增（zēng）強塑料的成型

　　為了進一步改善（shàn）熱固性及熱塑（sù）性塑料的力學性能。常在塑料（liào）中加（jiā）入玻璃纖維(簡 稱玻纖)，滑石粉、雲母、碳酸鈣（gài）、高嶺土、碳（tàn）纖維等作為增強材料，以樹脂為母體及粘結劑而（ér）組成新型複合材料，稱為增強塑料（如環氧樹脂為母體樹脂 塑料的增強塑料又稱為玻璃鋼（gāng））。
　　由於塑料混用玻璃（lí）纖維的品種（zhǒng）、長度、含（hán）量等不（bú）同，其工藝性及物性也各（gè） 不相同。下麵主（zhǔ）要介紹（shào）模塑用（yòng）的熱（rè）固性增強塑料及注射（shè）用的熱塑性增強塑（sù）料。

1、熱固（gù）性增強塑（sù）料
　　熱固性增強塑料是由（yóu）樹脂、增強材（cái）料、助劑等組成。其中樹脂作為（wéi）母體和粘結劑，它 要求（qiú）有良好的流動性、適宜的固化速度、副產物少，易調節粘度和良好的（de）相溶性，並需滿 足（zú）塑件及成型要求。增強材料起骨架作用，其品（pǐn）種規格繁多，但（dàn）常用玻璃纖維，一般用量（liàng）為 60%、長度為15～20毫米。助（zhù）劑包括調節粘度的稀釋劑（用以改進玻纖與樹（shù）脂的粘結（jié））、 用以調（diào）節樹脂（zhī）-纖維界麵狀態的（de）玻纖表麵處（chù）理劑、用以改（gǎi）進流動性，降低收縮，提高光澤 度及耐磨性等用的（de）填料和（hé）著色劑等。由於選（xuǎn）用的樹脂，玻纖的品種規格（長（zhǎng）度、直徑， 無堿或含堿，支數，股數，加撚（niǎn）或無撚），表麵處理劑，玻纖與樹脂混製工藝（預混法或 預浸法，塑（sù）料配比等不同則其性（xìng）能也各不相同（tóng）。
　　1.1加工特性
　　　⑴流（liú）動性 增強料（liào）的流（liú）動性比一般（bān）壓塑料差，流動性過（guò）大時易產生樹（shù）脂流失（shī）與玻（bō） 纖分頭聚積。過小則成型壓力及溫度將顯著提（tí）高。影（yǐng）響流動性的因素很多，要評定某種料 的流動性，必須按組成作（zuò）具體分析。影（yǐng）響流動性的因素
　　⑵收縮率增強塑料的收縮率比一般壓塑料小，它（tā）主（zhǔ）要由 熱收縮及（jí）化（huà）學（xué）結構收縮 組成。影響收縮的因素首（shǒu）先是塑料類種（zhǒng）。一般酚醛比（bǐ）環氧、環氧酚（fēn）醛、不飽和聚酯等 要（yào）大，其中不飽和聚酯料收縮最小。其它影響收縮的因素是塑件形狀及壁（bì）厚，厚壁（bì）則收縮 大，塑料中含填料及玻纖量大（dà）則收縮小，揮發物含量大則收縮也大（dà），成型壓力大，裝料 量大（dà）則收（shōu）縮小，熱脫模比冷脫模的收縮大，固化不足收縮大，當加（jiā）壓時機及成型溫度適當， 固化充分而均勻時則收縮小。同一塑件其不同部位的收縮（suō）也（yě）各不相同（tóng），尤其對薄壁塑件更 為突（tū）出。一般收（shōu）縮率（lǜ）為0～0.3%，以0.1%～0.2%的居多，收縮大小還與模具結構有關，總 之確定收縮（suō）率時應綜合考慮各種因素（sù）。
　　　⑶壓縮比 增強料的比容，壓縮比都較一般壓塑料大，預混料則更大，因此在模 具設計時需取較（jiào）大的裝料室，另外向模內裝（zhuāng）料也較困難，尤其預混料更為不便，但如（rú）采用 料（liào）坯預成型工藝則壓縮比就可顯著減小。
