效率↓ 。
（3）成型收缩率
高分子材料的热膨胀系数比模具（钢材）大得多，热固性塑料成型中发生交联，结构趋于紧密，加上低分子物挥发，体积必定收缩，尺寸变化很大。
成型收缩率： SL=(L0−L)/L× 100 %
一般高分子材料的SL在1～3％，是模具设计的重要指标。
产生收缩的基本原因：化学结构的变化（交联）、热收缩、弹性回复、塑性形变。
影响收缩率的因素：工艺条件、模具和制品的设计、塑料的性质。
产生的后果：制品翘曲、开裂。
解决的办法：预热、采用不溢式模具、严格工艺规程。
（4）压缩率
是粉状或粒状的热固性塑料的表观比重与制品比重之比。即模压塑料在压制前后的体积变化。
压缩率：Rp=d2/d1=V1/V2
产生后果：Rp越大，所需的模具装料室越大--消耗模具钢材，不利于传热，生产效率低，易混入空气；
解决方法：预压：酚醛压缩粉经预压：Rp从2.8－→1.25。
(5) 水份与挥发物的含量
游离水，以及受热受压时所释放出的氨、甲醛与结合水含量过高，产生后果：
流动性太大，收缩率大，翘曲，无光泽，波纹。
解决方法：预热，充分干燥物料，降低物料中水分的含量。
(6) 细度与均匀度
细度：颗粒直径大小；
均匀度：颗粒间直径大小的差距。
二、模压成型的设备和模具
1.成型设备－压机
压机的作用：通过模具对塑料传热和施加压力；提供成型的必要条件：T，P；开启模具和顶出制品。
压机——机械加压、液压（上压式、下压式）
上压式 压制油缸设在液压机的上部，活动横梁受油缸活塞. (或柱塞)推动，从上往下加压，下横梁作为工作台固定不动。这种压机操作方便。
下压式 压制油缸设在液压机的下部，上横梁固定不动，而下横粱受油缸活塞 (或柱塞)推动从下往上加压。此类压制机有上、下两根横梁，整机重心低，稳定性好。
2.模具
模具（钢制），有多种类型，结构形式通常较简单。模压成型用的模具常用的有三种： 1）溢式模具 2）不溢式模具 3）半溢式模具。
三.模压成型工艺流程
模压成工艺流程
1.计量
重量法：按质量加料。准确但麻烦。
容量法：按体积加料。方便但不及重量法准确。
记数法：按预压坯料计数。操作最快，但预先有个预压计量操作。
2.预压
预压的优点：加料快，准确，简单，便于运转。降低压缩率，可减小模具的装料量。使物料中空气含量少，利于传热。改进预热规程。（预压后可提高预热温度）
缺点：增加一道工序，成本高。
预压压力：一般控制在使预压物的密度达到制品最大密度的80% 为宜。
预压压力的范围：40～200MPa
3.预热
热固性塑料在模压前的加热有预热和干燥双重意义。
预热的优点：加快固化速度，缩短成型时间。提高流动性，增进固化的均匀性。减小制品的内应力，提高制品质量。降低模压压力。预热：15～20MPa，未预热：25～35MPa
预热时间与预热温度有关联，当预热温度确定后，可通过试验，作出预热时间与成型流动性的关系曲线，然后在曲线上找出最佳流动性所对应的预热时间。
4.嵌件安放
嵌件通常是制品的导电部分，或使制品与其他物体结合用的，安放要求：正确，平稳。
5.加料
加料量多，则制品毛边厚，难以脱模；少则制品不紧密，光泽差；所以加料量要准确。加料工序强调的是加料准确和合理堆放。 一般应堆成“ 中间高，四周低” 的形式。原因：有利于排气；闭模中对模与物料接触时少冲料。
6.闭模
加料完后，即使阳模、阴模闭合。应先快后慢——阳模未接触物料之前，应尽可能使闭模速度快，而当阳模快要接触到物料时，闭模速度要放慢。
先快的优点：有利于缩短非生产时间；避免塑料在未施压前即固化；避免塑料降解。
后慢的优点：防止模具损伤和嵌件移位；有利于充分排除模内空气。
7.排气
排气的原因：热固性塑料在加工中因缩聚等化学反应会释放出小分子物质，在成型温度下体积膨胀，形成气泡。
排气的作用：赶走气泡、水份、挥发物，缩短固化周期，避免制品内部出现气泡或分层现象。
排气的方式：卸压，松模，时间很短（零点几秒～几秒），如此连续几次（2～5次）。
排气的次数、间隔时间等，决定于所模压物料的性质。
8.固化
在一定的P、T 下，经过一定的t，使缩聚反应达到要求的交联程度。从理论上说，经过固化后，原来可溶可熔的线型树脂变成了不溶不熔的体型结构的材料。
在实际操作中，全部固化过程不一定完全在固化阶段完成，而在脱模以后的“后烘”工序完成。以提高设备利用率。例：酚醛塑料的后烘温度：90～150℃，时间：几小时～几十小时
9.脱模
热固性塑料可趁热脱模，通常靠顶出杆来完成。热脱模须注意两个问题：防止冷却翘曲和防止产生内应力。
10.后处理
热处理——消除内应力；进一步固化，直至固化完全。处理温度比成型温度高10～50℃。整修——修边。
四、压模成型工艺条件及控制
整个过程，热固性树脂不仅有物理变化，而且还有复杂的化学交联反应。模具外的加热和加压的结果：模腔内在发生化学、物理变化的同时，模具内的压力、塑料的体积以及温度也随之变化。
三大工艺因素：模压压力、模压温度和模压时间
1.模压压力
作用：促进物料流动，充满型腔提高成型效率，增大制品密度，提高制品的内在质量，克服放出的低分子物及塑料中的挥发物所产生的压力，从而避免制品出现气泡、肿胀或脱层，闭合模具，赋予制品形状尺寸。
2.模压温度
即成型时的模具温度，塑料受热熔融来源于模具的传热，模压温度的高低，主要由塑料的本性来决定——交联的要求。
模温影响：塑料的流动性、成型时的充满是否顺利、硬化速度、制品的质量。
总之，模压时间长，可使制品交联固化完全，性能↑。但模压时间太长：生产效率↓；长时间高温将使树脂降解。模压时间太短：硬化不足，外观无光，性能↓ 。一般，PF、UF的模压时间为：1min/1mm 制品厚度。
对模压成型的工艺条件：压力、温度、时间三者要综合考虑。一般原则：在保证制品质量的前提下，尽可能地降低压力、温度和缩短时间。
文章来源于百度文库，艾邦高分子整理编辑
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