塑料成型的方法概论

塑料成型概论 塑料的成型特性 塑料成型的分类 新型塑料成型方法 一 塑料的成型特性 这种类型在成形过程中发生了化学变化 分子结构产生了变化 热固性塑料 在初次受热时变软 可以制成一定形状 但加热到一定时间或加入固化剂后 就硬化定型 再加热不熔融也不溶解 形成体型 网状 结构物质的塑料 常见的热固性塑料有 酚醛塑料 氨基塑料 环氧树脂等 1 塑料的类型 这种塑料在成形过程中只有物理变化 而无化学变化 热塑性塑料 指在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料 常见的热塑性塑料有 聚乙烯 聚丙烯 有机玻璃 ABS 聚四氟乙烯等 2 塑料加工特性 流动性 指塑料在一定温度 压力作用下 能够充满型腔的性能 影响流动性的因素有 塑料的分子结构与成分 温度 压力 模具结构等 流动性好 所需成形压力小 且易充满型腔 但塑料成形时易产生益边 反之反然 式中s 计算收缩率 a 型腔在常温下的实际尺寸 b 塑件在常温下的实际尺寸 一定量的塑料在熔融状态下的体积总比其固态下的体积大 说明塑料经成形冷却后体积发生了收缩的特性 收缩性 塑件的收缩性可用计算收缩率来表示 注意 在实际成形时 不同品种的塑料收缩率不同 不同批的同种塑料或同一塑料的不同部位的收缩性也各不相同 影响塑件收缩率的因素有 塑料品种 塑件特性 浇口形式和尺寸 成形条件 常用塑料的成形收缩率如下表 一般来说 不透明的或半透明的是结晶型塑料 透明的为非结晶型塑料 结晶性 热塑性塑料按其冷凝时是否出现结晶现象可分为结晶型塑料和非结晶型塑料两种 结晶现象 是塑料由熔融态到冷凝过程中 分子由无次序的自由运动状态而逐渐排列成为正规模型的一种现象 指热固性塑料成形时完成交联反应的过程 塑料中因有各种添加剂 使其对水的敏感程度各不相同的特性称为吸湿性 热敏性是由于塑料成形时受高温作用容易变色 降解 分解的特性 硬化速度慢的塑料 会使成形周期变长 生产率降低 硬化速度快的塑料 则不能形成复杂的塑件 吸湿性与热敏性 硬化特性 二 塑料成型的分类 塑料成型的选择主要决定于塑料的类型 热塑性还是热固性 起始形态以及制品的外形和尺寸 加工热塑性塑料常用的方法有挤出 注射成型 压延 吹塑和热成型等 加工热固性塑料一般采用模压 传递塑模 也用注射成型 塑料成型是将各种形态 粉料 粒料 溶液和分散体 的塑料制成所需形状的制品或坯件的过程 成型的方法多达三十几种 层压 模压和热成型是使塑料在平面上成型 上述塑料加工的方法 均可用于橡胶加工 此外 还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等 在这些方法中 以挤出和注射成型用得最多 也是最基本的成型方法 1 塑料成型简介 1 注射成型 注射成形也称注塑成形 是利用注射机将熔化的塑料快速注入模具中 并固化得到各种塑料制品的方法 几乎所有的热塑性塑料 氟塑料除外 均可采用此法 也可用于某些热固性塑料的成形 注射成形占塑料件生产的30 以上 它具有能一次成形形状复杂件 尺寸精确 生产率高等优点 但设备和模具费用较高 主要用于大批量塑料件的生产 注射成形机常用的有柱塞式和螺杆式两种 下图为螺杆式注射成形示意图 注射成形原理如图所示 将粉粒状原料从料斗加入料筒 柱塞推进时 原料被推入加热区 继而经过分流梭 通过喷嘴将 2 XPI常用塑件成型工艺 熔融塑料注入模腔中 冷却后开模即得塑料制品 注塑料制件从模腔中取出后通常需进行适当的后处理 以消除塑料制件在成形时产生的应力 稳定尺寸和性能 此外 还有切除毛边和浇口 抛光 表面涂饰等 注射成型 闭模 注射 保压 塑化 冷却 开模 制品 成型周期 立式注注塑机 卧式注注塑机 注射成型可分为 1 排气式注射成型 排气式注射成型应用的排气式注射机 在料筒中部设有排气口 亦与真空系统相连接 当塑料化时 真空泵可将塑料中合有的水汽 单体 挥发性物质及空气经排气口抽走 原料不必预干燥 从而提高生产效率 提高产品质量 特别适用于聚碳酸酯 尼龙 有机玻璃 纤维素等易吸湿的材料成型 2 流动注射成型 