1
第三章 压缩模塑 compression molding
第一节 绪论压缩模塑是一种压制成型方法,依靠外力的压缩作用实现成型物料的造型,并且是研究材料性能最常采用的一种工艺方法 。
1．成型过程 (热固性材料 )
将已加热到成型温度的模腔中加入物料、闭模加热加压、定型固化、脱模取出制品从工艺角度看,上述过程可分为三个阶段流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段
2.适用对象
①,几乎所有热固性塑料。常见的有酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚酰亚胺、有机硅等，也可用于热塑性的聚四氟乙烯和 PVC唱片生产；
②,适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，如电器零件，电话机件、收音机外壳等
③,无翘曲变形的薄壁平面热塑性塑料制品。
2
3
3.优点
设备投资少，工艺简单，易操作；
压力损失小，多用以成型大型平面制品及多型腔制品；
材料取向小；
无流道及浇口，材料浪费少；
适用的材料广泛（可成型带碎屑状、片状及纤维状填料制品）
4.缺点
固化时间长，生产效率低；
精度不高；
合模面处易产生飞边；
对形状复杂或带嵌件的制品不易成型；
自动化程度低。
4
5.几种模压产品实例聚四氟乙烯产品
5
PP&HDPE材料生产的菜板
6
第二节 成型材料的预处理一,预压将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状规整，质量一定的密实体的过程
1．预压的作用 P87 ① ～ ⑦
２．压缩粉的性能对预压的影响
① 水分及挥发分
② 颗粒大小，最好是大小相间
③ 倾倒性（ 120g压缩粉通过管径为 10mm，锥角为 60度的标准 漏斗时间来衡量，一般取 25
～ 30s）
④ 压缩率在 3.0左右
⑤ 润滑剂用量要适当
⑥ 温度，一般为室温
⑦ 压力,以预压物的密度达到制品密度的 80％为适宜。约 40～ 200MPa
3,设备和操作
压模，上下阳模和阴模组成
预压机，
偏心式（尺寸较大的预压物，但效率不高）
旋转式（尺寸小的预压物，效率高）
液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）
7
二．预热为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物进行加热处理
1．作用
① 缩短成型周期
② 提高制品的力学性能
③ 提高塑料流动性
④ 降低模压压力
2．预热工艺
① 预热温度的确定：测定物料的 曲线，其粘度值降至最低时的初始温度 Ti或稍低即为预热温度
② 时间，找出 Ti时的 曲线，粘度呈最低值的时间段内取一合适的值即可
3．预热方法
热板加热
烘箱加热（料层不要超过 2.5cm，加热均匀）
红外线加热
高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料）
t－?
T－?
8
第三节 设备一,压机
1,形式,上动式和下动式液压机
2,结构组成,上、下压板，固定（
活动）垫块，柱塞（主机筒）。
3,特点上动式,下压板固定，上压板与主柱塞连并上下运动；顶出机构由位于下部机座内的顶出活塞带动下动式,上压板固定，主柱塞位于下压板下并与之相连；脱模一般由安装在活动板上的机械装置完成
阳、阴模分别装在上、下压板上
9
压机 Press
10
二,模具 由阴阳模组成按结构特征分为三种：
溢式 不溢式 半溢式配合,无，导柱定位 较紧密单侧间隙 0.07~0.08mm 阴模上部略向外倾斜约 3度单侧间隙 0.025～ 0.075mm
加料室,无 有 有，上壁做成 15～ 20度锥度加料量,不准确，稍过量 加料准确（称量法） 稍过量制品性能,外形简单质量不高 无明显毛边高度可较大 料从非配合面溢出，有水平飞边尺寸大外形复杂、压缩率大的制品精度较好
11
第四节 模压过程工序：安装嵌件、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理
1．安放嵌件
① 埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠
② 安放时要正确平稳
③ 嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近
2．加料加料方法：质量法（准确但麻烦）；容量法（方便但不准确）；计数法（只用于预压过的物料）
3．闭模阳模未触及物料前要快；
触及物料后要放慢速度
