塑料成型与加工教学PPT浇铸成型.ppt

第三单元 塑料的成型与加工,知识点十一 浇铸成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),知识点十一 浇铸成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),定义浇铸 也称铸塑，是指在常压下将树脂的液态单体或预聚体灌入大口模腔，经聚合固化定型成为制品的成型方法。铸塑包括静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、搪塑及滚塑等。聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、环氧树脂等常采用静态浇铸的方法生产各种型材和制品。,知识点十一 浇铸成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),浇铸成型工艺一般有以下几个工序：浇铸液的配制、过滤和脱泡、浇铸、硬化、脱膜、后处理等。,铸塑制品种类,静态铸塑可生产各种型材和制品，其中，有机玻璃是最典型的铸塑制品；使用透明塑料嵌铸常用来保存生物的标本、工艺美术品或电气设备；离心浇铸可以生产大直径管制品；空心制品，齿轮和轴承；流延法常用来生产薄膜；聚氯乙烯溶胶塑料的搪塑常生产儿童玩具及其他中空制品；滚塑可生产大型的容器。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),铸塑生产特点,塑料在铸塑过程中一般不需加压，故不需要加压设备；塑模的强度要求也较低；所得制品大分子取向低，内应力小，质量较均匀；对制品的尺寸大小限制也较少；生产周期长及制品尺寸准确性较差的。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1 静 态 浇 铸2 嵌 铸3 离 心 浇 铸4 流 延 浇 铸5 搪 塑6 滚 塑,知识点十一 浇铸成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),在传统浇铸基础上，派生出灌注、嵌铸、压力浇铸、旋转浇铸和离心浇铸等方法。,1 静态浇铸,静态浇铸成型 是将液体材料靠自身质量慢慢倾倒入已备好的模具型腔中，靠液态材料的化学或物理聚合原理固化而成型。基本上可分为模具的准备、原料的配制、浇铸及固化、制品的后处理四个步骤。,知识点十一 浇铸成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),静态浇铸成型一般应满足下列要求：浇铸原料熔体或溶液的流动性好，容易充满模具型腔；浇铸成型的温度应比产品的熔点低；原料在模具中固化时没有低沸点物或气体等副产物生成，制品不易产生气泡；浇铸原料的化学变化、反应的放热及结晶、固化等过程在反应体系中能均匀分布且同时进行，体积收缩率小，不易使制品出现缩孔或残余应力。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1.1 铸型尼龙成型,浇铸尼龙是以已内酰胺单体为原料预聚后直接浇铸入制品模具，经聚合制得，所以又称单体浇铸尼龙、铸型尼龙、MC尼龙。用此种方式生产尼龙工业制品特别适合于需要大型尼龙成型物，但品种多、量不大的场合，因为这时不宜采用注塑成型。浇铸尼龙制品保持了尼龙的优良性能。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1.2 静态浇铸成型模具,静态浇铸的制品设计和模具设计，在总的要求上和其他成型是相同的。静态浇铸模具的特点是：由于过程多在较低的压力下进行，因此对模具材料的强度要求都不高，只要模具能承受聚合温度；设计型腔要考虑到较大的制品的收缩量。常用的制模材料有铸铁、钢、铝合金、型砂、硅橡胶、塑料、玻璃、水泥和石膏等。选用时需视塑料品种，制品要求及所需数量而定。当小批量生产时，可选用石膏模，当大批量生产时用金属模。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),敞开式浇铸如图所示。装置较简单，一般只有阴模，便于排气，因而所得制品内部的缺陷较少，适用于制造外形简单的制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),水平式浇铸如图所示。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),侧立式浇铸如图所示。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),真空浇铸如图所示。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1.3 浇铸工艺,浇铸工艺过程可分为模具的准备、原料的配制和浇铸、固化等几个步骤。（1）模具的准备（2）浇铸原料的配制 配方 生产模具用的环氧树脂配方及性能 见表1 配制（3）浇铸及固化,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),配方 生产模具用的环氧树脂配方及性能见表1：,表1 配制的脱模剂的种类、配方及使用温度范围,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1.4 静态浇铸常见的质量问题及解决方法,在静态浇铸过程中，经常会出现各种缺陷，以有机玻璃板材生产为例，产生原因即解决方法讨论如下：厚度不均。