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第七章 浇注
第一节 静态浇铸
第二节 离心浇铸
第三节 流延浇铸
第四节 嵌注 搪铸 滚铸
浇铸又称铸塑,它是借用金
属浇铸方法而来的,其法是将
已准备好的浇铸原料,注入一定
的模具中使其固化,并从而得
到与 mg型腔相似的制品 — (静
态浇铸)如嵌铸、离心、流延
一搪塑、滚塑等。(在静态浇
铸基础上发的)
特点:优① 对质量和设备的
强弃要求低、投资小,
② 产品内应力低、
质量良好。
③易于生产大型制品
缺④ 成型周期长、制品尺
寸准确性较差。所以没有较
大增长。
第一节 静态浇铸
注射压力 ―― 保证质量.低
一、原材料
能够用于表态浇铸的 P品种种较多,但一般须
满足下列要求:
1、浇铸原料熔体或溶液的流动性好,易充满型腔。
2、浇铸成型的温度应等产品的熔点低。
3、原料在模具中固化时没有低沸点物 /气体等副产
物生成制品不易产生气泡。
4、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并行,
体积收缩小,不易使制品出现缩小或残余应力。
铸塑时,已内酰胺单体
内应加入碱性催化剂
和助催化剂的便它并
行聚合反应而成为聚
已内酷胺。
下面我们就主要的品种作出简单的
介绍 。
1、聚已内酰胺
它的铸塑制品又称铸型尼龙,单体浇铸尼龙、
Mc尼龙制品是用单体已内酰胺铸成的。
性质, 白色片状晶体 熔
点,69.2℃ 沸点,266.9℃
催化剂, NaoH(常用)
助催化剂 (活化剂)种类
变形式如,R和 R′ 为熔基碳
氢键。 使羰基极度化加强
环氧树脂的固化剂常用的有两类:
( 1)胺类固化剂,多元胺类能使环氧树脂在室温下固化,
对生产大型 铸塑制品的工艺方便,但有些品种有较大的
毒性,常用的很多如:乙二胺、已二胺等。
( 2)酸酐类固化剂:之类固化剂毒性较低但需在加热的情
况下才能使环氧树脂固化,酸酐一般在室温下为固体,
配制时需求先磨细再加到已加热的熔融的树脂中,并充
分温合均匀,且它受热后易升华有浓烈的刺激味,对眼
睛和呼吸器官有刺激作用,常见如:顺丁烯二酸酐,邻
苯二甲酸酐等。
通常使用的是双酚 A型
环氧树脂,之类环氧
树脂由于冲击韧性较
差,耐热性低。
2、环氧树脂
3、聚甲基内炳酸甲酯
是由甲基丙烯酸和甲醇聚合而成,聚合反应 中,
单体的转化率达到 14— 40%时,粘度上升很快,发
生爆发性聚合(称凝胶效应),故一般均用单体与
聚合组成的浆状物为原料进行浇铸。
聚合常用的引发剂为主氧化二苯甲酰(用量为
单体量的 0.02— 0.12%) /偶氮二异丁腈(量 0.02—
0.05%)
除以上几种助剂外,浇铸 P还常加入各种填料。
如在已内酰胺及环氧树脂中加入石墨(耐磨 ↓5) /二
硫化钼、金属粉( ↑导热性)各类增强纤维( ↑机械
强度)
二、模具
静态浇铸的制品设计,在总的要求上和注
射成型是相同的由于过程多在较低的压力下进
行。
材料有铸铁、钢铝合金、型砂、硅橡胶,P、
玻璃、水泥、石膏等。
对于一些外形简单的制品,模具一般只用
阴模(上部敝开)使用这类模具,模具的高度
应考虑有充分的余量,以便在制品脱模后进行
切削加工
三、浇铸工艺:有模具的准备,原料的配制和浇铸,
固化等几个步骤。
1,模具的准备
1)模具应清洁、干燥。
2)脱模剂选择。
2、浇铸原料的配制:
3、浇铸及固化
聚甲基丙烯酸甲酯:
(配好)浆状物注入模具(避免带入气泡)将模具封闭。
4、制品后处理
脱模剂选择不当将
造成脱模困难以效损坏
制品 /模具。
常用的脱模剂有矿
物润滑油、润滑脂。如
机油液体石蜡、黄色凡
士林等。
1)、浇铸聚已丙酰胺是用已丙酰胺单体
在矸性催化剂存在下加入助催化剂
使之进聚合而得。助催化剂有乙酰
基已丙酰胺 2.4/2.6— 甲苯一异氰酸
酯、碳酸二苯酯、二苯甲烷二异氰酸
酯等已丙酰
2)、环氧树脂:浇铸常用双酸
A型环氧树脂常用固化剂
B、加稀释剂(为 ↓ 浇铸液粘度)
C、加增塑剂
配制过程中要注意三点:
A、各组分完全混合均匀。
B、排除其中的空气和挥发物。
C、控制好固化剂加入温度。