4,排气,闭模后需再将塑模松动少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次,20s/次
5,固化,热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型的目的
6,脱模,一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模
7,清理模具型腔,用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。
12
13
第五节 模压工艺条件的控制模压温度、模压压力和时间一．模压压力使模塑料完全充满型腔所施加的必要压力，用塑件在垂直压力方向上单位面积所受的力表示其中 Pl为压机表压,R为主柱塞半径,A为阳模与塑件接触部分的投影面积
Pm的作用：
充模，压实物料；克服由气体逸散，小分子物质挥发及物料热膨胀造成的负压；闭模；制件获得模具型腔赋予的形状及尺寸
实际生产中采用的模压压力比计算压力高 20～ 30％
1．模压压力的变化规律与采用的模具类型有关
(1)溢式模具阳模触及物料 溢料开始固化卸压 ( 固化是在不等压的条件下进行 )
ARPP lm /2
模压逐渐增大 粘度高到不再溢料压力逐渐降低
保压
14
（ 2）不溢式模具
①,压力急剧上升到规定模压压力（体积减小）；
②,之后（图中 ②,③ ）压力不变
（先受热膨胀，体积增大，然后由于交联反应,③ 处体积开始减小直至完全固化）
③,开模卸压（由于弹性回复，图中 ④ 处体积增大）
④,制品恢复到常压（由于冷却，
体积下降）
固化是在等压下进行的图 4－ 16是 带支承面的半溢式模具压力，体积随时间变化规律（自学）
15
2．与物料预热温度的关系
Tp<Tc,预热对 Pm的影响是通过增加物料的流动性实现的（预热温度越高，模压压力越小）；
Tp=Tc,临界预热温度
Tp>Tc，导致交联发生，流动性降低，此时,Tp升高，所需的模压压力升高
3．其它的原因 如制品形状越复杂、深度越高，模压压力越大；深度一定时，面积越大所需模压压力越大二．模压温度 Tm
模压时规定的模具温度
1,作用,使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。
2,调节和控制 Tm的原则,保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期
16
3.影响因素
① 一般模压温度越高，模塑周期越短
② 对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化
③ 与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些
④ 其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀，一般温差控制在 ℃ 内）5?
塑料种类 模压温度 ℃ 模压压力 MPa
苯酚甲醛塑料 145~180 7~42
三聚氰胺甲醛塑料 140~180 14~56
脲甲醛塑料 135~155 14~56
聚酯塑料 85~150 0.35~3.5
聚邻苯二甲酸二丙稀酯塑料 120~160 3.5~14
环氧塑料 145~200 0.7~14
有机硅塑料 150~190 7~56
呋喃塑料 135~150 0.69~3.45
17
三．模压时间指熔融体充满型腔到固化定型所需时间一般提高模温，可缩短模压时间
Tm不变，壁厚增加，时间延长另外还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响通常，模压压力、温度和时间三者并不是独立的，
实际生产中一般是凭经验确定三个参数中的一个，
再由试验调整其它两个，若效果不好，再对已确定的参数进行调整
18
1.聚合物主要有哪几种聚集态形式，无定型和结晶型聚合物加热成型时,各自的聚集 态形式是如何变化的？
2.线性无定形聚合物当加工温度 T处于 T<Tg,Tg<T<Tf,Tf<T<Td时，分别适合进行何种形式的加工？
3.分别写出宾哈、牛顿、膨胀性、假塑性流体的流动方程，并画出其流动曲线。
4.何谓端末效应？由什么原因造成的？
5.什么是鲨鱼皮症和熔体破裂？
6.什么是离模膨胀效应，产生的原因是什么？
7.常见的成型原料形态有哪几种？粒料的制备过程怎样？
8.混和时常见的作用力形式有哪几种？
9.塑炼的目的是什么？为何塑炼前要进行初混和？
10.降低热固性塑料收缩率的常见措施有哪些？
11,压缩模塑成型常用的压机和模具分别有哪些?
12,压缩模塑成型时预热和预压的作用分别是什么?
13,用溢式模具成型时压力随时间的变化情况如何?