流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机 即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内 塑料充满型腔后 螺杆停止转动 借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间 然后冷却定型 流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制 制件质量可超过注射机的最大注射量 其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内 而是不断挤入模具中 因此它是挤出和注射相结合的一种方法 3 共注射成型 共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机 将不同品种或不同色泽的塑料 同时或先后注入模具内的方法 用这种方法能生产多种色彩和 或 多种塑料的复合制品 有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射 4 无流道注射成型 模具中不设置分流道 而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法 在注射过程中 流道内的塑料保持熔融流动状态 在脱模时不与制品一同脱出 因此制件没有流道残留物 这种成型方法不仅节省原料 降低成本 而且减少工序 可以达到全自动生产 5 反应注射成型 反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头 在混合头中碰撞混合 然后高速注射到密闭的模具中 快速固化 脱模 取出制品 它适于加工聚氨酯 环氧树脂 不饱和聚酯树脂 有机硅树脂 醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体 目前主要用于聚氨酯的加工 6 热固性塑料的注射成型 粒状或团状热固性塑料 在严格控制温度的料筒内 通过螺杆的作用 塑化成粘塑状态 在较高的注射压力下 物料进入一定温度范围的模具内交联固化 热固性塑料注射成型除有物理状态变化外 还有化学变化 因此与热塑性塑料注射成型比 在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别 下表比较了热固性与热塑性塑料注射成型的差别 工艺条件热固性塑料热塑性塑料 热固性与热塑性塑料注射成型条件的比较 在料筒中的时间短较长 塑化温度低 料筒温度在95 以下 温度控制要求严格 料筒温度 塑化温度高 料筒温度在150 以上 温度控制不严格 料筒加热方式液体介质 水 油 电加热 模具温度150一200 100 以下 注射压力100 200MPa35 140MPa 热固性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料 优点 成型周期短 能一次成型外形复杂 尺寸精确 带有金属或非金属嵌件的塑料制件 对各种塑料的适用性强 易实现全自动化 生产效率高 缺点 生产周期长 设备和模具费用高 不适合单件小批量生产 注射成型优缺点 2 挤出成型 挤出成形是利用螺杆旋转加压方式 连续地将塑化好的塑料挤进模具 通过一定形状的口模时 得到与口模形状相适应的塑料型材的工艺方法 挤出成形占塑料制品的30 左右 主要用于截面一定 长度大的各种塑料型材 如塑料管 板 棒 片 带 材和截面复杂的异形材 它的特点是能连续成形 生产率高 模具结构简单 成本低 组织紧密等 除氟塑料外 几乎所有的热塑性塑料都能挤出成形 部分热固性塑料也可挤出成形 下图为螺旋挤出成形示意图 粒状塑料从料斗送入螺旋推进室 然后由旋转的螺杆送到加热区熔融 并受到压缩 在螺旋力的作用下 迫使其通过具有一定形状的挤出模具 得到与口模截面形状相一致的型材 落到输送机皮带后用喷射空气或水使它冷却变硬得到固化的塑料制件 挤出成型按塑化方式可分为干法挤出和湿法挤出 