　　　　裝（zhuāng）料量一般可預先（xiān）估算，經試壓（yā）後再作調整。估算裝料量的方（fāng）法可由如下四種：
　　　　　①計算法（fǎ）裝料量可按公（gōng）式（1-1）計算：
　　　　　　　A = V × G[1+(3%～5%)] （1-1）
　　　　　　式中:A--裝料量（克（kè））；
　　　　　　　　V--塑件體積（厘米3）；
　　　　　　　　G--所用塑料比重（克/厘米3）；
　　　　　　　　3%～5%--物料揮發物、毛刺等（děng）損耗量補償值。
　　②形狀簡化計（jì）算法，將複雜形狀塑件（jiàn）簡化成由若幹個簡單形狀組成，同時將 尺寸也相應變更，再按簡化形狀（zhuàng）進行計算。
　　③比重比較法，當按金屬或其（qí）它材料的零（líng）件（jiàn）仿製塑件時，則可將原零件的材 料比重與所選（xuǎn）用的增（zēng）強塑料比重（chóng）之比及（jí）原零件重量求得裝料（liào）量。
　　④注型比較（jiào）法用樹脂或石蠟等澆注型材料注入模具型腔（qiāng）成型後再以此零件 按比重比較法求得裝料量。
　　　⑷物料狀態增強料按其玻纖與樹脂混（hún）合製成原料（liào）的方（fāng）式可分為如下三種狀態（tài）。
　　①預混料是將長達15～30毫米的玻纖與樹脂混合烘（hōng）幹而成，它比容（róng）大，流 動性比預浸料好，成（chéng）型時纖維（wéi）易受損傷，質量均勻性差，裝料困難，勞動條件差。適用（yòng）於 壓製中小型、複雜形狀塑料及（jí）大量生產時，不宜用於壓製要求高強度的塑件。使用預混料 時要防止料"結"使流動性迅速下降。該料互溶性不良，樹脂與玻纖（xiān）易分頭聚積。
　　②預浸料是將整束玻纖浸入樹（shù）脂，烘幹切短而成。它流動性比（bǐ）預混料差， 料束間相溶性（xìng）差，比容小，玻纖強度損失小，物料質量均勻性良好，裝模時易按塑件形狀 受力狀態進行合理輔料，適用於壓製形狀複雜的高強度塑料。
　　③浸氈料是將切短的纖維均勻地鋪在玻璃布上浸漬樹脂而成的氈狀料，其 性能介於上述兩者之間。適（shì）用（yòng）壓製形狀簡單，厚度變（biàn）化不大的薄壁大型塑件。
　　　⑸硬化速度及貯存性增強塑料按其硬（yìng）化速度可分為快速和慢速兩種。快速料固 化快，裝料模溫高，為適（shì）用於壓塑小型（xíng）塑件及大量生（shēng）產時常用原料（liào）。慢速料適（shì）用於壓製（zhì）大（dà） 型（xíng）塑（sù）件，形狀複（fù）雜或有（yǒu）特殊性（xìng）能要求及小批量生產時，慢速料必須慎（shèn）重選擇升（shēng）溫速度，過 快易發生內應力，硬化不勻，填充不良。過慢則降低生產效（xiào）率。所以（yǐ）模具設（shè）計時（shí）應預先了 解所用料的性能和要求。
　　各種料都有其（qí）允許（xǔ）貯存期及貯存條件。凡超期或貯存（cún）條件不良者都會導致塑 料變質，影（yǐng）響流動性及塑件質量，故試模及生產時都應注意（yì）。
　　1.2成型條件（略）
　　　　熱固性增強塑料的成型條件
　　1.3塑件及模具（jù）設計（jì）注意事項
　　　　⑴塑件設計時應注意下列事項。
　　①塑（sù）件光潔度可達（dá）7～ 9，精度一般宜取3～5級，但沿壓製方向的精度不易保 證，宜取自由公差。
　　②不易脫（tuō）模，宜取較大脫模（mó）斜度。若不允許取較大脫模斜度時，則塑件徑 向公差宜取大。
　　③塑件宜取回轉體對稱外形，不宜過高。
