第一章：浸塑涂覆和浸塑成型的概述

浸塑涂覆

將塑料材料鑄入預(yù)先存在的金屬件的過程稱為浸塑涂覆。被涂層的金屬作為模具，在這個過程中塑料或聚合物粘附在上面。要浸漬或浸泡的部分（有時是整塊）在被直接放入液態(tài)聚合物之前被處理和預(yù)熱。液體聚合物附著在金屬上，并在冷卻后硬化。

浸塑涂層是通過浸漬/浸泡將液體聚合物或塑料涂在工件的表面。其結(jié)果是一個厚厚的塑料表面，用于保護和裝飾目的。這使材料具有額外的抗劃痕、抗磨損、抗腐蝕和抗外部因素的能力。它使金屬件更加耐用，并使其有更長的使用壽命。浸塑涂層通過提供抓握和絕緣的表面，為終端用戶提供方便和保護。

浸塑涂層通常出現(xiàn)在手動工具、手柄和握把上。鉗子是帶有浸塑涂層的手工具的一個典型例子。在手柄上涂上塑料涂層后，壓縮或彎曲剛性材料對使用者來說是很方便的，而且效率更高，同時也保留了手工工具本身。其他受益于其剛性的應(yīng)用有：購物車、籃子、鑷子、蓋子、帽子、塞子等等。

浸塑涂層也被認為是熱和電的絕緣體。它們也可以在許多手工工具中看到，如鉗子和鏟子，作為處理熱物體時的額外保護。浸塑涂層還可作為電子元件的絕緣體，如電線、電纜、數(shù)字儀表探頭等。

浸塑成型

浸塑成型的過程與浸塑涂覆相似；只是浸塑成型有一個額外的脫模或卸載步驟。浸塑成型可以制造單壁、中空和雙壁零件。這樣就不需要額外的下游工藝，如修剪和去毛刺。由于有較少的減法二次操作，該工藝可節(jié)省原材料。一些浸塑成型的塑料產(chǎn)品是乳膠手套、時裝和服裝配件、杯子、塑料蓋和娛樂設(shè)備零件。

第二章：涂層和成型聚合物的類型

作為涂層材料最常見的聚合物是塑溶膠、乳膠、氯丁橡膠、聚氨酯和環(huán)氧樹脂。聚合物的一個值得注意的特點是，聚合物混合物必須在室溫下容易獲得液體形式，而不需要額外的加工。此外，在考慮將液態(tài)聚合物用于浸塑涂覆和浸塑成型工藝之前，它必須具有足夠的粘性，能夠抵抗從模具表面流走；因此，聚合物會沉淀在表面，直至固化。

  1.塑溶膠

    塑溶膠是浸塑成型和浸塑涂覆工藝中最常用的聚合物。它是由懸浮在液體增塑劑中的精細聚氯乙烯（PVC）樹脂組成。當(dāng)受熱時，它在冷卻后會凝固成一種柔軟、有彈性和類似橡膠的材料。塑溶膠涂層以其韌性、出色的耐腐蝕性和抗沖擊性而聞名。它有很高的介電強度，這使它適合于電氣應(yīng)用。添加著色劑是為了定制最終產(chǎn)品的外觀。

    2.乳膠

    乳膠是一種非常小的聚合物顆粒的乳液（其中30-40%是橡膠顆粒）。它是橡膠生產(chǎn)的原材料，可能是天然或合成的。這種聚合物很容易獲得且無毒。然而，根據(jù)一些研究，一旦它降解成粉末，一些人就會產(chǎn)生過敏反應(yīng)，從而降低了它的受歡迎程度。

    3.氯丁橡膠

    氯丁橡膠是由氯丁橡膠聚合而成的，是乳膠的替代品。它以其耐化學(xué)性和靈活性而聞名。

    4.聚氨酯

    聚氨酯是由氨基甲酸酯（或氨基甲酸乙酯）基團通過氨基甲酸酯鏈接組成。它以其靈活性和對變形的高彈性而聞名。

    5.環(huán)氧樹脂

    環(huán)氧樹脂是一種熱固性聚合物，一旦聚合物鏈交聯(lián)，就會形成高強度、耐化學(xué)和耐熱的涂層。

第三章：塑料涂層的生產(chǎn)過程

如前幾章所述，浸塑涂覆和浸塑成型具有相同的操作概念。在本章中，將討論這兩種工藝的程序。

塑料涂層前處理過程

預(yù)處理步驟對于將塑料涂層正確地應(yīng)用到金屬基材上非常重要。這些步驟對兩種工藝都很關(guān)鍵。浸塑涂覆的預(yù)處理比浸塑成型工藝更精細，因為聚合物是要永久覆蓋在作為模具的金屬上的。其步驟如下：