为使制品厚薄均匀，一般允许公差为（36），应控制模具内腔受热下发生的形变量。表面产生裂纹。主要是制品内应力过大造成。常采取在7080下烘34h进行热处理的办法来解决，能够提高制品的表面抗裂性。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),制品出现气泡、凹陷、皱纹等。主要原因是局部聚合过快，放热多使单体中的溶解气体及水分挥发而出现气泡，冷却时收缩不均匀而产生皱纹与凹陷。制品耐热性差。有机玻璃的耐热性较差是其主要缺点，应提高聚合反应的平均相对分子质量，生产中延长低温聚合时间，提高最终的聚合温度，有助于提高制品的耐热性。,1.4 静态浇铸常见的质量问题及解决方法,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2 嵌铸,嵌铸 又称封入成型，是在静态浇铸的基础上发展起来的，将各种非塑料物件包封到塑料中间去的一种成型技术。它是在模型内预先安放经过处理的嵌件，然后将浇铸原料倾入模中，在一定条件下固化成型，嵌件便包裹在塑料中。,2.1 嵌铸成型用原材料,嵌铸工艺目前使用的塑料品种有脲甲醛、不饱和聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯及环氧树脂等。使用脲甲醛时通常都不加填料，成本较其它几种塑料低，但性能不好，制品表面容易龟裂。可以在脲甲醛中加入聚丙烯、乙二醇等增塑剂，以降低树脂硬度，防止发生龟裂，但制品的耐水性能不好，故目前使用不多。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),通常嵌铸制品外形都较简单，用的模具要求较低，制品脱模后一般还需要进行机械加工（如去掉顶部因浇铸后收缩形成的不平整部分等）及抛光等。模具材料可用玻璃、塑料（如玻璃纤维增强塑料）、铝、石膏、木材等，也可用钢制模具但表面应镀铬。,2.2 嵌铸成型模具,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),嵌铸工艺可以简单地分为下列三个过程。（1）嵌件的预处理 根据处理目的的不同，大体可以分为以下几种。干燥 嵌件表面润湿 表面涂层 表面粗糙化（2）嵌件的固定（3）浇铸工艺,2.3 嵌铸工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.4 嵌铸常见的质量问题及解决方法,（1）制品出现气泡。在嵌铸中嵌件由于干燥不够，常出现气泡，应控制嵌件的水分。（2）塑料与嵌件黏结不牢。应将嵌件表面进行相应处理，提高塑料与嵌件的黏结性。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),3 离心浇铸,离心浇铸 是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法，将原料加入到高速旋转的模具中，在离心力的作用下，使原料充满模具，而后使之硬化定型为制品。,3.1 离心浇铸成型用原材料,离心铸塑所用塑料，通常都是熔融粘度较小，熔体热稳定性较好的热塑性塑料。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),3.2 离心浇铸成型模具,离心浇铸所用的模具通常用一般碳钢制成，因受力不大，模具的壁厚可较小，这样也有利于旋转时较少的动能消耗。根据制品的形状和尺寸要求可采用水平式或立式离心铸塑。当制品径向尺寸较大时，宜用立式设备；当制品轴向尺寸大时，应采用水平式设备。生产空心制品时通常是单方向旋转，生产实心制品时，单向旋转后还需要在紧压机上进行旋转，以保证制品质量。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),3.3 离心浇铸工艺,（1）立式离心铸塑,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),当模具中装入规定量的塑料后，停止挤出并提高挤出机的供料口，同时以高速（约1500r/min）旋转模具。几分钟后气泡被置换到型腔上部的贮料部位。此时停止模具的旋转并将它送到紧压机上，如图紧压机示意图。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),（2）水平式离心浇铸,一种水平式离心浇铸设备示意如图所示。模具的旋转用电动机经变速箱带动。在模具外面有可移动的电加热烘箱。此种设备常用于碱催化单体浇铸尼龙轴承的成型。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),3.4 离心浇铸常见的质量问题及解决办法,离心浇铸制品出现气泡，原因主要是挤出机的反压力太低，流入模具中的塑料有较多的折叠和骚动，熔融塑料的表面张力不大。因此，浇铸料入模的过程应设法避免小泡存在，在不影响制品质量的前提下，应尽量提高塑料的温度使其黏度降低，模具旋转转速越快越好。