按加压方式可分为连续挤出和间歇挤出 热固性纤维增强塑料的成型通常采用挤拉成型的方式 适用于生产断面形状固定不变 长度不受限制的型材 该成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出 然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材 通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯 环氧和有机硅三种 其中不饱和聚酯树脂用得最多 挤拉成型机通常由纤维排布装置 树脂槽 预成型装置 口模及加热装置 牵引装置和切割设备等组成 新型复合挤出材料WPC 塑木复合材料 WPC 是采用木纤维或植物纤维以各种不同的形态作为增强材料或填料 经过预处理后使之与热塑性树脂 PP PE PVC等 或其他材料复合而成的一种新型环保复合型材料 塑木复合材料及其产品兼备木材与塑料的双重特性 木质感强 可根据需要制造出不同颜色 具有许多木材所没有的特性 机械性能高 质轻 防潮 耐酸碱和便于清洗等 同时也克服了木质材料吸水率高 易形变开裂 易被虫蛀霉变的缺点 这一代新型 发展迅速的木质塑料复合材料 WPC 具有优异的机械性能 很高的尺寸稳定性 且可以用来成型复杂的形状 木质塑料复合材料目前在非结构性户外住宅装饰方面找到了巨大的应用空间 而且在其他房屋建筑材料方面的应用也在不断的发展 例如门窗装饰部件 走廊 屋顶 汽车装饰材料以及户外花园和公园的各种设备等等 挤出技术发展趋势 共挤出技术 用多种方法可以制取多组分的复合材料制品 采用共挤出工艺是最简便易行的一种方法 它已成为当代最先进的塑料成型加工方法之一 高聚物共挤出工艺是一种使用数台挤出机分别供给不同的熔融料流 在一个复合机头内汇合共挤出得到多层复合制品的加工过程 它能够使多层具有不同特性的物料在挤出过程中彼此复合在一起 使制品兼有几种不同材料的优良特性 在特性上进行互补 从而得到特殊要求的性能和外观 如防氧和防湿的阻隔能力 着色性 保温性 热成型和热粘合能力 及强度 刚度 硬度等机械性能 这些具有综合性能的多层复合材料在许多领域中有极其广泛的应用价值 此外 它可以大幅度的降低制品成本 简化流程 减少设备投资 复合过程不用溶剂 不产生三废物质 因此共挤出技术被广泛用于复合薄膜 板材 管材 异型材和电线电缆的生产 近年来共挤出技术在复合管材 复合薄膜 平膜和流延膜 PVC芯层发泡复合管 板 异型材中得到广泛应用 挤出成型的特点 连续化 效率高 质量稳定 应用范围广 设备简单 投资少 见效快 生产环境卫生 劳动强度低 适于大批量生产 只适用于加工截面一定的塑件 小批量生产成本大 不适用 适用的树脂材料 绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料 如PVC PS ABS PC PE PP PA 丙烯酸树脂 环氧树脂 酚醛树脂及密胺树脂等应用 料薄膜 网材 带包覆层的产品 截面一定 长度连续的管材 板材 片材 棒材 打包带 单丝和异型材等等 还可用于粉末造粒 染色 树脂掺和等 3 吹塑成型 吹塑成形 属于塑料的二次加工 是借助压缩空气使空心塑料型坯吹胀变形 并经冷却定型后获得塑料制件的加工方法 其方法主要有中空吹塑成形和薄膜吹塑成形 下图为中空制件的挤吹成形示意图 将具有一定温度的挤出或注射的管状型坯置于对开吹塑模中 合上模具 通过吹管吹入压缩空气 将型坯吹胀后使之紧贴模壁 经保压 冷却定型后开模取出中空制件 1 注射吹塑成型 系用注射成型法先将塑料制成有底型坯 接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品 2 挤出吹塑成型 系用挤出法先将塑料制成有底型坯 接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品 注射吹塑成型和挤出吹塑成型的不同之处是制造型坯的方法不同 吹塑过程基本上是相同的 吹塑设备除注射机和挤出机外 主要是吹塑用的模具 吹塑模具通常由两瓣合成 