    第一步：去除表面雜質(zhì)

        雜質(zhì)會干擾聚合物與模具或零件的粘附力。雜質(zhì)就像一個薄弱的區(qū)域，破壞可以在這里開始并蔓延。

        脫脂:

        金屬基材表面的油和油脂作為雜質(zhì)，降低了耐水性，并妨礙了塑料涂層的正常粘附和沉積。油脂可以通過堿洗、酸洗或熱脫脂的方式去除。

        剝離:

        對于以前涂過的部件，在涂上新的涂層之前，要徹底清除舊的涂層。

    第二步：改變基材的特性

        除了清潔表面外，還可以賦予額外的性能以產(chǎn)生理想的特性。這些特性可能對浸涂過程本身或產(chǎn)品的最終使用有幫助。

        磷化處理:

        磷化（或磷酸鹽轉(zhuǎn)換）是在塑料涂層前涂上一層薄薄的磷酸鹽層的過程。磷化層為基材提供了額外的抗腐蝕能力，適用于塑料涂層不可避免的損壞的情況。浸涂中常用的磷化層有磷酸鋅、磷酸鐵和磷酸三酯。

        噴丸處理:

        噴丸處理是通過用圓形顆粒敲擊表面，引起冷加工。這在基體表面引入了壓縮性殘余應(yīng)力，以加強和緩解任何殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力會導(dǎo)致微裂縫，在接下來的過程中可能會被誘發(fā)。

        噴砂:

        噴砂通過誘發(fā)微孔來改變基材的表面。這增加了底漆、底層涂料和塑料涂層可以粘附的表面面積。常用的噴砂工藝類型有沙子、金屬砂、玻璃珠噴砂、塑料珠噴砂等等。

        解除脆化:

        去脆性是一種熱處理工藝，它可以去除擴散到金屬基體中的氫氣，因為氫氣會增加應(yīng)力下的脆性斷裂風(fēng)險。擴散的氫氣是在前面的預(yù)處理步驟中引入的，如酸洗和磷酸鹽的應(yīng)用。

    第三步：改善塑料涂層質(zhì)量

        在基材表面涂抹以下東西以改善涂層質(zhì)量

        底漆：

        底漆作為一個預(yù)備涂層層，可以增加基材和塑料涂層之間的附著力。它還能為被涂覆的基材提供額外的保護。

        底層涂料：

        底層涂料是為成品部件提供特殊特性的額外涂層，如抗紫外線和抗劃痕。底層涂料一般不單獨使用，通常在與主塑料涂層結(jié)合時發(fā)揮其功能。

對于浸塑成型工藝，在模具表面涂抹或固定一層脫模劑，以幫助取出成型的部件。硅膠和永久性聚四氟乙烯（PTFE）是最廣泛使用的脫模劑。 一旦完成了預(yù)處理步驟，就對模具進行干燥以去除水分。殘留的水分會導(dǎo)致在后續(xù)步驟中引入的熱量帶來的膨脹。這導(dǎo)致了空隙或氣泡的形成。

塑料涂層生產(chǎn)過程

    第四步：預(yù)先加熱模具

        模具在烘箱中被加熱到預(yù)先確定的溫度和時間。加熱溫度是決定零件涂層厚度的參數(shù)之一。熱量分布的質(zhì)量取決于模具的設(shè)計和烤箱內(nèi)的氣流。均勻地加熱模具以確保材料內(nèi)涂層厚度分布的一致性是很重要的。

    第五步：浸漬模具

        將加熱后的模具部分或全部浸入液體聚合物中。聚合物附著在模具的表面。模具的外部尺寸即為零件的內(nèi)部空間。停留時間或模具浸沒在液體聚合物中的時間，也是決定零件最終涂層厚度的參數(shù)之一。較長的停留時間會產(chǎn)生較厚涂層。浸入和退出模具的速度也是一個需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)，這取決于所用液體聚合物的特性。這些速率是由制造商在優(yōu)化階段確定的。根據(jù)經(jīng)驗，這些速度必須緩慢，以控制液體聚合物的流動，并獲得光滑的表面。在停留時間后過快地退出模具，會導(dǎo)致表面不規(guī)則。然而，如果模具被浸入并退出太慢，所產(chǎn)生的涂層將太厚。更先進的工廠使用精細聚合物粉末的流化床來取代傳統(tǒng)的液體聚合物溶液。其概念與傳統(tǒng)方法相似；細小的聚合物粉末一旦接觸到模具的加熱表面，就會融化并附著在上面。

