第一章：浸塑涂覆和浸塑成型的概述

浸塑涂覆

将塑料材料铸入预先存在的金属件的过程称为浸塑涂覆。被涂层的金属作为模具，在这个过程中塑料或聚合物粘附在上面。要浸渍或浸泡的部分（有时是整块）在被直接放入液态聚合物之前被处理和预热。液体聚合物附着在金属上，并在冷却后硬化。

浸塑涂层是通过浸渍/浸泡将液体聚合物或塑料涂在工件的表面。其结果是一个厚厚的塑料表面，用于保护和装饰目的。这使材料具有额外的抗划痕、抗磨损、抗腐蚀和抗外部因素的能力。它使金属件更加耐用，并使其有更长的使用寿命。浸塑涂层通过提供抓握和绝缘的表面，为终端用户提供方便和保护。

浸塑涂层通常出现在手动工具、手柄和握把上。钳子是带有浸塑涂层的手工具的一个典型例子。在手柄上涂上塑料涂层后，压缩或弯曲刚性材料对使用者来说是很方便的，而且效率更高，同时也保留了手工工具本身。其他受益于其刚性的应用有：购物车、篮子、镊子、盖子、帽子、塞子等等。

浸塑涂层也被认为是热和电的绝缘体。它们也可以在许多手工工具中看到，如钳子和铲子，作为处理热物体时的额外保护。浸塑涂层还可作为电子元件的绝缘体，如电线、电缆、数字仪表探头等。

浸塑成型

浸塑成型的过程与浸塑涂覆相似；只是浸塑成型有一个额外的脱模或卸载步骤。浸塑成型可以制造单壁、中空和双壁零件。这样就不需要额外的下游工艺，如修剪和去毛刺。由于有较少的减法二次操作，该工艺可节省原材料。一些浸塑成型的塑料产品是乳胶手套、时装和服装配件、杯子、塑料盖和娱乐设备零件。

第二章：涂层和成型聚合物的类型

作为涂层材料最常见的聚合物是塑溶胶、乳胶、氯丁橡胶、聚氨酯和环氧树脂。聚合物的一个值得注意的特点是，聚合物混合物必须在室温下容易获得液体形式，而不需要额外的加工。此外，在考虑将液态聚合物用于浸塑涂覆和浸塑成型工艺之前，它必须具有足够的粘性，能够抵抗从模具表面流走；因此，聚合物会沉淀在表面，直至固化。

  1.塑溶胶

    塑溶胶是浸塑成型和浸塑涂覆工艺中最常用的聚合物。它是由悬浮在液体增塑剂中的精细聚氯乙烯（PVC）树脂组成。当受热时，它在冷却后会凝固成一种柔软、有弹性和类似橡胶的材料。塑溶胶涂层以其韧性、出色的耐腐蚀性和抗冲击性而闻名。它有很高的介电强度，这使它适合于电气应用。添加着色剂是为了定制最终产品的外观。

    2.乳胶

    乳胶是一种非常小的聚合物颗粒的乳液（其中30-40%是橡胶颗粒）。它是橡胶生产的原材料，可能是天然或合成的。这种聚合物很容易获得且无毒。然而，根据一些研究，一旦它降解成粉末，一些人就会产生过敏反应，从而降低了它的受欢迎程度。

    3.氯丁橡胶

    氯丁橡胶是由氯丁橡胶聚合而成的，是乳胶的替代品。它以其耐化学性和灵活性而闻名。

    4.聚氨酯

    聚氨酯是由氨基甲酸酯（或氨基甲酸乙酯）基团通过氨基甲酸酯链接组成。它以其灵活性和对变形的高弹性而闻名。

    5.环氧树脂

    环氧树脂是一种热固性聚合物，一旦聚合物链交联，就会形成高强度、耐化学和耐热的涂层。

第三章：塑料涂层的生产过程

如前几章所述，浸塑涂覆和浸塑成型具有相同的操作概念。在本章中，将讨论这两种工艺的程序。

塑料涂层前处理过程

预处理步骤对于将塑料涂层正确地应用到金属基材上非常重要。这些步骤对两种工艺都很关键。浸塑涂覆的预处理比浸塑成型工艺更精细，因为聚合物是要永久覆盖在作为模具的金属上的。其步骤如下：

    第一步：去除表面杂质

        杂质会干扰聚合物与模具或零件的粘附力。杂质就像一个薄弱的区域，破坏可以在这里开始并蔓延。

        脱脂:

        金属基材表面的油和油脂作为杂质，降低了耐水性，并妨碍了塑料涂层的正常粘附和沉积。油脂可以通过碱洗、酸洗或热脱脂的方式去除。

        剥离:

        对于以前涂过的部件，在涂上新的涂层之前，要彻底清除旧的涂层。

    第二步：改变基材的特性

        除了清洁表面外，还可以赋予额外的性能以产生理想的特性。这些特性可能对浸涂过程本身或产品的最终使用有帮助。

        磷化处理:

        磷化（或磷酸盐转换）是在塑料涂层前涂上一层薄薄的磷酸盐层的过程。磷化层为基材提供了额外的抗腐蚀能力，适用于塑料涂层不可避免的损坏的情况。浸涂中常用的磷化层有磷酸锌、磷酸铁和磷酸三酯。

        喷丸处理:

        喷丸处理是通过用圆形颗粒敲击表面，引起冷加工。这在基体表面引入了压缩性残余应力，以加强和缓解任何残余应力。残余应力会导致微裂缝，在接下来的过程中可能会被诱发。

        喷砂:

        喷砂通过诱发微孔来改变基材的表面。这增加了底漆、底层涂料和塑料涂层可以粘附的表面面积。常用的喷砂工艺类型有沙子、金属砂、玻璃珠喷砂、塑料珠喷砂等等。

        解除脆化:

        去脆性是一种热处理工艺，它可以去除扩散到金属基体中的氢气，因为氢气会增加应力下的脆性断裂风险。扩散的氢气是在前面的预处理步骤中引入的，如酸洗和磷酸盐的应用。

    第三步：改善塑料涂层质量

        在基材表面涂抹以下东西以改善涂层质量

        底漆：

        底漆作为一个预备涂层层，可以增加基材和塑料涂层之间的附着力。它还能为被涂覆的基材提供额外的保护。

        底层涂料：

        底层涂料是为成品部件提供特殊特性的额外涂层，如抗紫外线和抗划痕。底层涂料一般不单独使用，通常在与主塑料涂层结合时发挥其功能。

对于浸塑成型工艺，在模具表面涂抹或固定一层脱模剂，以帮助取出成型的部件。硅胶和永久性聚四氟乙烯（PTFE）是最广泛使用的脱模剂。 一旦完成了预处理步骤，就对模具进行干燥以去除水分。残留的水分会导致在后续步骤中引入的热量带来的膨胀。这导致了空隙或气泡的形成。

塑料涂层生产过程

    第四步：预先加热模具

        模具在烘箱中被加热到预先确定的温度和时间。加热温度是决定零件涂层厚度的参数之一。热量分布的质量取决于模具的设计和烤箱内的气流。均匀地加热模具以确保材料内涂层厚度分布的一致性是很重要的。

    第五步：浸渍模具

        将加热后的模具部分或全部浸入液体聚合物中。聚合物附着在模具的表面。模具的外部尺寸即为零件的内部空间。停留时间或模具浸没在液体聚合物中的时间，也是决定零件最终涂层厚度的参数之一。较长的停留时间会产生较厚涂层。浸入和退出模具的速度也是一个需要考虑的关键参数，这取决于所用液体聚合物的特性。这些速率是由制造商在优化阶段确定的。根据经验，这些速度必须缓慢，以控制液体聚合物的流动，并获得光滑的表面。在停留时间后过快地退出模具，会导致表面不规则。然而，如果模具被浸入并退出太慢，所产生的涂层将太厚。更先进的工厂使用精细聚合物粉末的流化床来取代传统的液体聚合物溶液。其概念与传统方法相似；细小的聚合物粉末一旦接触到模具的加热表面，就会融化并附着在上面。

    第六步：排出多余的聚合物

        让多余的液体聚合物从模具的表面排出。可以进行多个浸渍步骤以达到所需的较厚涂层，也可以使用特殊的涂层。

    第七步：固化涂层

        涂层在烘箱中固化，使聚合物更彻底地定型，并完全蒸发掉多余的水分、溶剂和添加剂。在这一步骤中，获得聚合物的最终机械性能，如刚性和柔韧性。在热固性聚合物中，固化步骤使聚合物链完全交联。

    第八步：冷却涂层

        固化的涂层通过浸泡在水箱中冷却，水温在122-1112°F（50-600°C）之间，或者通过强制或自然空气对流的方式进行冷却。与其他类型的成型相比，冷却的速度不被认为是一个关键参数。

    第九步：卸下和脱模产品

        完成的部件从框架中取出。在浸塑成型操作的情况下，塑料涂层被手动或通过机械手段从模具中移除。这就把单个零件从其批次中分离出来。其结果是一个成品的塑料部件或零件。浸塑的塑料或塑料涂层可能会经历额外的精加工步骤，如切口、冲孔、印刷和装饰。