其中设有冷却剂通道 分型面上小孔可插入充压气吹管 3 拉伸吹塑成型 拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型 其方法是先将型还进行纵向拉伸 然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸 拉伸吹塑成型可使制品的透明性 冲击强度 表面硬度和刚性有很大的提高 适用于聚丙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PETP 的吹塑成型 拉伸吹塑成型包括 注射型坯定向拉伸吹塑 挤出型坯定向拉伸吹塑 多层定向拉伸吹塑 压缩成型定向拉伸吹塑等 4 吹塑薄膜法 成型热塑性薄膜的一种方法 系用挤出法先将塑料挤成管 而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜 冷却后折叠卷绕成双层平膜 吹塑模具 吹塑制品 吹塑成型的优缺点 优点 吹塑机械造价和制品的生产成本较注塑低 制品残余应力较小 耐拉伸 弯曲 冲击 以及环境应变性能较高 吹塑成型可以生产壁厚很小的产品 可以生产形状复杂不规则且为整体式的制品 缺点 吹塑制品的成型精度没有注塑高 不适合壁厚产品的生产 4 滚塑成型 滚塑一种热塑性塑料中空成型方法 包括PE等干粉成型的滚塑 PVC糊树脂成型的搪塑和液体单体聚合成型的滚塑三类 三类滚塑成型各有特点 但总原理一样 即先将粉状或糊状或单体物料注入模内 通过对模具的加热和双轴滚动旋转 使物料借自身重力作用均匀地布满模具内腔并且熔融 待冷却后脱模而得中空制品 滚塑的转速不高 产品几乎无内应力 不易发生变形 凹陷等缺点 最初主要用于聚氯乙烯糊塑料生产玩具 皮球 瓶罐等小型制品 近来在大型制品上也有较多应用 所用树脂已有聚酰胺 聚乙烯 改性聚苯乙烯聚碳酸酯等 滚塑成型制品 滚塑成型的特点 1 适于加工大型及特大型产品 2 设备和模具的选择性较多 适应性较强 3 产品一次成型无内应力 不易变形 无接缝 强度高 4 适于多品种小批量的产品 5 适于成型形状复杂的中空制品 6 节约原材料 且极易变换色彩 7 可以生产全封闭产品 8 可以自由调整产品壁厚 2mm以上 而无需调整模具 9 材料必须研磨粉碎 成本提高 10 不适于大批量生产 11 开合模具不够方便 5 滴塑成型 滴塑又称为微量射出 是在针织棉布和各种化纤织物 纺织物的表面滴有白色或彩色的滴胶饰品 是一种PVC硅胶类似的产品 滴塑技术是利用热塑性高分子材料具有状态可变的特性 即在一定条件下具有黏流性 而常温下又可恢复固态的特性 并使用适当的方法和专门的工具喷墨 在其黏流状态下按要求塑造成设计的形态 然后在常温下固化成型 滴塑工艺已广泛应用于各种商标铭牌 卡片 日用五金产品 旅游纪念证章 精美工艺品及高级本册封面等的装饰上 滴塑技术的特点 立体整饰性 滴塑技术既可对某一点 也可对某个面进行整饰处理 从而产生立体效果 表现多样性 滴塑成型可按需要有不同的厚度 不同的表面形态 如片状 原点状等 还可表现为不同的色彩 甚至有珠光 金属光 荧光等 高光泽性 滴塑表面极为光滑 对光的投射力和反射力都很强 通体具有好的透明性 表面很有光泽 良好的保护性 滴塑成型物有一定的韧性强度和阻隔性 使载体材质的物理性能和防化学腐蚀性能都得到不同程度的提高 操作方便 滴塑技术既可用自动化设备实施 也可手工操作 所以对产品的大小批量要求不严格 滴塑在参数及各种环境控制方面存在一些问题 例如成型不标准 滴塑物料不均匀 褪色等各种问题 6 搪塑 Slush molding 搪塑又称为涂凝成型 是浇铸成型的一种 它是用糊塑料制造空心软质制品 如玩具 的一种重要方法 其方法是将糊塑料 塑性溶胶 倾倒入预先加热至一定温度的模具 凹模或阴模 中 接近模腔内壁的糊塑料即会因受热而胶凝 然后将没有胶凝的糊塑料倒出 并将附在模腔内壁上的糊塑料进行热处理 烘熔 再经冷却即可从模具中取得空心制品 搪塑的优缺点 搪塑的优点是 设备费用低 生产速度高 工艺控制简单 缺点是 制品的厚度 质 重 量等的准确性较差 