[科普中國]-等壓成型

等壓成型 （isotactic molding ）是將塑料顆粒材料裝入一軟袋模具，然后置于高壓流體中，使之成為料坯的成型方法。此法物料受壓均勻，料坯與模具形狀無關(guān)。得到的料坯無氣泡，壓縮均勻，成型中無碎片產(chǎn)生?？捎糜诰鬯姆蚁?、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯的預成型。1

簡介等壓成型又稱液壓成型。按工藝特點可歸于模壓成型一類。但等壓成型具有它的“個性”。往往模壓成型不能解決的問題采用等壓成型可順利地完成。等壓成型原先應(yīng)用于陶瓷工業(yè)，后擴大應(yīng)用于粉末冶金工業(yè)。直至1960年左右才應(yīng)用于PTFE、超高分子量聚乙烯等難加工的高分子聚合物。

等壓成型的基本原理：根據(jù)帕斯卡定理，利用高壓流體以相同壓力向各處傳遞，使易“滲透”的橡膠袋（乳膠袋）脹大或縮小，使停留在袋與成型模壁之間的高分子物料緩慢而均勻地受壓、壓縮，就形成所需形狀的PTFE預成型品。等壓成型可分為內(nèi)液壓成型、外液壓成型、內(nèi)外液壓成型三種方法。等壓成型具有四大特點：加工設(shè)備簡單、投資少、易形成生產(chǎn)線；模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、屬安全生產(chǎn)；預成型品受壓均勻，質(zhì)量可保證，預成型品合格率較高；與模壓成型比較，用料少、成本低、經(jīng)濟效益好。

內(nèi)液壓成型方法向橡膠袋（乳膠袋）里注入高壓液體（水）時，袋隨著液體壓力的不斷增高而緩慢地變大，直到模具內(nèi)壁和袋外側(cè)之間的樹脂粉料被壓實為止，稱為內(nèi)液壓成型方法。

內(nèi)液壓法用的袋永遠固定在模具的某一適當位置上。模具要承受高壓，又稱為壓力室。壓力室就是模具。對不同形狀的制品，或同一形狀不同規(guī)格的制品，必須備有一個相應(yīng)形狀和規(guī)格的壓力室，即必須有一相應(yīng)的模具。

成型工藝如下：

①原料

PTFE樹脂壓縮比要小，在較低壓力下，有良好的流動性。這樣有利于在復雜形狀和加料口狹小的模具間隙中加料。樹脂應(yīng)有機械強度好、熱穩(wěn)定性好、熱失量盡可能小等性能。

②工藝流程

內(nèi)液壓法的具體操作過程是裝配好模具，將經(jīng)過搗碎過篩的松散樹脂粉料均勻地加入橡膠袋和模具之問的間隙里，合模后，充入高壓水，借助高壓水的壓力，使橡膠袋擴張變大將粉料壓實，泄壓后脫模，便得預成型品。預成型品沒有強度，沒有應(yīng)用價值，需進行燒結(jié)，其燒結(jié)工序條件和操作過程均類似于模壓成型中的燒結(jié)工藝，都有升溫、保溫、降溫冷卻三個過程。

外液壓成型方法向橡膠袋施加高壓液體時，橡膠袋隨著液體壓力的不斷增加而緩慢縮小，直到將橡膠袋內(nèi)側(cè)和模具外壁之間的PTFE粉料壓實為止，這種方法稱為外液壓成型方法。這種方法適用于生產(chǎn)一些內(nèi)壁光滑、壁薄長徑比大的管道、車削大板用的大型長毛坯以及大面積厚板。成型工藝如下：

工藝流程同內(nèi)液壓法的工藝流程。在外液壓法操作過程中，基本類同內(nèi)液壓法。需注意的是為了排除釜中的空氣，在釜蓋上，或在合適的位置開一個可開啟、關(guān)閉的小孔供充水時排除氣體。樹脂料中空氣的排除，在不影響工藝和制品質(zhì)量的部位留有貯氣孔之類的結(jié)構(gòu)，讓壓縮時物料中排出的氣體貯藏于此處，可達到排出粉料中氣體的目的。2

內(nèi)外液壓成型方法此法受壓成型時，隨著液體壓力不斷增加而緩慢變大，與此同時，模具外側(cè)和橡膠袋內(nèi)側(cè)同時受壓，它們的液壓力來自同一高壓水泵的壓力，其壓力相等，方向相反，模具的內(nèi)壓力和外壓力同時升降，實際上模具在整個液壓成型過程中，不受任何壓力的影響，只起到固定制品形狀的作用，稱為內(nèi)外液壓成型。成型工藝如下：

此法的成型工藝和操作過程基本同于內(nèi)液壓法或外液壓法。

在內(nèi)外液壓法的成型操作中，將PTFE樹脂分次加入橡膠袋外殼之間的間隙中，然后將端面法蘭用蓋板密封，再將整個管件放入高壓釜中受壓，單壓14.7~19.6MPa（150~200kgf/cm2），保壓5min左右泄壓，從高壓釜中取得制件，先卸下法蘭、芯模、橡膠袋等，最后卸下壓制用的加長段，換上燒結(jié)用的加長段，準備燒結(jié)。

采用內(nèi)外液壓法成型工藝可以制得一些比較復雜的金屬內(nèi)襯PTFE復合制件，如金屬內(nèi)襯PTFE三通、四通、彎頭、大小頭、泵、閥等產(chǎn)品。它們的殼體既是成型模具的一部分，應(yīng)有模具結(jié)構(gòu)的要求，又是成品的一部分，要有能滿足使用技術(shù)條件要求的結(jié)構(gòu)、強度和材質(zhì)等。

PTFE和金屬殼體構(gòu)成一體的部件進行燒結(jié)時，由于樹脂與金屬的熱膨脹率相差很大，在高溫下襯里層會破壞。為此采用填入填充料后進行燒結(jié)。如金屬內(nèi)襯PTFE三通預成型品在燒結(jié)前，須在三通的中空部分填入經(jīng)高溫處理的二氧化硅，以達到PTFE內(nèi)襯貼壁的要求，燒結(jié)完后，將整個制件用水淬火，這樣處理的PTFE制品收縮率小，貼壁好，有韌性，有利于后工段的翻邊工藝。這類填充料要求在400~450℃下不分解、不流動、不沾污樹脂料、不與樹脂發(fā)生化學反應(yīng)。同時要便于清洗，常用的是鹽類、石英砂、長石粉、二氧化硅等。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學