第四章：浸塑成型和浸塑涂覆机械

由于浸塑涂覆和浸塑成型工艺之间的相似性，它们几乎共享相同的机械。在浸塑涂覆或浸塑成型操作中，几个机器和部件被用来生产浸塑塑料。以下是工业浸塑涂覆和浸塑成型工艺设置中涉及的设备和仪器。

预热炉：

这是加热心轴或待涂金属的地方，以便为浸渍过程做准备。预热炉使用鼓风机或风扇来协助炉室内的强制对流（热空气循环）。

心轴：

浸塑操作中使用的模具工具被称为心轴。它是一个定制的雄性模具，包含要成型的零件的三维形状。心轴的外部形状将形成成品部件的内部空间。如前所述，在浸涂操作的情况下，待涂的金属片也作为模具或芯轴。心轴可以由通过机械加工成型的实心金属块制成，也可以由木质图案铸成铝，或由铝板成型。

载体框架：

心轴沿着工艺流程被运输，并被浸入聚合物溶液的罐中。然后，它们在固化前通过一个载体框架得到休息。这个框架包含多个心轴，可以连接到一个由计算机软件数字控制的机械臂上，以提高成型周期时间。

浸渍槽：

浸渍槽是容纳聚合物溶液和浸渍心轴的地方。溶液槽经常被搅拌，以确保温度和浓度均匀。脱气设备用于去除混合物中的空气和水分。在溶液被转移到浸渍槽之前，通常利用配备有混合器的离线槽来混合树脂、添加剂和着色剂。

固化炉：

这是成型后进行热处理的地方，以便使塑料涂层沉淀。与预热炉类似，它也利用强制对流在炉室内循环热空气。

为了提高生产效率，进行了涉及同一套设备的集中设置配置。其中一些是：

旋转型配置：

包含载体框架的多个机械臂被连接到一个旋转的轮子上，就像一个旋转木马。当心轴被浸入不同的深度时，每个机械臂随着轮子的缓慢旋转而被索引。

输送机式配置：

包含心轴的框架在整个过程中使用精密的传送带进行传送。这使得浸渍涂层或浸渍成型工艺可以采用连续生产模式。预热炉和固化炉被放置在聚合物溶液槽的相对两侧。每个炉子都有一个入口和出口门，以便于框架的移动。用于特殊涂层的额外浸渍槽可以被添加到设置中。

第五章：塑料涂层的优势和劣势

浸塑涂覆和浸塑成型对一些制造商来说是有利的，因为它们的概念简单而灵活。以下是利用这些方法的一些好处。

提供准确的内部尺寸

由于在这些过程中不会产生收缩，因此可以准确地获得所需的内部尺寸。如前所述，与其他类型的成型方法相比，冷却速度不是一个需要控制的关键参数。

生产出耐用的零件

浸塑涂覆和浸塑成型很容易产生无缝、双层的零件。连接两个部件产生的接缝会产生应力点，大大降低部件的耐久性。

对产品尺寸和设计的限制有限

通过浸塑铸造，可以通过浸塑成型来制造大型塑料部件，将大型金属件包围起来。如果用注射或吹塑工艺生产类似的大型塑料，就需要大型模具；并成为一种昂贵的操作。浸塑的唯一限制是工具的尺寸，预热和固化炉的能力，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严重下切和角的复杂设计。

产品设计的易修改性和可变性

由于模具材料容易修改，设计者可以很容易地在最终产品上加上额外的细节。不同的涂层材料和厚度可以用同一个模具生产，这取决于聚合物溶液的配方。

运营和投资成本低

浸塑涂覆和浸塑成型是短期订单和实验室规模生产的理想选择，因为这些工艺涉及的一套设备很简单，不像注塑和吹塑那样需要复杂的机器和大量的地面空间。此外，浸塑的模具也很便宜，因为它不在高压下工作。

尽量减少聚合物材料的浪费

在浸渍涂塑和浸渍成型中，多余的溶液滴回浸渍槽，使其可以重新使用。在其他类型的成型中，多余的聚合物材料以切口和流道的形式出现，需要额外的加工才能回收利用。浸渍涂层比喷雾涂层更有优势。与喷雾法相比，一些喷雾涂料会转移到涂层室或设备的周围墙壁上，从而被浪费掉。

然而，在使用这些工艺时有一些限制，而其他成型方法具有优势。以下是这些缺点。

难以获得准确的外部尺寸

虽然产生的内部尺寸是准确的，但很难获得精确的涂层厚度，因为它在很大程度上取决于许多变量：停留时间、模具的温度、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。这也使得良好的涂层厚度分布难以实现。