    第六步：排出多余的聚合物

        讓多余的液體聚合物從模具的表面排出。可以進行多個浸漬步驟以達到所需的較厚涂層，也可以使用特殊的涂層。

    第七步：固化涂層

        涂層在烘箱中固化，使聚合物更徹底地定型，并完全蒸發(fā)掉多余的水分、溶劑和添加劑。在這一步驟中，獲得聚合物的最終機械性能，如剛性和柔韌性。在熱固性聚合物中，固化步驟使聚合物鏈完全交聯(lián)。

    第八步：冷卻涂層

        固化的涂層通過浸泡在水箱中冷卻，水溫在122-1112°F（50-600°C）之間，或者通過強制或自然空氣對流的方式進行冷卻。與其他類型的成型相比，冷卻的速度不被認為是一個關(guān)鍵參數(shù)。

    第九步：卸下和脫模產(chǎn)品

        完成的部件從框架中取出。在浸塑成型操作的情況下，塑料涂層被手動或通過機械手段從模具中移除。這就把單個零件從其批次中分離出來。其結(jié)果是一個成品的塑料部件或零件。浸塑的塑料或塑料涂層可能會經(jīng)歷額外的精加工步驟，如切口、沖孔、印刷和裝飾。

第四章：浸塑成型和浸塑涂覆機械

由于浸塑涂覆和浸塑成型工藝之間的相似性，它們幾乎共享相同的機械。在浸塑涂覆或浸塑成型操作中，幾個機器和部件被用來生產(chǎn)浸塑塑料。以下是工業(yè)浸塑涂覆和浸塑成型工藝設(shè)置中涉及的設(shè)備和儀器。

預(yù)熱爐：

這是加熱心軸或待涂金屬的地方，以便為浸漬過程做準(zhǔn)備。預(yù)熱爐使用鼓風(fēng)機或風(fēng)扇來協(xié)助爐室內(nèi)的強制對流（熱空氣循環(huán)）。

心軸：

浸塑操作中使用的模具工具被稱為心軸。它是一個定制的雄性模具，包含要成型的零件的三維形狀。心軸的外部形狀將形成成品部件的內(nèi)部空間。如前所述，在浸涂操作的情況下，待涂的金屬片也作為模具或芯軸。心軸可以由通過機械加工成型的實心金屬塊制成，也可以由木質(zhì)圖案鑄成鋁，或由鋁板成型。

載體框架：

心軸沿著工藝流程被運輸，并被浸入聚合物溶液的罐中。然后，它們在固化前通過一個載體框架得到休息。這個框架包含多個心軸，可以連接到一個由計算機軟件數(shù)字控制的機械臂上，以提高成型周期時間。

浸漬槽：

浸漬槽是容納聚合物溶液和浸漬心軸的地方。溶液槽經(jīng)常被攪拌，以確保溫度和濃度均勻。脫氣設(shè)備用于去除混合物中的空氣和水分。在溶液被轉(zhuǎn)移到浸漬槽之前，通常利用配備有混合器的離線槽來混合樹脂、添加劑和著色劑。

固化爐：

這是成型后進行熱處理的地方，以便使塑料涂層沉淀。與預(yù)熱爐類似，它也利用強制對流在爐室內(nèi)循環(huán)熱空氣。

為了提高生產(chǎn)效率，進行了涉及同一套設(shè)備的集中設(shè)置配置。其中一些是：

旋轉(zhuǎn)型配置：

包含載體框架的多個機械臂被連接到一個旋轉(zhuǎn)的輪子上，就像一個旋轉(zhuǎn)木馬。當(dāng)心軸被浸入不同的深度時，每個機械臂隨著輪子的緩慢旋轉(zhuǎn)而被索引。

輸送機式配置：

包含心軸的框架在整個過程中使用精密的傳送帶進行傳送。這使得浸漬涂層或浸漬成型工藝可以采用連續(xù)生產(chǎn)模式。預(yù)熱爐和固化爐被放置在聚合物溶液槽的相對兩側(cè)。每個爐子都有一個入口和出口門，以便于框架的移動。用于特殊涂層的額外浸漬槽可以被添加到設(shè)置中。

