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(gè)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(shí)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(gè)厚厚的塑料表面，用于保護(hù)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(hù)。

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(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說是很方便的，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(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(rèn)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(hù)。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(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(jié)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(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(xì)聚氯乙烯（PVC）樹脂組成。當(dāng)受熱時(shí)，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(qiáng)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(tuán)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(qiáng)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(xì)，因?yàn)榫酆衔锸且谰酶采w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(gè)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(qiáng)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(kuò)散到金屬基體中的氫氣，因?yàn)闅錃鈺黾討?yīng)力下的脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)。擴(kuò)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(gè)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(hù)。

        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(dú)使用，通常在與主塑料涂層結(jié)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(yù)處理步驟，就對模具進(jìn)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(shí)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(jì)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(shí)間或模具浸沒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(shù)之一。較長的停留時(shí)間會產(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(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(yàn)，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(shí)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(jìn)的工廠使用精細(xì)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(xì)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(jìn)行多個(gè)浸漬步驟以達(dá)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(jī)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(qiáng)制或自然空氣對流的方式進(jìn)行冷卻。與其他類型的成型相比，冷卻的速度不被認(rèn)為是一個(gè)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(jī)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。其結(jié)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(jī)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(jī)械。在浸塑涂覆或浸塑成型操作中，幾個(gè)機(jī)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(jī)或風(fēng)扇來協(xié)助爐室內(nèi)的強(qiáng)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(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(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(jī)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：

心軸沿著工藝流程被運(yùn)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(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(jì)算機(jī)軟件數(shù)字控制的機(jī)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(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(jìn)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(qiáng)制對流在爐室內(nèi)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(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(gè)機(jī)械臂被連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的輪子上，就像一個(gè)旋轉(zhuǎn)木馬。當(dāng)心軸被浸入不同的深度時(shí)，每個(gè)機(jī)械臂隨著輪子的緩慢旋轉(zhuǎn)而被索引。

輸送機(jī)式配置：

包含心軸的框架在整個(gè)過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(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(gè)爐子都有一個(gè)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?yàn)樗鼈兊母拍詈唵味`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(gè)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(gè)部件產(chǎn)生的接縫會產(chǎn)生應(yīng)力點(diǎn)，大大降低部件的耐久性。

對產(chǎn)品尺寸和設(shè)計(jì)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(yán)重下切和角的復(fù)雜設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的易修改性和可變性

由于模具材料容易修改，設(shè)計(jì)者可以很容易地在最終產(chǎn)品上加上額外的細(xì)節(jié)。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(yùn)營和投資成本低

浸塑涂覆和浸塑成型是短期訂單和實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)的理想選擇，因?yàn)檫@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(jī)器和大量的地面空間。此外，浸塑的模具也很便宜，因?yàn)樗辉诟邏合鹿ぷ鳌?/span>

盡量減少聚合物材料的浪費(fèi)

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(fèi)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(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?yàn)樗诤艽蟪潭壬先Q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(xiàn)。

耗時(shí)長

浸塑是一個(gè)緩慢的過程，因?yàn)樗枰?jīng)歷長時(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)常見部分。制造商用它們來提高汽車、工具、電器、運(yùn)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(bǔ)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(gè)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(jìn)新產(chǎn)品的核心，從創(chuàng)造和設(shè)計(jì)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(gè)新產(chǎn)品時(shí)，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(gè)原則。隨著技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品變得更加復(fù)雜和昂貴，客戶的關(guān)注點(diǎn)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(jì)和能力的提高，出現(xiàn)了一批特別堅(jiān)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(jì)算機(jī)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(gè)保護(hù)罩，以幫助增強(qiáng)和提高它們的壽命。

消費(fèi)者安全

在商業(yè)和家用電器領(lǐng)域，消費(fèi)者依靠保護(hù)性涂層來保護(hù)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(xiǎn)的、錯(cuò)綜復(fù)雜的工具，保護(hù)性塑料涂層的重要工作是使工人免受危險(xiǎn)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(gè)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(gè)基本規(guī)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

振動是重型機(jī)械和工業(yè)設(shè)備運(yùn)行的一個(gè)自然結(jié)果。各個(gè)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(xiàng)工作的一個(gè)主要部分是塑料涂層，它可以防止機(jī)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(gè)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(hù)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(gè)過程的各個(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(hù)

現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械在制造時(shí)都有某種類型的絕緣，以保護(hù)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(hù)金屬部件之間的接觸，并確保設(shè)備的順利運(yùn)行。

塑料涂層的必要性總結(jié)

保護(hù)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(hù)和價(jià)值。它是一種投資，可以減少關(guān)鍵機(jī)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(gè)塑料層，用于保護(hù)、方便和裝飾目的。它增加了工件的耐久性、強(qiáng)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(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(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(jì)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(fèi)最小。

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