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浸塑加工工藝流程 (詳述)

欄目:行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2015-12-10 作者: 東莞亨豐科技 來(lái)源: 東莞亨豐科技有限公司 瀏覽量: 3729
本文將介紹有關(guān)塑料涂層和浸塑加工工藝流程的詳細信息
1.塑料涂層和浸塑塑料的概述
2.不同類(lèi)型的涂層和模塑聚合物
3.塑料涂層的生產(chǎn)過(guò)程
4.浸塑和浸涂機械。

第一章:浸塑涂覆和浸塑成型的概述


浸塑涂覆

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


浸塑涂層是通過(guò)浸漬/浸泡將液體聚合物或塑料涂在工件的表面。其結果是一個(gè)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(cháng)的使用壽命。浸塑涂層通過(guò)提供抓握和絕緣的表面,為終端用戶(hù)提供方便和保護。


浸塑涂層通常出現在手動(dòng)工具、手柄和握把上。鉗子是帶有浸塑涂層的手工具的一個(gè)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(lái)說(shuō)是很方便的,而且效率更高,同時(shí)也保留了手工工具本身。其他受益于其剛性的應用有:購物車(chē)、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(shí)的額外保護。浸塑涂層還可作為電子元件的絕緣體,如電線(xiàn)、電纜、數字儀表探頭等。

 

浸塑成型

浸塑成型的過(guò)程與浸塑涂覆相似;只是浸塑成型有一個(gè)額外的脫?;蛐遁d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,該工藝可節省原材料。一些浸塑成型的塑料產(chǎn)品是乳膠手套、時(shí)裝和服裝配件、杯子、塑料蓋和娛樂(lè )設備零件。

 

 

第二章:涂層和成型聚合物的類(lèi)型


作為涂層材料最常見(jiàn)的聚合物是塑溶膠、乳膠、氯丁橡膠、聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂。聚合物的一個(gè)值得注意的特點(diǎn)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(huì )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(shù)脂組成。當受熱時(shí),它在冷卻后會(huì )凝固成一種柔軟、有彈性和類(lèi)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用。添加著(zhù)色劑是為了定制最終產(chǎn)品的外觀(guān)。

 

    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(wú)毒。然而,根據一些研究,一旦它降解成粉末,一些人就會(huì )產(chǎn)生過(guò)敏反應,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(guò)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(shù)脂

    環(huán)氧樹(shù)脂是一種熱固性聚合物,一旦聚合物鏈交聯(lián),就會(huì )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(guò)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(guò)程

 

預處理步驟對于將塑料涂層正確地應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(huì )干擾聚合物與模具或零件的粘附力。雜質(zhì)就像一個(gè)薄弱的區域,破壞可以在這里開(kāi)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(guò)堿洗、酸洗或熱脫脂的方式去除。

     

        剝離:

        對于以前涂過(guò)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(guò)程本身或產(chǎn)品的最終使用有幫助。

     

        磷化處理:

        磷化(或磷酸鹽轉換)是在塑料涂層前涂上一層薄薄的磷酸鹽層的過(guò)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(guò)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力,以加強和緩解任何殘余應力。殘余應力會(huì )導致微裂縫,在接下來(lái)的過(guò)程中可能會(huì )被誘發(fā)。

     

        噴砂:

        噴砂通過(guò)誘發(fā)微孔來(lái)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(lèi)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(huì )增加應力下的脆性斷裂風(fēng)險。擴散的氫氣是在前面的預處理步驟中引入的,如酸洗和磷酸鹽的應用。

     

    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(gè)預備涂層層,可以增加基材和塑料涂層之間的附著(zhù)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(xiàn)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合時(shí)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。 一旦完成了預處理步驟,就對模具進(jìn)行干燥以去除水分。殘留的水分會(huì )導致在后續步驟中引入的熱量帶來(lái)的膨脹。這導致了空隙或氣泡的形成。

     

塑料涂層生產(chǎn)過(guò)程

 