第五章：塑料涂層的優(yōu)勢和劣勢

浸塑涂覆和浸塑成型對一些制造商來說是有利的，因為它們的概念簡單而靈活。以下是利用這些方法的一些好處。

提供準(zhǔn)確的內(nèi)部尺寸

由于在這些過程中不會產(chǎn)生收縮，因此可以準(zhǔn)確地獲得所需的內(nèi)部尺寸。如前所述，與其他類型的成型方法相比，冷卻速度不是一個需要控制的關(guān)鍵參數(shù)。

生產(chǎn)出耐用的零件

浸塑涂覆和浸塑成型很容易產(chǎn)生無縫、雙層的零件。連接兩個部件產(chǎn)生的接縫會產(chǎn)生應(yīng)力點，大大降低部件的耐久性。

對產(chǎn)品尺寸和設(shè)計的限制有限

通過浸塑鑄造，可以通過浸塑成型來制造大型塑料部件，將大型金屬件包圍起來。如果用注射或吹塑工藝生產(chǎn)類似的大型塑料，就需要大型模具；并成為一種昂貴的操作。浸塑的唯一限制是工具的尺寸，預(yù)熱和固化爐的能力，以及聚合物溶液槽的容量。

浸塑涂覆和浸塑成型也有能力形成具有嚴重下切和角的復(fù)雜設(shè)計。

產(chǎn)品設(shè)計的易修改性和可變性

由于模具材料容易修改，設(shè)計者可以很容易地在最終產(chǎn)品上加上額外的細節(jié)。不同的涂層材料和厚度可以用同一個模具生產(chǎn)，這取決于聚合物溶液的配方。

運營和投資成本低

浸塑涂覆和浸塑成型是短期訂單和實驗室規(guī)模生產(chǎn)的理想選擇，因為這些工藝涉及的一套設(shè)備很簡單，不像注塑和吹塑那樣需要復(fù)雜的機器和大量的地面空間。此外，浸塑的模具也很便宜，因為它不在高壓下工作。

盡量減少聚合物材料的浪費

在浸漬涂塑和浸漬成型中，多余的溶液滴回浸漬槽，使其可以重新使用。在其他類型的成型中，多余的聚合物材料以切口和流道的形式出現(xiàn)，需要額外的加工才能回收利用。浸漬涂層比噴霧涂層更有優(yōu)勢。與噴霧法相比，一些噴霧涂料會轉(zhuǎn)移到涂層室或設(shè)備的周圍墻壁上，從而被浪費掉。

然而，在使用這些工藝時有一些限制，而其他成型方法具有優(yōu)勢。以下是這些缺點。

難以獲得準(zhǔn)確的外部尺寸

雖然產(chǎn)生的內(nèi)部尺寸是準(zhǔn)確的，但很難獲得精確的涂層厚度，因為它在很大程度上取決于許多變量：停留時間、模具的溫度、浸泡的速度、模具在聚合物溶液中的撤出以及聚合物溶液的特性。這也使得良好的涂層厚度分布難以實現(xiàn)。

耗時長

浸塑是一個緩慢的過程，因為它需要經(jīng)歷長時間的加熱、浸漬和冷卻循環(huán)。

第六章：為什么塑料涂層是必要的

塑料涂層已經(jīng)成為商品生產(chǎn)中的一個常見部分。制造商用它們來提高汽車、工具、電器、運動設(shè)備和欄桿的外觀。塑料涂層的適應(yīng)性和多功能性使它們很容易成為產(chǎn)品的補充。從本質(zhì)上講，使用塑料涂層已成為現(xiàn)代的必需品，以確保商業(yè)和工業(yè)物品的壽命和耐久性。

對塑料涂層的需求可以用三個詞來描述--壽命、耐用性和安全性。在今天的市場上，生產(chǎn)者不斷尋找方法來延長產(chǎn)品的壽命，并保證其安全可靠。這些基本因素是引進新產(chǎn)品的核心，從創(chuàng)造和設(shè)計到市場營銷和分銷。

產(chǎn)品壽命

許多年前，當(dāng)客戶購買一個新產(chǎn)品時，他們知道該產(chǎn)品最終會需要更換。這是生產(chǎn)商賴以維持其市場份額的一個原則。隨著技術(shù)的進步，產(chǎn)品變得更加復(fù)雜和昂貴，客戶的關(guān)注點也發(fā)生了變化，他們要求他們所購買的東西能夠持久。為了應(yīng)對模式的變化，生產(chǎn)商開發(fā)了延長產(chǎn)品使用壽命的方法。