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),4 流延浇铸,流延铸塑 的生产过程是将热塑性或热固性塑料溶于溶剂中配成一定浓度的溶液，然后以一定的速度流布在连续回转的基材上（一般为无接缝的不锈钢带），通过加热使溶剂蒸发而使塑料硬化成膜，从基材上剥离即为制品。从基材上剥离下来就得到流延法薄膜（铸塑薄膜）。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),4.1 流延铸塑成型用原材料,某些高聚物在高温下容易降解或熔融黏度较高，不宜用静态浇铸或离心浇铸，可采用流延成膜的方法。流延浇铸适用的塑料有醋酸纤维素，聚乙烯醇和聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物等。目前聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等工程塑料也可采用流延铸塑来生产薄膜。,流延铸塑成型产量最大的是三醋酸纤维素薄膜，其过程主要包括三醋酸纤维素溶液的配制（可分为溶液各组分的混合及一定粘度均匀溶液的制造，去除胶液中的机械杂质及清除气泡)，溶液的流延、干燥和溶剂。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),4.2 流延铸塑成型设备,流延所用设备主要是带式流延机或大型镀银金属回转转鼓。流延机由表面无接头的、有镜面光洁度的不锈钢带作为溶液塑铸时的载体及加热装置等组成。不锈钢带用两个回转的辊筒张紧并带动。带的宽度一般在1m以上（决定了薄膜的最大宽度）长度约30m，也有长达150m的。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),三醋酸纤维素薄膜生产流程示意图。,1溶剂贮槽 2增塑剂贮槽 3三醋酸纤维素贮器 4混合器 5泵 6加热器 7过滤器 8托泡器 9带式机的烘房 10转鼓机的烘房 11干燥室 12平衡用的重体 13卷取辊 14溶剂回收系统,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),4.3 流延铸塑常见的质量问题及解决方法,（1）流延铸塑制品不光滑，解决方法是流延辊应靠近模唇，使流出的热熔片坯尽快冷却，提高制品的光洁程度。（2）流延铸塑制品不平整。可通过控制辊温的方法解决，过高或过低会造成制品不平整。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5 搪塑,搪塑又称为涂凝成型或涂凝模塑，主要用于溶胶塑料（糊塑料）的成型。它是将糊塑料（塑性溶胶）倾倒在预先加热到一定温度的模具（阴模）中，接近模壁的塑料因受热而胶凝，及时倒出没有胶凝的塑料并将已附在阴模壁上的一层塑料进行热处理，冷却固化后可得中空制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5.1 搪塑成型模具,搪塑所用的模具多由电镀法制成，大多是整块阴模并在一端开口。制造时先用黏土捏成制品的形状，再用石膏翻制成阴模（为脱模，有时需将石膏阴模做成几个组合块），然后用熔化的蜡（熔点4060，石蜡6070，硬脂酸3040）进行浇铸制得蜡质阳模。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5.2 工艺过程,搪塑法的一般生产操作是先将配制好并经过脱泡的塑料糊灌入预先加热到130左右的阴模中，并使整个模具内壁均为该糊所润湿，避免模具的凹陷或突出部位的空气末排除而形成气泡。待塑料糊灌满模具后，停留约15、30秒，将塑料糊倒回盛料容器中，此时模腔壁剩下一层约12mm厚的塑料糊已部分发生胶凝化作用。将模具立即送入烘箱内于160左右加热1040分钟(视制品大小和厚度而定)，然后把模具从烘箱中取出放入水中冷却12分钟或采用风冷至80以下，用抽真空或手工的方法从模具中取出制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5.3 搪塑生产设备,（1）筛粉机一般为平面往复式，筛孔为4060目，筛下有密封接料口，筛上有废料自动出料口。（2）三辊磨磨辊为花岗岩制成，唇辊间距可调，机型大小视产量而定。一般磨辊规格为300800mm。（3）混料机一般用不锈钢制成，内有搅拌器，外有夹套可通蒸汽或冷水，容积一般为0.21L3。,（4）模具可用电镀法制成，也可用钢材精加工制成，模内壁应光洁无加工痕迹。在不影响强度的情况下，模具壁厚尽量薄些。（5）烘房用耐火材料砌成，设有加热和温控装置，大批量生产烘房内应加传送装置，小批量小产品可以采用烘箱。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5.4 搪塑成型常见的质量问题及解决方法,制品产生裂纹。加热温度应适中，过高或过低均会使制品不平整或产生裂纹。制品产生气泡。加热速度不宜过快，否则稀释剂不能平稳逸出，使制品产生气泡。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),5.5 蘸浸成型,蘸浸成型 又称蘸浸模塑，其法与搪塑大体相似，不同的只是所用模具是阳模而不是阴模。