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壓制成型是高分子材料成型加工技術(shù)中歷史最悠久，也是最為重要的一種工藝。幾乎所有的高分子材料都可用此方法來成型制品?？紤]到生產(chǎn)效率、制品尺寸、產(chǎn)品使用的特點，目前主要用于：熱固性塑料、橡膠制品、復(fù)合材料的成型。本文主要為大家介紹熱固性塑料的壓制成型的工藝性能、模壓設(shè)備、成型工藝、成型工藝條件及控制。
一、熱固性塑料的模壓成型的工藝特點與性能
圖：模壓成型過程
將壓塑料置于金屬模具的型腔內(nèi)，然后閉模在加熱、加壓的情況下，使塑料熔融、流動，充滿型腔，經(jīng)適當(dāng)?shù)姆艢?，?jīng)保壓后，塑料就充分交聯(lián)固化為制品。
1.工藝特點
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成型工藝及設(shè)備成熟，是較老的成型工藝，設(shè)備和模具比注射成型簡單。
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間歇成型，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，難以自動化。
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制品質(zhì)量好，不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或分子取向。
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能壓制較大面積的制品，但不能壓制形狀復(fù)雜及厚度較大的制品。
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制品成型后，可趁熱脫模。
2.工藝性能
（1）流動性
流動性即可塑性，對成型加工極為重要，直接影響熱固性塑料成型過程中的物理化學(xué)行為及制品的質(zhì)量。
影響流動性的因素
壓模塑料的性能和組成（分子量、顆粒形狀、小分子）；模具與成型條件（光潔度、流道形狀、預(yù)熱）
流動性過大過小的后果
太大：溢出模外，塑料在型腔內(nèi)填塞不緊， 或樹脂與填料分頭聚集。
太?。弘y于在壓力下充滿型腔，造成缺料，不能模壓大型、復(fù)雜及厚制品。
（2）固化速率
用于衡量熱固性塑料在壓制成型時化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)）的速度。
固化速度依賴于：塑料的交聯(lián)反應(yīng)性質(zhì)，成型時的具體情況：預(yù)壓、預(yù)熱、成型溫度和壓力。
固化速度太大：硬化太快，過早硬化，流動性下降，不能很好地充滿型腔，制品缺料，不能壓制薄壁和形狀復(fù)雜的制品。出現(xiàn)：表面先固化，流動性差。
固化速度太小：生產(chǎn)周期↑ ，生產(chǎn)效率↓ 。
（3）成型收縮率
高分子材料的熱膨脹系數(shù)比模具（鋼材）大得多，熱固性塑料成型中發(fā)生交聯(lián)，結(jié)構(gòu)趨于緊密，加上低分子物揮發(fā)，體積必定收縮，尺寸變化很大。
成型收縮率： SL=(L0?L)/L× 100 %
一般高分子材料的SL在1～3％，是模具設(shè)計的重要指標(biāo)。
產(chǎn)生收縮的基本原因：化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化（交聯(lián)）、熱收縮、彈性回復(fù)、塑性形變。
影響收縮率的因素：工藝條件、模具和制品的設(shè)計、塑料的性質(zhì)。
產(chǎn)生的后果：制品翹曲、開裂。
解決的辦法：預(yù)熱、采用不溢式模具、嚴(yán)格工藝規(guī)程。
（4）壓縮率
是粉狀或粒狀的熱固性塑料的表觀比重與制品比重之比。即模壓塑料在壓制前后的體積變化。
壓縮率：Rp=d2/d1=V1/V2
產(chǎn)生后果：Rp越大，所需的模具裝料室越大--消耗模具鋼材，不利于傳熱，生產(chǎn)效率低，易混入空氣；
解決方法：預(yù)壓：酚醛壓縮粉經(jīng)預(yù)壓：Rp從2.8－→1.25。
(5) 水份與揮發(fā)物的含量
游離水，以及受熱受壓時所釋放出的氨、甲醛與結(jié)合水含量過高，產(chǎn)生后果：
流動性太大，收縮率大，翹曲，無光澤，波紋。
解決方法：預(yù)熱，充分干燥物料，降低物料中水分的含量。
(6) 細(xì)度與均勻度
細(xì)度：顆粒直徑大??；
均勻度：顆粒間直徑大小的差距。
二、模壓成型的設(shè)備和模具
1.成型設(shè)備－壓機(jī)
壓機(jī)的作用：通過模具對塑料傳熱和施加壓力；提供成型的必要條件：T，P；開啟模具和頂出制品。
壓機(jī)——機(jī)械加壓、液壓（上壓式、下壓式）
上壓式 壓制油缸設(shè)在液壓機(jī)的上部，活動橫梁受油缸活塞. (或柱塞)推動，從上往下加壓，下橫梁作為工作臺固定不動。這種壓機(jī)操作方便。
圖：上壓式壓機(jī)
下壓式 壓制油缸設(shè)在液壓機(jī)的下部，上橫梁固定不動，而下橫粱受油缸活塞 (或柱塞)推動從下往上加壓。此類壓制機(jī)有上、下兩根橫梁，整機(jī)重心低，穩(wěn)定性好。
圖：下壓式壓機(jī)
2.模具