常用的搪塑材料 聚氯乙烯 PVC 常见的搪塑产品 汽车仪表板 搪塑玩具 7 吸塑成型 吸塑的主要原理是将平展的塑料硬片材加热变软后 采用真空吸附于模具表面 冷却后成型 广泛用于塑料包装 灯饰 广告 装饰等行业 吸塑包装制品主要包括 泡壳 托盘 吸塑盒 同义词还有 真空罩 泡罩等 吸塑包装设备主要包括 吸塑成型机 冲床 封口机 高频机 折边机 封装形成的包装产品可分为 插卡 吸卡 双泡壳 半泡壳 对折泡壳 三折泡壳等 吸塑包装的主要优点是 节省原辅材料 重量轻 运输方便 密封性能好 符合环保绿色包装的要求 能包装任何异形产品 装箱无需另加缓冲材料 被包装产品透明可见 外形美观 便于销售 并适合机械化 自动化包装 便于现代化管理 节省人力 提高效率 大致流程 塑料片材 切割 片材固定 加热 成型 脱模 去料边 成品 吸塑制品 吸塑成型的优缺点 优点 1 节省原辅材料 重量轻 运输方便 密封性能好 符合环保绿色包装的要求 2 能包装任何异形产品 装箱无需另加缓冲材料 3 被包装产品透明可见 外形美观 便于销售 并适合机械化 自动化包装 便于现代化管理 节省人力 提高效率 缺点 1 吸塑成型只能生产壁厚比较均匀的产品 一般倒角处稍薄 不能制得壁厚相差悬殊的塑料制品 2 吸塑成型的壁厚一般在1到2mm范围之内或更加薄 小包装用吸塑包装的片材最常用的厚度为0 15到0 25mm 3 吸塑成型制品的拉伸度受到一定的限制 吸塑成型的塑料容器直径深度比一般不超过1 极端情况下亦不得超过1 5 4 吸塑成型的尺寸精度差 其相对误差一般在百分之一以上 发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程 几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料 常用的树脂有聚苯乙烯 聚氨酯 聚氯乙烯 聚乙烯 脲甲醛 酚醛等 按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类 若绝大多数气孔是互相连通的 则称为开孔泡沫塑料 如果绝大多数气孔是互相分隔的 则称为闭孔泡沫塑料 开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的 1 化学发泡 由特意加入的化学发泡剂 受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体 使塑料熔体充满泡孔 化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳 氮气 氨气等 化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产 2 物理发泡 物理发泡是在塑料中溶入气体或液体 而后使其膨胀或气化发泡的方法 物理发泡适应的塑料品种较多 3 机械发泡 借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中 然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料 此法常用于脲眠甲醛树脂 其它如聚乙烯醇缩甲醛 聚乙酸乙烯 聚氯乙烯溶胶等也适用 7 发泡成型 化学发泡剂的要求和特点 理想的发泡剂分解稳定 速率更容易控制 气体无毒性 无腐蚀性 在树脂中良好的分散性等 见表9 4 发泡剂主要有有机发泡剂和无机发泡剂 有机发泡剂包括含有偶氮基 亚硝基 叠氮基等官能团的偶氮甲酰胺 偶氮二异丁氰等 无机发泡剂主要是碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐 如碳酸氢钠和碳酸氨等 见表9 6 化学发泡剂的选择 选择发泡剂要考虑的几个因素有分解温度 分解速率 反应热量 发泡剂的分解抑制和促进 发泡效率 发泡剂的并用 化学发泡法 物理发泡法 特点 优点是毒性小 发泡原料成本低 发泡剂无残留 缺点是设备投资较大 实例 聚苯乙烯泡沫塑料 方法1 将高相对分子量的聚苯乙烯在挤出机内熔融塑化 