成型时将阳模浸人装有糊塑料的容器中，然后将模具慢慢提出，即可使其表面蘸上一层糊塑料，通过热处理与冷却后即可从阳模上剥下中空型的制品（见图9-9蘸浸成型示意图）。用此法生产的制品有泵用隔膜、柔性管子、工业用手套、玩具等。制造模具的材料有铝、黄铜、钢材、陶瓷、玻璃等。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6 滚塑,滚塑成型工艺亦称旋转成型、回转成型。该成型方法是先将塑料加入到模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料在重力和热的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，经冷却定型而制得塑料制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),旋转成型工艺一般有以下几个工序：装料、加热滚塑、冷却、脱膜、模具整理等。此外，在一些情况下，还需要经过一个制品后加工整理工序，才能得到可供使用的塑料制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6.1 滚塑成型原理,滚塑成型具有独特的特点是：它的加热、成型和冷却过程全部在同一个没有压力作用的模具中进行。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),（1）装料旋转机示意图,（2）加热（3）冷却（4）脱模（5）模具清理（6）制品后加工此工序包括切口、配盖、配套等辅助操作，因制件不同而异。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6.2 滚塑工艺的特点,（1）滚塑工艺适于模塑大型及特大型制件 滚塑设备示意图如下图。（2）适用于多品种、小批量塑料制品的生产。（3）滚塑成型极易变换制品的颜色。（4）适于成型各种复杂形状的中空制件。（5）节约原材料。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6.3 滚塑成型用原材料,粉状塑料也可代替液状或糊状塑料用于滚塑成型。所使用的品种主要有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酌及纤维素塑料等。可以用作旋转成型原材料的塑料必须具备以下几个基本特征。,塑料粉末在模具旋转时应能易于借自身重力作用向下翻滚流动，并布满模具型腔表面。塑料的熔融物易于流入模具的局部复杂形状区域，并形成均匀的壁厚。塑料必须具有一定的热稳定性以承受一定时间的高温作用。塑料应能在无压力作用的条件下浸润纤维。尽管在某种程度上很多塑料都具备上述特征，但从经济适用的角度考虑，目前尚只有有限的几类塑料适用于旋转成型。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6.4 旋转成型模具结构,旋转成型设备的基本功能必须适应下述几个方面的需要：能够沿着两个相互垂直的方向转动模具，使模具中的物料在重力作用下能够达到模腔的任何部位；除了两向转动的旋转成型机之外，还有一种特殊的摇动、滚动式旋转成型机。能加热模具到给定温度，使模具内的物料充分熔融（或者发生化学反应）。能按需要冷却模具，使已成型好的制件冷却定型。此外设备还应当操作方便，易于装饰模具，便于装料、脱模。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),6.5 旋转成型生产实例,（1）生产220L塑料桶 原料。为LLDPE/HDPE,熔体指数为46，密度为0.920.94g/cm3，树脂粒度为60目左右。220L塑料桶规格。595mm900mm，桶顶部有两个大小不同的外螺纹口，桶壁上设有凸棱，便于搬运。加工工艺。加料量3kg，加热室设定温度300，实际温度300时投料工作，使模具旋转速比为2.67，加热12min后，进行冷却。冷却16min可开模取出制品，经检测制品壁厚为34.5mm。220L塑料桶的用途。盛装强酸、强碱、醇类、油类等危险性液体，以及其他非危险性液体。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),（2）生产垃圾箱,（3）生产高速游艇船体,原料。为PE粉料，密度为0.948g/cm3,熔体指数为3，物料粒度为35目。成型工艺。在300下投料运行，生产出的制品具有较高的低温抗冲击强度。,使用HDPE粉料，密度为密度为0.93g/cm3，熔体指数为4。在一定的成型工艺条件下，生产出的制品有一定的抗冲击性和耐腐蚀性。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1:整理复习今天的学习内容2:作业题（1）铸塑成型工艺具有哪些工艺特点？包括哪些成型方法？（2）静态浇铸成型工艺的原材料有哪些？简述其生产步骤。（3）什么是流延浇铸？叙述流延成型的工艺过程。（4）什么是搪塑？说明搪塑成型的工艺过程。3:下节课内容 第三单元 塑料的成型与加工 知识点十二 泡沫成型,作业及下节课内容,