14,用不溢式模具 生产时,压力和体积随时间的变化规律是怎样的?画图表示
15,试述压缩模塑成型时的模压工艺过程
16.查阅资料并列举出压缩模塑成型常用的树脂材料及相应的制品,
第三章 压缩模塑 compression molding
第一节 绪论压缩模塑是一种压制成型方法,依靠外力的压缩作用实现成型物料的造型,并且是研究材料性能最常采用的一种工艺方法 。
1．成型过程 (热固性材料 )
将已加热到成型温度的模腔中加入物料、闭模加热加压、定型固化、脱模取出制品从工艺角度看,上述过程可分为三个阶段流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段
2.适用对象
①,几乎所有热固性塑料。常见的有酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚酰亚胺、有机硅等，也可用于热塑性的聚四氟乙烯和 PVC唱片生产；
②,适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，如电器零件，电话机件、收音机外壳等
③,无翘曲变形的薄壁平面热塑性塑料制品。
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3.优点
设备投资少，工艺简单，易操作；
压力损失小，多用以成型大型平面制品及多型腔制品；
材料取向小；
无流道及浇口，材料浪费少；
适用的材料广泛（可成型带碎屑状、片状及纤维状填料制品）
4.缺点
固化时间长，生产效率低；
精度不高；
合模面处易产生飞边；
对形状复杂或带嵌件的制品不易成型；
自动化程度低。
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5.几种模压产品实例聚四氟乙烯产品
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PP&HDPE材料生产的菜板
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第二节 成型材料的预处理一,预压将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状规整，质量一定的密实体的过程
1．预压的作用 P87 ① ～ ⑦
２．压缩粉的性能对预压的影响
① 水分及挥发分
② 颗粒大小，最好是大小相间
③ 倾倒性（ 120g压缩粉通过管径为 10mm，锥角为 60度的标准 漏斗时间来衡量，一般取 25
～ 30s）
④ 压缩率在 3.0左右
⑤ 润滑剂用量要适当
⑥ 温度，一般为室温
⑦ 压力,以预压物的密度达到制品密度的 80％为适宜。约 40～ 200MPa
3,设备和操作
压模，上下阳模和阴模组成
预压机，
偏心式（尺寸较大的预压物，但效率不高）
旋转式（尺寸小的预压物，效率高）
液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）
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二．预热为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物进行加热处理
1．作用
① 缩短成型周期
② 提高制品的力学性能
③ 提高塑料流动性
④ 降低模压压力
2．预热工艺
① 预热温度的确定：测定物料的 曲线，其粘度值降至最低时的初始温度 Ti或稍低即为预热温度
② 时间，找出 Ti时的 曲线，粘度呈最低值的时间段内取一合适的值即可
3．预热方法
热板加热
烘箱加热（料层不要超过 2.5cm，加热均匀）
红外线加热
高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料）
t－?
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第三节 设备一,压机
1,形式,上动式和下动式液压机
2,结构组成,上、下压板，固定（
活动）垫块，柱塞（主机筒）。
3,特点上动式,下压板固定，上压板与主柱塞连并上下运动；顶出机构由位于下部机座内的顶出活塞带动下动式,上压板固定，主柱塞位于下压板下并与之相连；脱模一般由安装在活动板上的机械装置完成
阳、阴模分别装在上、下压板上
9
压机 Press
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二,模具 由阴阳模组成按结构特征分为三种：
溢式 不溢式 半溢式配合,无，导柱定位 较紧密单侧间隙 0.07~0.08mm 阴模上部略向外倾斜约 3度单侧间隙 0.025～ 0.075mm
加料室,无 有 有，上壁做成 15～ 20度锥度加料量,不准确，稍过量 加料准确（称量法） 稍过量制品性能,外形简单质量不高 无明显毛边高度可较大 料从非配合面溢出，有水平飞边尺寸大外形复杂、压缩率大的制品精度较好
11
第四节 模压过程工序：安装嵌件、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理
1．安放嵌件
① 埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠
② 安放时要正确平稳