其加入温度视其活性而定:
活性大固化剂:
乙二胺或二乙基三胺等( 28℃ — 32℃
1)、聚已内酰胺:所得制品在机油中
于 150— 160℃ 保温 2h,与油一起冷却
至室温,再放入水中煮沸 24h,再逐
步冷却至室温以消除制品内应力,↑
制品尺寸稳定性。
2)、环氧树脂:脱模后制品可不径处
理即可修整、检验、包装入库。
3)、甲基丙烯酸甲酯:脱模后制品在
70℃ — 80℃ 下烘 3— 4h,有时于消除
制品内应力,↑ 制品表面抗裂性。
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第二节 嵌铸
一、工艺过程,
1,干燥,方法依次在 30%,50%,80%,100%的甘油中浸泡一 天,用
吸水低吸干。
原因,生物标本带有 水分,不干燥会使制品产生气泡。
2,表面润湿,原因:嵌件与树脂粘合不牢 /夹带气泡。
方法,嵌件在苯乙烯中润湿一下。
3,表面涂层,原因:有的嵌件对树脂硬化有阻碍作用。
方法,嵌件上涂层惰性物质,如水玻璃、聚乙烯醇。
4,表面糙化,原因:金属嵌件与 P的热膨胀系数相差大使用会因受热
而开裂 /脱开。
方法,将嵌件与 P接触部分进行喷不少 /粗砂打磨糙化,以提高两者
粘结力。
5、艺嵌件固定:①、生物标本用钉子固定在模具上。
②、分次浇铸(固定在制品中部 /规定位置)。
6,浇铸工艺:
热固性塑料如酚醛、不饱
和聚酯、环氧树脂等嵌铸工艺
与表态浇铸法相同,但有机玻
璃的嵌铸一定要用预聚体否则
会因大量的聚合热无法逸散而
引起爆聚,为此常采用在高压
釜内惰性气体下进行聚合方法。
例:有机玻璃嵌铸一只蝴蝶。
1、先用甲基内烯酸甲酯与其悬浮聚合物以 50:
50~30,70混合配制成浆状的甲混合物。
2、在另一容器中放入 100份单体,+120份聚合
物搅拌成乙浆状物。
3、将乙浆状物倒入模具,放放蝴蝶;再倒入
甲混合物于蝴蝶上;在表面贴上玻璃纸,静
置一夜。
4、将 mg放到高压釜中( CO2,1Mpa、停止加热、
P↑1.3MPA )冷却、卸压、将模具从釜中取
出,脱模即可。
嵌铸是浇铸带有嵌件的工艺,又叫封入成型。
它是用聚合物熔融包封非塑料件,如各种样品、
纪念品(透明塑料)。(电性能)电气元件及
零件等,使之与外界隔离起到长期保存、装饰、
绝缘、防腐、防震等作用。常用:
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第三节 离心浇铸
1、原料:熔体粘度小,热稳定性好的 P都可进行
离心浇铸如聚酰胺、聚烯烃。
2、优点:①、易于生产薄壁 /厚壁大型制品,、
大型轴承。
②、制吕无内应力 /内应力很低,外表面光滑,
内 P不产生缩孔。
③、其制品精度比静态浇铸高、机械加工量小、
制品质量好。
④、力学强度也比静态浇铸高。
3、缺点:成型设备复杂、生产周期长,难以成
型外形复杂精密制品。
? 定义:是将液状 P浇入旋转的模具
中,在离心力的作用下使其充满
回转形的模具,再使其固化定型
而得到制品的一种方法。
? 此方法生产多为圆柱形 /近似圆柱
形的制品,如大型管材、轴套等,
也用于齿轮滑轮、转子和垫圈的
生产。
? 设备:立式、卧式(根据制品 形
状和尺寸)
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第四节 搪塑
1、定义:及用糊塑料制造空心软制品(玩具)的
一种重要方法,又称涂凝成型 /模塑。
2、方法:糊塑料 → 模具(预热到一定 T) → 模壁 P
因受热而胶凝 → 倒出没胶凝 P→ 热处理(附在 mg上
P) → 冷却 → 取出制品。
3、工艺:糊 P(配制好,经脱泡)注入 → 预热 mg
( 130℃ )①整个内 P均湿润②避免气泡③灌满④
停留 15— 30分钟。 → 倒出糊 P( 1— 2mm厚的糊) →
将 mj送到 160℃ 的烘箱 10— 40min→ 取出 mj→ 冷水
或风冷 80℃ 以下冷却( 1— 2min) → 取出(抽真
空)。
例,PVC糊
糊塑料在热处理过程中的物理变化,糊
品的过程称为热处理分“胶凝”“熔化”
胶凝阶段:是从糊 P开始受热到形成薄膜表现出一定力学