模具（鋼制），有多種類型，結(jié)構(gòu)形式通常較簡單。模壓成型用的模具常用的有三種： 1）溢式模具 2）不溢式模具 3）半溢式模具。
圖：模壓壓縮模型
三.模壓成型工藝流程
模壓成工藝流程
1.計量
重量法：按質(zhì)量加料。準(zhǔn)確但麻煩。
容量法：按體積加料。方便但不及重量法準(zhǔn)確。
記數(shù)法：按預(yù)壓坯料計數(shù)。操作最快，但預(yù)先有個預(yù)壓計量操作。
2.預(yù)壓
預(yù)壓的優(yōu)點：加料快，準(zhǔn)確，簡單，便于運轉(zhuǎn)。降低壓縮率，可減小模具的裝料量。使物料中空氣含量少，利于傳熱。改進(jìn)預(yù)熱規(guī)程。（預(yù)壓后可提高預(yù)熱溫度）
缺點：增加一道工序，成本高。
預(yù)壓壓力：一般控制在使預(yù)壓物的密度達(dá)到制品最大密度的80% 為宜。
預(yù)壓壓力的范圍：40～200MPa
3.預(yù)熱
熱固性塑料在模壓前的加熱有預(yù)熱和干燥雙重意義。
預(yù)熱的優(yōu)點：加快固化速度，縮短成型時間。提高流動性，增進(jìn)固化的均勻性。減小制品的內(nèi)應(yīng)力，提高制品質(zhì)量。降低模壓壓力。預(yù)熱：15～20MPa，未預(yù)熱：25～35MPa
預(yù)熱時間與預(yù)熱溫度有關(guān)聯(lián)，當(dāng)預(yù)熱溫度確定后，可通過試驗，作出預(yù)熱時間與成型流動性的關(guān)系曲線，然后在曲線上找出最佳流動性所對應(yīng)的預(yù)熱時間。
表 常用熱固性塑料預(yù)熱溫度范圍
4.嵌件安放
嵌件通常是制品的導(dǎo)電部分，或使制品與其他物體結(jié)合用的，安放要求：正確，平穩(wěn)。
5.加料
加料量多，則制品毛邊厚，難以脫模；少則制品不緊密，光澤差；所以加料量要準(zhǔn)確。加料工序強調(diào)的是加料準(zhǔn)確和合理堆放。 一般應(yīng)堆成“ 中間高，四周低” 的形式。原因：有利于排氣；閉模中對模與物料接觸時少沖料。
6.閉模
加料完后，即使陽模、陰模閉合。應(yīng)先快后慢——陽模未接觸物料之前，應(yīng)盡可能使閉模速度快，而當(dāng)陽?？煲佑|到物料時，閉模速度要放慢。
先快的優(yōu)點：有利于縮短非生產(chǎn)時間；避免塑料在未施壓前即固化；避免塑料降解。
后慢的優(yōu)點：防止模具損傷和嵌件移位；有利于充分排除模內(nèi)空氣。
7.排氣
排氣的原因：熱固性塑料在加工中因縮聚等化學(xué)反應(yīng)會釋放出小分子物質(zhì)，在成型溫度下體積膨脹，形成氣泡。
排氣的作用：趕走氣泡、水份、揮發(fā)物，縮短固化周期，避免制品內(nèi)部出現(xiàn)氣泡或分層現(xiàn)象。
排氣的方式：卸壓，松模，時間很短（零點幾秒～幾秒），如此連續(xù)幾次（2～5次）。
排氣的次數(shù)、間隔時間等，決定于所模壓物料的性質(zhì)。
8.固化
在一定的P、T 下，經(jīng)過一定的t，使縮聚反應(yīng)達(dá)到要求的交聯(lián)程度。從理論上說，經(jīng)過固化后，原來可溶可熔的線型樹脂變成了不溶不熔的體型結(jié)構(gòu)的材料。
在實際操作中，全部固化過程不一定完全在固化階段完成，而在脫模以后的“后烘”工序完成。以提高設(shè)備利用率。例：酚醛塑料的后烘溫度：90～150℃，時間：幾小時～幾十小時
9.脫模
熱固性塑料可趁熱脫模，通?？宽敵鰲U來完成。熱脫模須注意兩個問題：防止冷卻翹曲和防止產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
10.后處理
熱處理——消除內(nèi)應(yīng)力；進(jìn)一步固化，直至固化完全。處理溫度比成型溫度高10～50℃。整修——修邊。
四、壓模成型工藝條件及控制
整個過程，熱固性樹脂不僅有物理變化，而且還有復(fù)雜的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。模具外的加熱和加壓的結(jié)果：模腔內(nèi)在發(fā)生化學(xué)、物理變化的同時，模具內(nèi)的壓力、塑料的體積以及溫度也隨之變化。
三大工藝因素：模壓壓力、模壓溫度和模壓時間
1.模壓壓力
作用：促進(jìn)物料流動，充滿型腔提高成型效率，增大制品密度，提高制品的內(nèi)在質(zhì)量，克服放出的低分子物及塑料中的揮發(fā)物所產(chǎn)生的壓力，從而避免制品出現(xiàn)氣泡、腫脹或脫層，閉合模具，賦予制品形狀尺寸。
2.模壓溫度
即成型時的模具溫度，塑料受熱熔融來源于模具的傳熱，模壓溫度的高低，主要由塑料的本性來決定——交聯(lián)的要求。
模溫影響：塑料的流動性、成型時的充滿是否順利、硬化速度、制品的質(zhì)量。
3.模壓時間
總之，模壓時間長，可使制品交聯(lián)固化完全，性能↑。但模壓時間太長：生產(chǎn)效率↓；長時間高溫將使樹脂降解。模壓時間太短：硬化不足，外觀無光，性能↓ 。一般，PF、UF的模壓時間為：1min/1mm 制品厚度。
對模壓成型的工藝條件：壓力、溫度、時間三者要綜合考慮。一般原則：在保證制品質(zhì)量的前提下，盡可能地降低壓力、溫度和縮短時間。
文章來源于百度文庫，艾邦高分子整理編輯
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