    第四步:預先加熱模具

        模具在烘箱中被加熱到預先確定的溫度和時(shí)間。加熱溫度是決定零件涂層厚度的參數之一。熱量分布的質(zhì)量取決于模具的設計和烤箱內的氣流。均勻地加熱模具以確保材料內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(zhù)在模具的表面。模具的外部尺寸即為零件的內部空間。停留時(shí)間或模具浸沒(méi)在液體聚合物中的時(shí)間,也是決定零件最終涂層厚度的參數之一。較長(cháng)的停留時(shí)間會(huì )產(chǎn)生較厚涂層。浸入和退出模具的速度也是一個(gè)需要考慮的關(guān)鍵參數,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。根據經(jīng)驗,這些速度必須緩慢,以控制液體聚合物的流動(dòng),并獲得光滑的表面。在停留時(shí)間后過(guò)快地退出模具,會(huì )導致表面不規則。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(jìn)的工廠(chǎng)使用精細聚合物粉末的流化床來(lái)取代傳統的液體聚合物溶液。其概念與傳統方法相似;細小的聚合物粉末一旦接觸到模具的加熱表面,就會(huì )融化并附著(zhù)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??梢赃M(jìn)行多個(gè)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(guò)浸泡在水箱中冷卻,水溫在122-1112°F(50-600°C)之間,或者通過(guò)強制或自然空氣對流的方式進(jìn)行冷卻。與其他類(lèi)型的成型相比,冷卻的速度不被認為是一個(gè)關(guān)鍵參數。

     

    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(dòng)或通過(guò)機械手段從模具中移除。這就把單個(gè)零件從其批次中分離出來(lái)。其結果是一個(gè)成品的塑料部件或零件。浸塑的塑料或塑料涂層可能會(huì )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(gè)機器和部件被用來(lái)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置中涉及的設備和儀器。

 

預熱爐:

這是加熱心軸或待涂金屬的地方,以便為浸漬過(guò)程做準備。預熱爐使用鼓風(fēng)機或風(fēng)扇來(lái)協(xié)助爐室內的強制對流(熱空氣循環(huán))。

 

心軸:

浸塑操作中使用的模具工具被稱(chēng)為心軸。它是一個(gè)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(guò)機械加工成型的實(shí)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(zhù)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(guò)一個(gè)載體框架得到休息。這個(gè)框架包含多個(gè)心軸,可以連接到一個(gè)由計算機軟件數字控制的機械臂上,以提高成型周期時(shí)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。脫氣設備用于去除混合物中的空氣和水分。在溶液被轉移到浸漬槽之前,通常利用配備有混合器的離線(xiàn)槽來(lái)混合樹(shù)脂、添加劑和著(zhù)色劑。

 

固化爐:

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

 

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

 

旋轉型配置:

包含載體框架的多個(gè)機械臂被連接到一個(gè)旋轉的輪子上,就像一個(gè)旋轉木馬。當心軸被浸入不同的深度時(shí),每個(gè)機械臂隨著(zhù)輪子的緩慢旋轉而被索引。

 

輸送機式配置:

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

  

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(lái)說(shuō)是有利的,因為它們的概念簡(jiǎn)單而靈活。以下是利用這些方法的一些好處。

 

提供準確的內部尺寸

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

 

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(wú)縫、雙層的零件。連接兩個(gè)部件產(chǎn)生的接縫會(huì )產(chǎn)生應力點(diǎn),大大降低部件的耐久性。

 

對產(chǎn)品尺寸和設計的限制有限

通過(guò)浸塑鑄造,可以通過(guò)浸塑成型來(lái)制造大型塑料部件,將大型金屬件包圍起來(lái)。如果用注射或吹塑工藝生產(chǎn)類(lèi)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雜設計。

 

產(chǎn)品設計的易修改性和可變性

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

 

運營(yíng)和投資成本低

浸塑涂覆和浸塑成型是短期訂單和實(shí)驗室規模生產(chǎn)的理想選擇,因為這些工藝涉及的一套設備很簡(jiǎn)單,不像注塑和吹塑那樣需要復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(lèi)型的成型中,多余的聚合物材料以切口和流道的形式出現,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(huì )轉移到涂層室或設備的周?chē)鷫Ρ谏?,從而被浪費掉。