强度这一阶段。
①,∵ 受热 P不断吸收分散剂并溶胀。
②、液体挥发 → η ↑→ 加热到更高的温度
体物料(胶凝终点) T>100℃
熔化阶段:糊 P在继续加热下,从 — 发展到最佳性能的物
理变化。
①、溶胀的 P颗粒粘合。 开始熔融。
②、随液体组分挥发,界面 ↓→ 消失
透明体 /半透明体(单一相)。
③、冷却后仍保持这种状态,且高力学强度。熔化终点
的加热 T控制在 175℃ 左右。
第五节 流延铸塑
( 一)、溶液配制:
1)、事先干燥 含水量 <1%
2)二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、丁醇。
3)、增塑剂少量
4)、混合器中配制经过虑并在恒温下( 30℃ )静置 8h。
(二)、铸塑
设备:带式流延机 大型镀银金属回转,转鼓
溶液(配好) → 流延嘴 → 开缝处 → 流布 → 有锈钢带上
带下吹热风( 65℃ ) → 干燥 → 剥离 → 干燥 厚度:由转
速,流延缝口距离决定。
(三)、干燥
方法:烘干法和熨汤法两种。
烘干法:在烘房进行,T随薄膜前进方向逐渐升高,然后
由高温 ↓ 低 温烘干后薄膜含挥发物 <1%
熨汤法:是利用一系列加热辊右接熨汤薄膜达到干燥。
生产过程:将热塑性 /热固性 P配制一定 η
的 溶液,然后以一定的速度流布在连续
回转的基材上,通 过加热以脱掉溶剂进
而使 P固化,从基材上剥离下来,就成为
流延法薄膜。薄膜的宽度、决定于基材宽
度、长度是连续的,厚度由溶液浓度基材
定。
制品优:厚度小、厚度均匀、透明度高、
内 应力小。
缺:生产 V慢、成本高强度低。
↓ 由不锈钢带及加热装置等组成。
↓ 不锈钢带由前后 2个回转辊筒张
紧并带动
↓ 前回转辊筒处不锈钢带上部有流
延嘴,其下部有开缝。
第六节 滚塑
一、回转成型(滚塑)原理及工艺过程。
工艺原理:
粉料(计量) → 装入 → 模具 → 心轴转动
→ 加热室(预定温度) → ( mj不行)转动 → P粉
末和热的模具表面接触 → 熔结成均匀的熔体。
物料在模腔内通过 2种形式流动得到混和和热交换:
①一种是物料周期性地从模具内表面某一位置跌
落。
②另一种是物料的剪切流动 。
它又称旋转铸塑 /旋转浇铸成型,回转成型
方法:将定量的液状 P加入模具中,通过对模
具的加热及纵模间的滚动旋转,使 P熔融塑
化并借 P自身的重力作用无均匀地布满 mj型
腔的整个表面,待冷却固化后脱模即可得中
空的制品。
特点:①设备简单,小批量生产大型中空制品
②厚度均匀(比挤出成型制品)
③废料少、无内应力
50年代后期开始出现,
主要以液状 /糊状 P加
入模具中,而目前用
粉状 P代替用于滚塑,
下面以粉状 P为例进
行介绍。
二、滚塑成型工艺控制
1、滚塑成型的树脂条件
①颗粒越细,表面越大,热传导也就越好。
②细度相同树脂,其比表面积的大小以立方体形的
最大,薄片次之球形最小。
2、加热周期及影响因素
( 1)加热温度影响 加热温度越高,加热周期越短。
循环热风加热装置的加热室温度
285— 345℃
热细夹套装置的温度 90℃ —
230℃
( 2)加热介质速度的影响 加热介质流动速度不
同 加热模具所需时间可相差 3倍。
( 3)制品壁厚的影响 P的熔结时间主要受制品壁
厚控制 如 PE壁厚增加 50% 熔结时间增加 25%左右
但 8>10mm后,时间增加一倍。
( 4)模具材料影响 如 205℃ δ =3.2m的镍制模具
与厚度为 614mm的铅模具相等加热时间 h1比 h2少
( 5)树脂熔体粘度的影响
η 小树脂易覆盖在模具闪壁粘结 在较短加热
周期内即达最佳熔结状态。
η 大树脂达到最佳粘结状态的加热周期与熔结
过度以的加热周期接近,要制最佳粘结的制品很困
难,薄壁制品尤其困难。
3、冷却温度和时间
冷却不均匀 制品收缩不均 →翘曲
4、模具自转和公转速度等 公转速度及速比非常重要
的影响因素。
自转 V不能太快 产生离心力会使物料飞出模腔,恰当的
V应保证模具每转一周就有一层料粘在模壁上。
公转 V<自转 V 通常 1,4 有时 1,1/1,8左右 转速比取决
于制品形态 模具悬挂方式。