耗时长

浸塑是一个缓慢的过程，因为它需要经历长时间的加热、浸渍和冷却循环。

第六章：为什么塑料涂层是必要的

塑料涂层已经成为商品生产中的一个常见部分。制造商用它们来提高汽车、工具、电器、运动设备和栏杆的外观。塑料涂层的适应性和多功能性使它们很容易成为产品的补充。从本质上讲，使用塑料涂层已成为现代的必需品，以确保商业和工业物品的寿命和耐久性。

对塑料涂层的需求可以用三个词来描述--寿命、耐用性和安全性。在今天的市场上，生产者不断寻找方法来延长产品的寿命，并保证其安全可靠。这些基本因素是引进新产品的核心，从创造和设计到市场营销和分销。

产品寿命

许多年前，当客户购买一个新产品时，他们知道该产品最终会需要更换。这是生产商赖以维持其市场份额的一个原则。随着技术的进步，产品变得更加复杂和昂贵，客户的关注点也发生了变化，他们要求他们所购买的东西能够持久。为了应对模式的变化，生产商开发了延长产品使用寿命的方法。

随着部件设计和能力的提高，出现了一批特别坚固的塑料聚合物，它们已被调整以满足现代设备的配置和结构。在许多方面，它们是电视持续多年和计算机在压力条件下具有无可比拟的耐久性的原因。作为涂层，这些聚合物在商业和工业工具周围形成一个保护罩，以帮助增强和提高它们的寿命。

消费者安全

在商业和家用电器领域，消费者依靠保护性涂层来保护他们不被无盖的角落或暴露的边缘所伤害。在工业领域，有复杂的、危险的、错综复杂的工具，保护性塑料涂层的重要工作是使工人免受危险材料和设备的伤害。塑料涂层的安全墙、大门和围墙形成了一个盾牌，使工人免受伤害。

此外，在使用移动部件、电路和控制方面，塑料涂层的工具也有一些优势。现代制造业的一个基本规则是工人的安全，这一点在使用塑料涂层的工具后得到了改善。

抑制振动

振动是重型机械和工业设备运行的一个自然结果。各个设施都在努力工作，以减少和抑制振动，从而生产出长期使用的设备。这项工作的一个主要部分是塑料涂层，它可以防止机械接触，并减少振动。

减少噪音

不管有多少人试图减少生产操作中的噪音量，由于生产这么多产品所需的必要力量，噪音仍然是制造业的一个主要部分。除了试图限制振动外，塑料涂层也被用来抑制噪音，如分离器、垫圈、防护罩、控制装置和外壳。

减少摩擦

减少工业过程中的摩擦可以提高效率，顺利完成各种生产操作。摩擦会造成设备的磨损、擦伤和电磁场，每一种都会对设备造成损害。将塑料涂层应用于一个过程的各个方面，可以大大减少摩擦，以改善安全和提高生产力。

绝缘和保护

现代工业机械在制造时都有某种类型的绝缘，以保护工人和产品。塑料涂层，由于其耐用性，易于安装和寿命长，被广泛使用。塑料涂层可以减少电磁场，保护金属部件之间的接触，并确保设备的顺利运行。

塑料涂层的必要性总结

保护性塑料涂层的简单应用为工业过程提供了额外的保护和价值。它是一种投资，可以减少关键机器的磨损、损坏和最终更换，并大大改善工人的安全。

第七章：结论

塑料涂层是通过浸渍或浸泡将液体聚合物或塑料涂在工件的表面。其结果是一个塑料层，用于保护、方便和装饰目的。它增加了工件的耐久性、强度、耐腐蚀性和耐化学性。它还能提供热和电绝缘。

用于浸塑涂塑和浸塑成型工艺的聚合物的主要理想特性是高粘度，这使聚合物能够抵制从工具表面流走。此外，它必须是容易获得的液体形式。常用的聚合物有塑溶胶、乳胶、氯丁橡胶、聚氨酯和环氧树脂。

浸涂过程中的预处理步骤分为以下几类。（1）去除表面杂质（脱脂和剥离）；（2）改变基材特性（磷化、喷丸、喷砂和去脆）；以及（3）改善涂层质量（添加底漆和底层）。浸塑成型工艺中的预处理需要使用脱模剂。

浸塑涂覆和浸塑成型的生产工艺步骤是预热工具，浸入聚合物溶液，排出多余的溶液，固化，冷却零件和工具，以及卸货。涂层厚度取决于停留时间、工具的温度、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。

与其他成型方法相比，浸塑涂塑和浸塑成型的优点是 （1） 提供精确的内部尺寸；（2） 生产无缝和双壁部件，从而提高耐用性；（3） 对产品尺寸和设计的限制有限，在修改模具方面具有灵活性；（4） 操作和投资成本低；以及（5） 聚合物的浪费最小。

浸塑涂塑和浸塑成型工艺的缺点是难以获得准确的涂层厚度和周期时间长。