在高压下把发泡剂 二氯甲烷和氯甲烷 注入塑化段 从口模中把混合物挤出 经过气体膨胀 缓冷和切割等处理聚苯乙烯片材 其缺点是泡孔尺寸不容易控制 方法2 将高相对分子量的聚苯乙烯与发泡液体预制成易于流动的球状半透明可发性的聚苯乙烯球粒 然后通过蒸汽箱模塑法 挤出法或注射法来生产泡沫制品 机械发泡法 成型特点和材料 强烈的机械力使气体卷入树脂乳液 悬浮液并成为均匀的泡沫物 随后经过物理或化学的变化使之稳定而成为泡沫材料 脲甲醛 聚乙烯缩甲醛 聚醋酸乙烯 聚氯乙稀等 发泡的工艺过程 脲 甲醛水液 30 甘油 100 300 20 以配制脲甲醛溶液 二丁基奈磺酸钠 磷酸 间苯二酚 水 100 300 20 以配制发泡液 在鼓泡设备中 发泡液和树脂经过适当的搅拌混合后 倾倒至木制或金属敞口模具中 倾倒至木制或金属敞口模具中的物料要经过在室温下沥去水份 不同的热处理下经过泡沫的化学反应 交联 及其物理作用 水份的干燥 过程来实现泡沫的硬化 聚苯乙烯泡沫塑料 PVC泡沫塑料 PE泡沫塑料 1 压制成型 压制成形又称压缩成形 压塑成形 模压成形等 是将固态的粒料或预制的片料加入模具中 通过加热和加压方法 使其软化熔融 并在压力的作用下充满模腔 固化后得到塑料制件的方法 压制成形主要用于热固性塑料 如酚醛 环氧 有机硅等 也能用于压制热塑性塑料聚四氟乙烯制品和聚氯乙烯 PVC 唱片 下图为压制成形示意图 一般压制成形过程可以分为加料 合模 排气 固化和脱模几个阶段 塑料制件脱模后应进行后处理 处理方法与注射成形塑料制件方法相同 3 其他塑料成型方法分类 与注射成形相比 压制成形设备 模具简单 能生产大型制品 但生产周期长 效率低 较难实现自动化 难以生产厚壁制品及形状复杂的制品 优缺点 2 压延成型 压延成型是生产塑料薄膜 薄板 片材和人造革 壁纸的主要方法 它是将已经塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙 使物料承受挤压和延展作用 成为具有一定厚度宽度与割面光洁的薄片状制品 常用来生产厚度为0 05mm0 50mm的软聚氯乙烯薄膜和厚度为0 25mm0 70mm的硬聚氯乙烯片材 适用于压延成型加工的塑料 除用得最多的聚氯乙烯外 还有聚乙烯 ABS 聚乙烯醇 醋酸乙烯酯与丁二烯的共聚物等 压延成型优缺点优点 压延成型具有较大的生产能力 较好的产品质量 易于实现自动化流水作业 还可制取复合材料 印刻花纹等缺点 所需设备庞大 精度要求高 辅助设备多 同时制品的宽度受压延机辊筒最大工作长度的限制 3 浇铸成型 塑料的浇铸成形类似于金属的铸造成形 即将处于流动状态的高分子材料或单体材料注入特定的模具中 在一定条件下使之反应 固化 并成形得到与模具形腔相一致的塑料制件的加工方法 这种成形方法设备简单 不需或稍许加压 对模具强度要求低 成本低 经济适用 可以生产大型构件 热固性塑料中的环氧树脂 酚醛树脂 以及聚脂树脂等 都可以采用此法成型而制造出各种制品 但塑料制件精度低 生产率低 成形周期长 浇铸成型有以下几种方式 浇铸成型可分为 1 静态漠然 静态漠然是浇铸成型中较为简便和使用较为广泛的二种方法 这种方法常用液状单体 部分聚合或缩聚的浆状物 聚合物与单体的溶液 配入助剂 如引发剂 固化剂 促进剂等 或热塑性树脂熔体铸入模腔而成型 2 嵌铸 嵌铸又称封入成型 是将各种样品 零件等包封到塑料中间的一种成型技术 即将被嵌物件置于模具中 注入单体 预聚物或聚合物等液体 然后使其聚合或固化 或硬化 脱模 这种技术已广泛用于电子工业 用于这类成型工艺的塑料品种有腮甲醛 不饱和聚酯 有机玻璃和环氧树脂等 3 离心浇铸 离心浇铸是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法 通过挤出机或专用漏斗将定量的液态树脂或树脂分散体注入旋转并加热的容器 即模具 中 使其绕单轴高速旋转 每分钟几十转到两千转 此时放入的物料即被离心力迫使分布在模具的近壁部位 在旋转的同时 放入的物料发生固化 随后视需要经过冷却或后处理即能取得制品 