涂凝浇铸

科技工作者之家 2020-11-17

涂凝浇铸(slush casting)又称搪塑或涂凝成型。一种模制中空软制品的方法。将塑料溶胶倒入有开口的中空阴模中,并在塑模充满前或充满后加热,使附于塑模内壁的树脂因受热而成凝胶。当凝胶层达所需厚度时,倾出多余液体物料。进一步加热进行烘熔处理,冷却后将制品由模内剥出即可。所用塑模多为薄壁金属制品,以利传热。广泛用于聚氯乙烯糊制造玩具方面。本法设备费低,生产速度高,但工艺参数不易确切控制。1

简介涂凝浇铸是用糊塑料制造空心软制品(软质聚氯乙烯玩具)的一种常用成型方法。涂凝成型制品的基本过程是:将配制好的糊塑料涂到预先加热到给定温度的阴模型腔中,靠近型腔壁的糊料即因受热而“胶凝”,然后将没有胶凝的糊料倒出并将模具再加热一段时间,待胶凝料充分“塑化”后经过冷却降温,即可从模腔的开口处取出软制品。

分类涂凝浇铸又称为涂凝模塑,主要包括搪塑与蘸塑成型。两者的不同之处主要在于前者是模内涂凝,后者是模外涂凝。

搪塑成型搪塑主要用于溶胶塑料(糊塑料)成型,常指聚氯乙烯糊通过受热凝胶而形成软质敞口中空制品的一种工艺,它主要用来制造玩具一类制品。

搪塑工艺过程是将糊塑料(塑溶胶)倾倒在预先加热到一定温度的模具(阴模)中,直到规定的容量。贴近模壁的塑料因受热而成凝胶状,及时倒出没有胶凝的塑料,并将已附在阴模壁上的一层塑料进行热处理(烘熔),冷却固化后即可从模中取出中空制品。目前搪塑较多地采用聚氯乙烯糊,生产空心软制品。搪塑成型的主要优点是设备费用低,易高效连续化生产,工艺控制也较简单,但制品壁厚和质量的准确性比较差。

蘸塑成型蘸塑成型也称蘸涂或浸渍成型。它或是将增塑糊浸涂于芯型模具的外表面,待涂覆在模具外表面的材料熔融、冷却后,剥离完成成型;或是将阳模浸入装有糊塑料的容器中,然后将模具慢慢提出,使模具表面蘸上一层糊料,之后通过热处理、冷却后,从阳模上脱下中空型软制品。有一种改进方法称为热蘸涂,最终熔融的增塑聚氯乙烯涂覆物不剥离内芯,而牢牢地包覆于被涂物体的表面。还有一种方法称为冷蘸涂,即被涂物体不必预热,它仅限于制造很薄的聚氯乙烯糊制品。蘸塑成型通常用于制造较小型的物件。2

成型过程涂凝浇铸过程可分为三个阶段:首先,将聚氯乙烯增塑糊灌入热的模腔中(或接触到热的模具表面)使其受热“胶凝”;其次,进一步“塑化”;最后,冷却定形成涂膜或软制品。

“胶凝”是增塑糊从受热开始到形成具有一定机械强度固体状态的阶段。在这一阶段中,由于加热,树脂不断地吸收增塑剂并发生胀大。随受热时间延长和加热温度升高,增塑糊的液体部分逐渐渗入树脂颗粒;当温度进一步升高,树脂颗粒间的距离也越靠近,最终使液体成为不连续相包含在凝胶的颗粒之间;继续再升高温度和延长时间,增塑剂被树脂完全吸收,增塑糊就转变成一种表面无光的易碎固体,此时,胶凝完成。

涂凝浇铸中的、“塑化”不是固体物料受热熔融转变为熔体的过程,而是指增塑糊的胶凝体在继续受热的过程中,其机械性能渐趋最佳的物理变化过程。在“塑化”阶段,由于增塑剂逐渐溶解树脂,膨胀的粒子先在界面之间发生黏结,随着增塑剂分子在大分子链之间均匀分布,粒子间的界面愈来愈模糊;当树脂完全被增塑剂溶解时,增塑糊即由分散体转变成均一的透明体或半透明体,这时,塑化完成,除色料和填料等不溶物外,其余组分已成为十分均。连续相,且冷却后这种状态能长久地保持,并赋予制品较高的强度。如果成型物料中加入稀释剂,则在该阶段有低分子物挥发。

应用目前涂凝浇铸主要以聚氯乙烯增塑糊为成型物料。将聚氯乙烯增塑糊成型为制品,必须借助加热使糊塑料经历一系列的物理变化过程,工艺上常将促使糊塑料发生物理变化的加热称作糊塑料的“热处理”。热处理糊塑料时,按所发生物理变化性质的不同,将糊塑料向制品的转变过程划分为“胶凝”和“塑化”两个阶段。胶凝是指糊塑料从开始受热,到形成具有一定力学强度固体物的物理变化过程。

聚氯乙烯增塑糊在这一阶段的变化情况如图(a)、(b)和(c)所示。

由图可以看出,糊塑料开始为微细树脂粒子分散在液态增塑剂连续相中的悬浮液,受热使增塑剂的溶剂化作用增强,致使树脂粒子因吸收增塑剂而体积胀大,如(b)图所示;随受热时间延长和加热温度的升高,糊塑料中液体部分逐渐减小,固体积不断增大,树脂粒子间也愈加靠近,最后残余的增塑剂全被树脂粒子吸收,糊塑料就转变成一种表面无光且干而易碎的胶凝物,如(c)图所示。热处理糊塑料的塑化是指胶凝产物在继续加热的过程中,其力学性能渐趋最佳值的物理变化。塑化阶段糊塑料的变化情况如图的(d)和(e)所示。

由图可以看出,由于树脂逐渐被增塑剂所溶解,充分膨胀的树脂粒子先在界面之间发生黏结,随着溶解过程的继续推进,树脂粒子间的界面变得愈来愈模糊,如(d)图所示;当树脂完全被增塑剂溶解时,糊塑料即由不均一的分散体,转变成均质的聚氯乙烯树脂在增塑剂中的浓溶液,这种浓溶液一般是透明的或半透明的,如(e)图所示。塑化完全的糊塑料,除颜料和填料等不溶物外,其余各组分已处于一种十分均匀的单一相中,而且在冷却后能长久地保持这种状态,这就使塑料制品能够具有较高的强度。3

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学

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