　　④壁應厚而均（jun1）勻，避免尖角、缺口、窄槽等形狀，各麵應圓弧過（guò）渡連接以（yǐ） 防止應力集中、死（sǐ）角滯料（liào），填充不良，物料集聚堵塞流（liú）道。
　　⑤孔一般應（yīng）取通孔，避免用Φ5毫米以下的盲（máng）孔，盲孔（kǒng）底部應成半球麵或圓 錐麵以利物料流動，孔徑及深（shēn）度比一（yī）般為1∶2～1∶3，大型塑件盡量不設計（jì）小孔，孔間距、 孔邊距宜（yí）取大（dà），大密度排列的小孔不宜模壓成型。
　　⑥螺孔比螺紋易成型（xíng），M6以下螺紋（wén）不宜成型，齒形宜用半圓（yuán）形及梯形，其 圓角半（bàn）徑應大於0.3毫米，並應注意（yì）半角公差，可以參照（zhào）一般塑製的螺（luó）紋進行設計。當塑件 螺紋與其它材料螺（luó）紋零件接合時，要考慮其配合張力，螺紋段長度應取最小尺寸。
　　⑦成型壓力大，嵌件應有足夠強度，防止變（biàn）形損壞，定位必須可（kě）靠。
　　⑧收縮小，有方向性，易發生熔接（jiē）不良（liáng），變形、翹曲、縮孔、裂紋及應（yīng）力 集中，樹脂填料分（fèn）布不勻。薄壁塑件易碎，不易脫模，大麵積塑件易發生波紋及物料聚積。
　　　　⑵模（mó）具設計時應注（zhù）意下列事項：
　　①要便於裝料，有利於物料流動填（tián）充型（xíng）腔。
　　②脫模斜度宜取1°以上。
　　③宜選塑件投影麵大的方向作為成型加壓方向便（biàn）於物（wù）料填充型腔，但不宜 把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯軸線垂直方向作為成型加（jiā）壓（yā）方（fāng）向。
　　④物料滲入力強，導致飛邊（biān）厚不易去除，選擇分型麵時應注意飛邊方向。上下 模（mó）及並鑲件宜取整體結構，組（zǔ）合結構裝配間隙不宜取大，上下模可拆成型零件宜取3～4級 滑動（dòng）配合。
　　⑤收縮率為0～0.3%，一般取0.1～0.2%，物料體積一般取塑件體積的2～3倍。
　　⑥成型壓力大，物料滲擠力大。模具型芯嵌（qiàn）件應有足夠強度、防止變形、 位移與損壞。尤其對細長型芯（xīn）與型腔（qiāng）間（jiān）空隙較小時更應注意。
　　⑦模具應拋光、淬硬。
　　⑧頂（dǐng）出力大，頂杆應有足夠強度，頂出應均勻，頂杆不宜兼作型芯（xīn）。
　　⑨快速成（chéng）型（xíng）料在（zài）成（chéng）型溫度下即可脫模，慢速成型料模具應設有加熱及強迫 冷卻措施。

2、熱塑性增強塑料
　　熱（rè）塑性增強塑料一般由樹脂及增強材料組成。目前（qián）常用的樹脂主要為尼龍、聚苯 乙（yǐ）烯、ABS、AS，聚碳酸酯、線型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增（zēng）強材料一般為無（wú）堿 玻璃纖維（有長短兩種，長纖維料一般與粒料長一致為2～3毫米，短纖維（wéi）料長一般（bān）小（xiǎo）於0.8 毫米）經表麵（miàn）處理後與樹脂配製而成。玻纖含量應按樹脂比重選用最合理的配比，一般為 20%～40%之間（jiān）。由於各種增強（qiáng）塑料所選用的樹脂不同，玻纖長（zhǎng）度、直徑，有無含（hán）堿及表麵處 理（lǐ）劑不同其增強效果不一，成型特（tè）性也（yě）不一。