在成型增强塑料制品时还可同时加入增强性的填料 离心浇铸通常用的都是熔体粘度较小 热稳定性较好的热塑性塑料 如聚酰胺 聚乙烯等 4 搪塑 搪塑是模塑中空制品的一种方法 模塑时将塑料糊倒入开口的中空模内 直至达到规定的容量 模具在装料前或装料后应进行加热 以便使物料在模具内壁变成凝胶 当凝胶达到预定厚度时 倒出过量的液体物料 并再行加热使之熔融 冷却后即可自模具内剥出制品 搪塑用的塑料主要是聚氯乙烯 5 旋转铸塑 该法是将液态物料装入密闭的模具中而使它以较低速度 每分钟几转到几十转 绕单轴或多轴旋转 这样 物料即能借重力而分布在模具的内壁上 再通过加热或冷却达到固化或硬化后 即可从模具中取得制品 绕单轴旋转的用于生产圆筒形制品 绕双轴或靠振动运动的则用于生产密闭制品 6 滚塑 旋转成型 类似于旋转铸塑的一种成型方法 不同的是其所用的物料不是液体 而是烧结性干粉料 其过程是把粉料装入模具中而使它绕两个互相垂直的轴旋转 受热并均匀地在模具内壁上熔结为一体 而后再经冷却就能从模具中取得空心制品 滚塑使用的有聚乙烯 改性聚苯乙烯 聚酰胺 聚碳酸酯和纤维素塑料等 7 流延铸塑 制取薄膜的一种方法 制造时 先将液态树脂或树脂分散体流布在运行的载体 一般为金属带 上 随后用适当方法将其固化 或硬化 最后即可从载体上剥取薄膜 用于生产流延薄膜的塑料有 三乙酸纤维素 聚乙烯醇 氯乙烯和乙酸乙烯的共聚物等 此外某些工程塑料如聚碳酸酯等也可用来生产流延薄膜 4 气体辅助注塑成形 气体辅助注塑成形 简称气辅成形 是塑料加工领域的一种新方法 气辅成形工艺大致可分为3种方式 A 中空成形 即将塑料熔体射入模具型腔 充填到型腔体积的60 70 时 停止注射 开始注入气体 直至保压冷却定型 这种工艺主要适用于类似把手 手柄之类的厚壁塑料制品 B 短射 即将塑料熔体充填到型腔体积的90 98 时 开始进气 该方法主要用于较大平面的厚壁或偏壁制品 C 满射 即将塑料熔体充填至完全充满型腔时才注入气体 由气体填充因熔体体积收缩而产生的空间 并将气体保压和熔体保压配合使用 使制品翘曲变形大大降低 用于较大平面的薄壁制品成型 其工艺控制较复杂 前两种方法也称为缺料气辅注射法 后者称为满料气辅注射法 气辅工艺包括如下四个阶段 第一阶段 塑料注射 熔体进入型腔 遇到温度较低的模壁 形成一个较薄的凝固层 第二阶段 气体入射 惰性气体进入熔融的塑料 推动中心未凝固的塑料进入尚未充满的型腔 第三阶段 气体入射 气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔 第四阶段 气体保压 在保压状态下 气道中的气体压缩熔体 进行补料确保制件的外观质量 气辅成形具有如下优点 消除产品表面缩痕 改善产品表面质量 减少翘曲变形 减少流动条痕 降低产品内应力 提高产品强度 节省塑料原料 减轻制品重量 一般可减轻20 40 改善材料在制品断面上的分布 改善制品的刚性 缩短成型时间 提高生产效率 延长模具使用寿命 5 缠绕成型 缠绕成型是制造圆筒形 球形 管形 方盒形或异形回转体的纤维增强塑料制品 俗称玻璃钢 的一种工艺方法 它是用连续的纤维 如玻璃纤维 碳纤维 以及硼纤维和它们的编织物等作为增强材料 浸以树脂 按照一定规律连续缠绕在芯模或衬胆上 然后固化成型 这种方法可用来制造输油管道 火箭筒 坦克炮筒 以及火箭 导弹的发动机外壳等 这种工艺方法发展极为迅速 制品种类很多 就容器而言 从几立升气瓶到几万立升的贮槽 都可以用这种方法制造 玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料 它有两种 有捻纤维和无捻纤维 缠绕成型工艺制品 缠绕成型的优缺点 6 涂覆成型 为了防腐 绝缘 装饰等目的 以液体或粉末形式在织物 纸张 金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层 例如 0 3毫米以下 的方法 涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料 如聚乙烯 聚氯乙烯 聚酰胺 聚乙烯醇 