 


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

 

難以獲得準確的外部尺寸

雖然產(chǎn)生的內部尺寸是準確的,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(shí)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(shí)現。

 

耗時(shí)長(cháng)

浸塑是一個(gè)緩慢的過(guò)程,因為它需要經(jīng)歷長(cháng)時(shí)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(gè)常見(jiàn)部分。制造商用它們來(lái)提高汽車(chē)、工具、電器、運動(dòng)設備和欄桿的外觀(guān)。塑料涂層的適應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(gè)詞來(lái)描述--壽命、耐用性和安全性。在今天的市場(chǎng)上,生產(chǎn)者不斷尋找方法來(lái)延長(cháng)產(chǎn)品的壽命,并保證其安全可靠。這些基本因素是引進(jìn)新產(chǎn)品的核心,從創(chuàng )造和設計到市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和分銷(xiāo)。

 

產(chǎn)品壽命

許多年前,當客戶(hù)購買(mǎi)一個(gè)新產(chǎn)品時(shí),他們知道該產(chǎn)品最終會(huì )需要更換。這是生產(chǎn)商賴(lài)以維持其市場(chǎng)份額的一個(gè)原則。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,產(chǎn)品變得更加復雜和昂貴,客戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)也發(fā)生了變化,他們要求他們所購買(mǎi)的東西能夠持久。為了應對模式的變化,生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了延長(cháng)產(chǎn)品使用壽命的方法。

隨著(zhù)部件設計和能力的提高,出現了一批特別堅固的塑料聚合物,它們已被調整以滿(mǎn)足現代設備的配置和結構。在許多方面,它們是電視持續多年和計算機在壓力條件下具有無(wú)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?chē)纬梢粋€(gè)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(lái)保護他們不被無(wú)蓋的角落或暴露的邊緣所傷害。在工業(yè)領(lǐng)域,有復雜的、危險的、錯綜復雜的工具,保護性塑料涂層的重要工作是使工人免受危險材料和設備的傷害。塑料涂層的安全墻、大門(mén)和圍墻形成了一個(gè)盾牌,使工人免受傷害。

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

 

抑制振動(dòng)

振動(dòng)是重型機械和工業(yè)設備運行的一個(gè)自然結果。各個(gè)設施都在努力工作,以減少和抑制振動(dòng),從而生產(chǎn)出長(cháng)期使用的設備。這項工作的一個(gè)主要部分是塑料涂層,它可以防止機械接觸,并減少振動(dòng)。

 

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(gè)主要部分。除了試圖限制振動(dòng)外,塑料涂層也被用來(lái)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(guò)程中的摩擦可以提高效率,順利完成各種生產(chǎn)操作。摩擦會(huì )造成設備的磨損、擦傷和電磁場(chǎng),每一種都會(huì )對設備造成損害。將塑料涂層應用于一個(gè)過(guò)程的各個(gè)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

現代工業(yè)機械在制造時(shí)都有某種類(lèi)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(cháng),被廣泛使用。塑料涂層可以減少電磁場(chǎng),保護金屬部件之間的接觸,并確保設備的順利運行。

 

塑料涂層的必要性總結

保護性塑料涂層的簡(jiǎn)單應用為工業(yè)過(guò)程提供了額外的保護和價(jià)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:結論


塑料涂層是通過(guò)浸漬或浸泡將液體聚合物或塑料涂在工件的表面。其結果是一個(gè)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(shù)脂。

 

浸涂過(guò)程中的預處理步驟分為以下幾類(lèi)。(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(shí)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(diǎn)是 (1) 提供精確的內部尺寸;(2) 生產(chǎn)無(wú)縫和雙壁部件,從而提高耐用性;(3) 對產(chǎn)品尺寸和設計的限制有限,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(diǎn)是難以獲得準確的涂層厚度和周期時(shí)間長(cháng)。




內容作者:東莞亨豐科技有限公司 ,深圳亨豐塑化材料有限公司, www.pvcpifu.com

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