塑料成型工艺

在产品设计中 要达到合理运用塑料材料的目的 除了要掌握各种塑料的特性 按照 正确的选材方法合理选材外 还要熟练掌握塑料的工艺 只有这样才能按照产品的功能要 求合理的进行塑料构成类的产品设计 对于工业设计师来说 必须较全面地认识各种塑料 的性质 懂得如何将造型设计的细节与成型 加工过程整体规划 最终才能获得满意的产 品 一 塑料的成型工艺 塑料的成型是将原材料制成具有一定形状制品的工艺过程 塑料的成型工艺有多种 着重介绍注射成型 挤出成型 压制成型 压延成型 吹塑成型 热成型 手糊成型 传 递模塑成型 浇铸成型 缠绕成型 喷射成型 醮涂成型 片状模塑料成型 拉拔成型 发泡成型等 一 注射成型 注射成型又称注塑成型 是热塑性塑料的主要成型方法之一 也适应部分热固性塑料 的成型 其原理是将粒状或粉状的原料加入到注射机的料斗里 原料经加热熔化呈流动状 态 在注射机的螺杆或活塞推动下 经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔 在模具型腔 内硬化定型 如图 6 53 为注射成型原理图 图 6 53 注射成型原理图 引自杰姆斯 伽略特 著 常初芳 译 设计与技术 北京 科学出版社 2004 注射成型的模具具有一个型腔 其形状与需要加工成型的零件形状相反 熔融的塑料 通过模具中心的浇注口进入 填充模具 溶液在模具内部形成了中空的形状 注射成型的 模具有冷流道二板模具 冷流道三板模具 热流道模具几种 注射成型工艺的优点有 能一次成型外形复杂 尺寸精确的塑料制件 可利用一套模 具 成批地制得规格 形状 性能完全相同的产品 生产性能好 成型周期短 可实现自 动化或半自动化作业 原材料损耗小 操作方便 成型的同时产品可取得着色鲜艳的外表 等 在产品设计中 注塑成型工艺被广泛应用 在工业产品中 注射成型的制品有 厨房 用品 垃圾筒 碗 水桶 壶 餐具以及各种容器 电器设备的外壳 吹风机 吸尘器 食品搅拌器等 玩具与游戏 汽车工业的各种产品 其它许多产品的零件等 目前 为了适应多种成型需要 开发了反应注射成型 气体辅助注射成型 流动注射 成型 结构发泡注射成型 排气注射成型 共注射成型等工艺 二 挤出成型 挤出成型又称挤塑成型 主要适合热塑性塑料的成型 也适合部分流动性较好的热固 性和增强塑料的成型 其成型过程是利用转动的螺杆 将被加热熔融的热塑性原料 从具 有所需截面形状的机头挤出 然后由定型器定型 再通过冷却器使其冷硬固化 成为所需 截面的产品 如图 6 54 为挤出成型原理示意图 挤出模口模的截面形状决定了挤出制品的 截面形状 但挤出后的制品由于冷却 受力等各种因素的影响 制品的截面形状和模头的 挤出截面形状并不是完全相同的 图 6 54 挤出成型原理图 引自杰姆斯 伽略特 著 常初芳 译 设计与技术 北京 科学出版社 2004 挤出成型工艺的优点有 设备成本低 占地面积小 生产环境清洁 劳动条件好 操作简单 工艺过程容易控制 便于实现连续自动化生产 生产效率高 产品质量均匀 致密 通过改变机头口模可成型各种断面 图 6 55 保护套管 结构设计师 艾利森 莱 夫特瑞 形状的产品或半成品 在产品设计领域 挤出成型具有较强的适用性 挤出成型的制品种类有管材 薄膜 棒材 单丝 扁带 网 中空容器 窗户 门的框架 板材 电缆包层 单丝以及其它异 型材等 如图 6 55 为挤压成型而得的保护套管 三 压制成型 压制成型主要用于热固性塑料的成型 根据成型物料的性状和加工设备及工艺的特点 压制成型可分为模压成型和层压成型两种 1 模压成型 模压成型又称压缩模塑 是热固性塑料和增强塑料成型的主要方法 其工艺过程是将 原料在已加热到指定温度的模具中加压 使原料熔融流动并均匀地充满模腔 在加热和加 压的条件下经过一定的时间 使原料形成制品 如图 6 56 为模压成型原理示意图 酚醛 尿素甲醛和密胺都是典型的模压材料 模压成型制品质地致密 尺寸精确 外观平整光洁 无浇口痕迹 稳定性较好 在工业产品中 模压成型的制品有电器设备 插头和插座 锅 柄 餐具的把手 瓶盖 坐便器 不碎餐盘 美耐皿 雕花塑料门等 如图 6 57 为模压 成型的瓶架 如图 6 58 为热压成型的锅垫工艺流程图 模压成型原理图模压成型三步流程图 图 6 56 模压成型原理示意图 图 6 57 锅垫热压成型示意图 设计师 桑蒂纳 博尼尼 欧内斯托 斯皮恰拉托 2 层压成型 层压成型是以片状或纤维状材料作为填料 在加热 加压条件下把相同或不同的材料的两 层或多层结合成为一个整体的方法 层压成型 的制品质地密实 表面平整光洁 层压成型工 艺由浸渍 压制和后加工处理三个阶段组成 多用于生产增强塑料板材 管材 棒材及模型制品等 四 压延成型 压延成型广泛应用于热塑性塑料的成型 压延成型是塑料原料通过一系列加热的压辊 使其在挤压和展延作用下连接成为薄膜或片材的方法 如图 6 59 为压延成型原理图 压延成型的优点有 产品质量好 生产能力大 可自动化连续生产 缺点是压延成型设备庞大 精度 要求高 辅助设备多 制品宽度受压延机辊筒长度的 限制 压延成型多用于生产 PVC 软质薄膜 薄板 片材 人造革 壁纸 地板革等 压延成型所采用的 原料主要是聚氯乙烯 纤维素 改性聚苯乙烯等 五 吹塑成型 吹塑成型是将从挤出机挤出的熔融热塑性原料 夹入模具 然后向原料内吹入空气 熔融的原料在空气压力的作用下膨 胀 向模具型腔壁面贴合 最后冷却固化成为所需产品形状的方法 吹塑成型分为薄膜吹塑和中空吹塑两种 主要用于制造塑料薄膜 图 6 58 模压成型的瓶架 引自王序 欧洲创造产品 北京 中国建筑工业出 版社 2004 图 6 59 压延成型原理图 图 6 60 隔离墩 生产商 斯维塔克斯公 司 设计师 史蒂夫 帕金 森 中空塑料制品 瓶子 包装桶 喷壶 油箱 罐 玩具等 用于吹塑成型的树脂有聚乙烯 聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚丙烯 尼龙等材料 如图 6 60 为吹塑成型所得的隔离墩 其材料 为聚乙烯 底座为压铸可回收 PVC 1 薄膜吹塑 薄膜吹塑是将熔融塑料从挤出机机头口模的环行间隙中呈圆筒形薄管挤出 同时从机 头中心孔向薄管内腔吹入压缩空气 将薄管吹胀成直径更大的管状薄膜 俗称泡管 冷却 后卷取 薄膜吹塑成型主要用于生产塑料薄膜 2 中空吹塑 中空吹塑成型是借助气体压力 将闭合在模具型 腔中的处于类橡胶态的型坯吹胀成为中空制品的二次 成型技术 是生产中空塑料制品的方法 中空吹塑成 型按型坯的制造方法不同 有挤出吹塑 注射吹塑