③ 嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近
2．加料加料方法：质量法（准确但麻烦）；容量法（方便但不准确）；计数法（只用于预压过的物料）
3．闭模阳模未触及物料前要快；
触及物料后要放慢速度
4,排气,闭模后需再将塑模松动少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次,20s/次
5,固化,热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型的目的
6,脱模,一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模
7,清理模具型腔,用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。
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第五节 模压工艺条件的控制模压温度、模压压力和时间一．模压压力使模塑料完全充满型腔所施加的必要压力，用塑件在垂直压力方向上单位面积所受的力表示其中 Pl为压机表压,R为主柱塞半径,A为阳模与塑件接触部分的投影面积
Pm的作用：
充模，压实物料；克服由气体逸散，小分子物质挥发及物料热膨胀造成的负压；闭模；制件获得模具型腔赋予的形状及尺寸
实际生产中采用的模压压力比计算压力高 20～ 30％
1．模压压力的变化规律与采用的模具类型有关
(1)溢式模具阳模触及物料 溢料开始固化卸压 ( 固化是在不等压的条件下进行 )
ARPP lm /2
模压逐渐增大 粘度高到不再溢料压力逐渐降低
保压
14
（ 2）不溢式模具
①,压力急剧上升到规定模压压力（体积减小）；
②,之后（图中 ②,③ ）压力不变
（先受热膨胀，体积增大，然后由于交联反应,③ 处体积开始减小直至完全固化）
③,开模卸压（由于弹性回复，图中 ④ 处体积增大）
④,制品恢复到常压（由于冷却，
体积下降）
固化是在等压下进行的图 4－ 16是 带支承面的半溢式模具压力，体积随时间变化规律（自学）
15
2．与物料预热温度的关系
Tp<Tc,预热对 Pm的影响是通过增加物料的流动性实现的（预热温度越高，模压压力越小）；
Tp=Tc,临界预热温度
Tp>Tc，导致交联发生，流动性降低，此时,Tp升高，所需的模压压力升高
3．其它的原因 如制品形状越复杂、深度越高，模压压力越大；深度一定时，面积越大所需模压压力越大二．模压温度 Tm
模压时规定的模具温度
1,作用,使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。
2,调节和控制 Tm的原则,保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期
16
3.影响因素
① 一般模压温度越高，模塑周期越短
② 对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化
③ 与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些
④ 其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀，一般温差控制在 ℃ 内）5?
塑料种类 模压温度 ℃ 模压压力 MPa
苯酚甲醛塑料 145~180 7~42
三聚氰胺甲醛塑料 140~180 14~56
脲甲醛塑料 135~155 14~56
聚酯塑料 85~150 0.35~3.5
聚邻苯二甲酸二丙稀酯塑料 120~160 3.5~14
环氧塑料 145~200 0.7~14
有机硅塑料 150~190 7~56
呋喃塑料 135~150 0.69~3.45
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三．模压时间指熔融体充满型腔到固化定型所需时间一般提高模温，可缩短模压时间
Tm不变，壁厚增加，时间延长另外还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响通常，模压压力、温度和时间三者并不是独立的，
实际生产中一般是凭经验确定三个参数中的一个，
再由试验调整其它两个，若效果不好，再对已确定的参数进行调整
18
1.聚合物主要有哪几种聚集态形式，无定型和结晶型聚合物加热成型时,各自的聚集 态形式是如何变化的？
2.线性无定形聚合物当加工温度 T处于 T<Tg,Tg<T<Tf,Tf<T<Td时，分别适合进行何种形式的加工？
3.分别写出宾哈、牛顿、膨胀性、假塑性流体的流动方程，并画出其流动曲线。
4.何谓端末效应？由什么原因造成的？
5.什么是鲨鱼皮症和熔体破裂？
6.什么是离模膨胀效应，产生的原因是什么？
7.常见的成型原料形态有哪几种？粒料的制备过程怎样？
8.混和时常见的作用力形式有哪几种？
9.塑炼的目的是什么？为何塑炼前要进行初混和？
10.降低热固性塑料收缩率的常见措施有哪些？
11,压缩模塑成型常用的压机和模具分别有哪些?
12,压缩模塑成型时预热和预压的作用分别是什么?
13,用溢式模具成型时压力随时间的变化情况如何?
14,用不溢式模具 生产时,压力和体积随时间的变化规律是怎样的?画图表示
15,试述压缩模塑成型时的模压工艺过程
16.查阅资料并列举出压缩模塑成型常用的树脂材料及相应的制品,
