注塑成型熱固性塑料的加工

  熱固性塑料注塑利用一螺桿或一柱塞把聚合物經一加熱過的機筒（120~260°F）以降低粘度，隨后注入一加熱過的模具中（300—450°F）。一旦物料充滿模具，即對其保壓。此時產生化學交聯，使聚合物變硬。硬的（即固化的）制品趁熱即可自模具中頂出，它不能再成型或再熔融。

    注塑成型設備有帶一用以閉合模具的液壓驅動合模裝置和一能輸送物料的注射裝置。多數熱固性塑料都是在顆粒態或片狀下使用的，可由重力料斗送入螺桿注射裝置。當加工聚酯整體模塑料（BMC）時，它有如“面包團”，采用一供料活塞將物料壓入螺紋槽中。

    采用這種工藝方法的加工聚合物是（依其用量大小排列）；酚醛塑料、聚酯整體模塑料、三聚氰胺、環氧樹脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）。

    多數熱固性塑料都含有大量的填充劑（達 70%重量份），以降低成本或提高其低收縮性能，增加強度或特殊性能。常用填充劑包括玻璃纖維、礦物纖維、陶土、木纖維和炭黑。這些填充物可能十分有磨損性，并產生高粘度，它們必須為加工設備所克服。

    工藝過程

    熱塑性塑料和熱固性塑料在加熱時都將降低粘度。然而，熱固性塑料的粘度卻隨時間和溫度而增加，這是因為發生了化學交聯反應。這些作用的綜合結果是粘度隨時間和溫度而呈U型曲線。在最低粘度區域完成充填模具的操作這是熱固性注射模塑的目的，因為此時物料成型為模具形狀所需壓力是最低的。這也有助于對聚合物中的纖維損害最低。

    注射模塑工藝過程利用一螺桿使物料流經加熱過的機筒，機筒則以水或油循環于機筒四周的夾套中。螺桿可按每種材料的不同類型加以設計，稍加壓縮以脫除空氣并加熱物料獲得低粘度。大多數熱固性物料在此處的流動都是相當好的。

    使物料進入模具的操作是中止螺桿轉動和用液壓把螺桿高速推向前，使被塑化的低粘度物料壓入模具中。這種快速流動要求在0．5秒的時間里填滿模腔，壓力需達到193MPa。一旦填滿膜腔時物料的高速流動產生更大的摩察熱以加速化學反應。

    模腔一旦被填滿，注射壓力就將降到保壓壓力 34.5—68.9MPa。這種保壓壓力維持在物料上5—10秒，隨后卸壓，然后開始下一個周期塑化階段。

    這種物料被保持在熱的模具中，直至變硬，然后打開合模裝置，頂出制品。制品剛頂出時可以是輕度未固化和有點柔軟，在取出后1分鐘或2分鐘內利用制品內部保留的熱量完成最終固化。熱固性制品的整個生產周期為10—120秒鐘，這取決于制品厚度和原材料的類別。

    為改進制品的質量和重現性采用了許多不同的和專門的技術。鑒于有一些熱固性聚合物在加熱時產生氣體，在模具被部分充滿后往往有一個放氣操作。在這一步驟中，模具微微開啟，以便讓氣體逸出，然后迅即關閉，把余下物料再注人。注壓模塑提供了較高的強度、較好的尺寸控制，并改進了表面狀態（外觀），這是因為采用了帶有伸縮式膜腔與膜芯的模具而得到的，注射過程中模具可以開啟 1／8—l／2 in，并隨后迅速壓緊，似模具關閉那樣。

    由玻璃纖維、填充料和聚酯不飽和樹脂制成的整體模塑料可以在機器上裝上另外的專門設備來完成注射模塑。將一活塞式供料機連接于機筒上，以強制供料，隨后可以用兩種不同的方式進行作業。一種帶有傳統的往復式螺桿，螺桿將物料推向前方，同時混煉和加熱。這需要螺桿末端有一止過閥。防止物料返流回螺桿螺紋上，因為物料的粘度很低。另外一種方式是利用柱塞或活塞將物料壓入模具模腔中，柱塞往往用于含玻璃纖維重量超過 22％的物料，因為這對纖維的損害較小，亦可得到較高的強度。