隨著部件設(shè)計和能力的提高，出現(xiàn)了一批特別堅固的塑料聚合物，它們已被調(diào)整以滿足現(xiàn)代設(shè)備的配置和結(jié)構(gòu)。在許多方面，它們是電視持續(xù)多年和計算機在壓力條件下具有無可比擬的耐久性的原因。作為涂層，這些聚合物在商業(yè)和工業(yè)工具周圍形成一個保護罩，以幫助增強和提高它們的壽命。

消費者安全

在商業(yè)和家用電器領(lǐng)域，消費者依靠保護性涂層來保護他們不被無蓋的角落或暴露的邊緣所傷害。在工業(yè)領(lǐng)域，有復(fù)雜的、危險的、錯綜復(fù)雜的工具，保護性塑料涂層的重要工作是使工人免受危險材料和設(shè)備的傷害。塑料涂層的安全墻、大門和圍墻形成了一個盾牌，使工人免受傷害。

此外，在使用移動部件、電路和控制方面，塑料涂層的工具也有一些優(yōu)勢。現(xiàn)代制造業(yè)的一個基本規(guī)則是工人的安全，這一點在使用塑料涂層的工具后得到了改善。

抑制振動

振動是重型機械和工業(yè)設(shè)備運行的一個自然結(jié)果。各個設(shè)施都在努力工作，以減少和抑制振動，從而生產(chǎn)出長期使用的設(shè)備。這項工作的一個主要部分是塑料涂層，它可以防止機械接觸，并減少振動。

減少噪音

不管有多少人試圖減少生產(chǎn)操作中的噪音量，由于生產(chǎn)這么多產(chǎn)品所需的必要力量，噪音仍然是制造業(yè)的一個主要部分。除了試圖限制振動外，塑料涂層也被用來抑制噪音，如分離器、墊圈、防護罩、控制裝置和外殼。

減少摩擦

減少工業(yè)過程中的摩擦可以提高效率，順利完成各種生產(chǎn)操作。摩擦?xí)斐稍O(shè)備的磨損、擦傷和電磁場，每一種都會對設(shè)備造成損害。將塑料涂層應(yīng)用于一個過程的各個方面，可以大大減少摩擦，以改善安全和提高生產(chǎn)力。

絕緣和保護

現(xiàn)代工業(yè)機械在制造時都有某種類型的絕緣，以保護工人和產(chǎn)品。塑料涂層，由于其耐用性，易于安裝和壽命長，被廣泛使用。塑料涂層可以減少電磁場，保護金屬部件之間的接觸，并確保設(shè)備的順利運行。

塑料涂層的必要性總結(jié)

保護性塑料涂層的簡單應(yīng)用為工業(yè)過程提供了額外的保護和價值。它是一種投資，可以減少關(guān)鍵機器的磨損、損壞和最終更換，并大大改善工人的安全。

第七章：結(jié)論

塑料涂層是通過浸漬或浸泡將液體聚合物或塑料涂在工件的表面。其結(jié)果是一個塑料層，用于保護、方便和裝飾目的。它增加了工件的耐久性、強度、耐腐蝕性和耐化學(xué)性。它還能提供熱和電絕緣。

用于浸塑涂塑和浸塑成型工藝的聚合物的主要理想特性是高粘度，這使聚合物能夠抵制從工具表面流走。此外，它必須是容易獲得的液體形式。常用的聚合物有塑溶膠、乳膠、氯丁橡膠、聚氨酯和環(huán)氧樹脂。

浸涂過程中的預(yù)處理步驟分為以下幾類。（1）去除表面雜質(zhì)（脫脂和剝離）；（2）改變基材特性（磷化、噴丸、噴砂和去脆）；以及（3）改善涂層質(zhì)量（添加底漆和底層）。浸塑成型工藝中的預(yù)處理需要使用脫模劑。

浸塑涂覆和浸塑成型的生產(chǎn)工藝步驟是預(yù)熱工具，浸入聚合物溶液，排出多余的溶液，固化，冷卻零件和工具，以及卸貨。涂層厚度取決于停留時間、工具的溫度、工具在聚合物溶液中的浸泡和退出速度以及聚合物溶液的物理特性。

與其他成型方法相比，浸塑涂塑和浸塑成型的優(yōu)點是 （1） 提供精確的內(nèi)部尺寸；（2） 生產(chǎn)無縫和雙壁部件，從而提高耐用性；（3） 對產(chǎn)品尺寸和設(shè)計的限制有限，在修改模具方面具有靈活性；（4） 操作和投資成本低；以及（5） 聚合物的浪費最小。

浸塑涂塑和浸塑成型工藝的缺點是難以獲得準(zhǔn)確的涂層厚度和周期時間長。