　　如前所述增強料可改善一（yī）係列力學性能（néng），但也存在一係列缺點：衝擊強度（dù）與衝擊 疲勞強度低（但缺口衝擊強度提高）；透明性、焊接點強（qiáng）度也降低，收縮、強度、熱膨脹 係數、熱傳導率的異向性增大。故目前該塑料主要用於小型，高強（qiáng）度、耐熱，工作環境 差及高精度（dù）要求的塑件。
　　2.1工藝特性
　　　　⑴流動性差增強料熔融指數比普通料低30%～70%故流動（dòng）性不良，易發生填充不 良，熔接不良（liáng），玻纖分布不勻等（děng）弊病。尤其（qí）對長纖維料（liào）更易發生上述缺陷，並還易損（sǔn）傷（shāng）纖 維而影響力學性能。
　　　　⑵成型收（shōu）縮小、異向（xiàng）性明顯成型收縮比未增（zēng）強料小，但異向（xiàng）性增大沿料流方向 的收縮小，垂直方向大（dà），近進料口處小，遠處（chù）大，塑件易發生翹曲、變（biàn）形。
　　　　⑶脫（tuō）模（mó）不良、磨（mó）損大不易脫模，並（bìng）對模具磨損大，在注射時料流對澆注 係統，型芯等磨損也大。
　　　　⑷易發生氣（qì）體成型時（shí）由於纖維表麵處理劑易揮發成氣體（tǐ）、必須予以排出，不 然易發生熔接不良、缺料及燒傷等弊病。
　　2.2成型注意（yì）事項
　　　　為了解決（jué）增強料上述工藝弊病，在成型時應注意下（xià）列事（shì）項：
　　　　⑴宜用高溫、高壓、高速注射。
　　　　⑵模溫宜取高（對結晶性料應按要求（qiú）調節），同時應防止樹脂、玻纖分頭聚積， 玻纖外露及局部（bù）燒傷（shāng）。
　　　　⑶保壓補縮應（yīng）充分。
　　　　⑷塑件（jiàn）冷卻（què）應均勻。
　　　　⑸料溫、模溫變化對塑件收縮影響較大，溫度高收縮大，保壓及（jí）注射壓力增 大，可使收縮變小但影響較小。
　　　　⑹由於增強料剛性好，熱變形溫度高可在（zài）較高溫度時脫模，但要注意脫模後均勻冷卻。
　　　　⑺應選用適當的脫模劑。
　　　　⑻宜用螺杆式注射（shè）機成型。尤其對長纖維增強料必須用螺杆式注射機加工，如果 沒有螺杆式注射機則應在造粒後象短纖維（wéi）料一樣才可在柱塞式注射機上加工。
　　2.3成型條件
　　　　常用熱塑性增（zēng）強塑料成型條件（jiàn）見表（略）。
　　2.4模具設計注（zhù）意事項
　　　　⑴塑件形狀及壁厚設計特別（bié）應考慮有利於料流暢通填充型腔，盡量避免尖角、缺口。
　　　　⑵脫模（mó）斜度應取大，含玻璃纖維15%的可取1°～2°，含玻璃纖維30%的可取（qǔ） 2°～3°。當不允許有脫模斜度時則應（yīng）避免（miǎn）強行脫模，宜采用橫向分型結構。
　　　　⑶澆注係統截麵宜大，流程平直而短，以利於纖維均勻分散。
　　　　⑷設計進料口應考慮防止填充不足（zú），異向性變形，玻璃纖維分布不勻，易產 生熔接痕等不良後果（guǒ）。進料口宜取（qǔ）薄片（piàn），寬薄，扇（shàn）形，環（huán）形及多點形式進（jìn）料口以使料（liào）流亂流， 玻璃纖維均勻分散，以減（jiǎn）少異向性，最好不（bú）采用針狀（zhuàng）進料口，進料口截麵（miàn）可適當增大，其長度應（yīng）短。
　　　　⑸模具型芯、型腔應有足夠剛性及強度。
　　　　⑹模（mó）具應淬硬，拋光、選用耐磨鋼種，易磨損部位應（yīng）便於修換。
　　　　⑺頂出應均（jun1）勻有力，便於換修。
　　　　⑻模具應設有排氣溢料槽，並宜設於易發生熔接痕部位（wèi）。