聚三氟氯乙烯等 涂覆工艺有热熔敷 流化喷涂 火焰喷涂 静电喷涂和等离子喷涂 1 热熔敷 用压缩空气将塑料粉末经过喷枪 喷射到预热过的工件表面 塑料熔化 冷却形成覆盖层 2 流化喷涂 预热的工件浸入悬浮有树脂粉末的容器中树脂粉末熔化而粘附在表面上 3 火焰喷涂 将流态化树脂通过喷枪口的锥形火焰区使之熔化而实现喷涂的一种方法 4 静电喷涂 利用高压静电造成静电场 即工件接地成正级 塑料粉末喷出时带有负电荷 则塑料静电喷涂到工件上 5 等离子喷涂 用等离子喷枪使流经等离子发生区的惰性气体 如氩气 氮气 氦气的混合气体 成为5500 6300 的高速高能等离子流 卷引粉状树脂以高速喷射至工件表面熔结成涂层 涂敷成型制品 压缩模塑又称模压 是塑料在闭合模腔内借助加压 一般尚须加热 的成型方法 通常 压缩模塑适用于热固性塑料 如酚醛塑料 氨基塑料 不饱和聚酯塑料等 压缩模塑由预压 预热和模压三个过程组成 预压为改善制品质量和提高模塑效率等 将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作 预热为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等 把模塑料在成型前先行加热的操作 模压在模具内加入所需量的塑料 闭模 排气 在模塑温度和压力下保持一段时间 然后脱模清模的操作 压缩模塑用的主要设备是压机和塑模 压机用得最多的是自给式液压机 吨位从几十吨至几百吨不等 有下压式压机和上压式压机 用于压缩模塑的模具称为压制模具 分为三类 溢料式模具 半溢料式模具不溢式模具 压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产 其缺点是生产周期长 效率低 7 压缩模塑 层压成型 层压成型是用或不用粘结剂 借加热 加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法 层压成型常用层压机操作 这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板 层压成型常用的增强材料有棉布 玻璃布 纸张 石棉布等 树脂有酚醛 环氧 不饱和聚酯以及某些热塑性树脂 8 层压成型 冷压模塑又叫冷压烧结成型 和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑 脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化 该法多用于聚四氟乙烯的成型 也用于某些耐高温塑料 如聚酰亚胺等 一般工艺过程为制坯 烧结 冷却三个步骤 9 冷压模塑 传递模塑是热固性塑料的一种成型方式 模塑时先将模塑料在加热室加热软化 然后压入巳被加热的模腔内固化成型 传递模塑按设备不同有工种形式 活板式 罐式 柱塞式 传递模塑对塑料的要求是 在未达到固化温度前 塑料应具有较大的流动性 达到固化温度后 又须具有较快的固化速率 能符合这种要求的有酚醛 三聚氰胺甲醛和环氧树脂等 传递模塑具有以下优点 制品废边少 可减少后加工量 能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔的制品 并且能保持嵌件和孔眼位置的正确 制品性能均匀 尺寸准确 质量高 模具的磨损较小 缺点是 模具的制造成本较压缩模高 塑料损耗大 纤维增强塑料因纤维定向而产生各向异性 围绕在嵌件四周的塑料 有时会因熔按不牢而使制品的强度降低 10 传递模塑 低压成型是使用成型压力等于或低于1 4兆帕的模压或层压方法 低压成型方法用于制造增强塑料制品 增强材料如玻璃纤维 纺织物 石棉 纸 碳纤维等 常用的树脂绝大多数是热固性的 如酚醛 环氧 氨基 不饱和聚酯 有机硅等树脂 低压成型包括袋压法 喷射法 1 袋压成型 借助弹性袋 或其它弹性隔膜 接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法 按造成流体压力的方法不同 一般可分为加压袋成型 真空袋压成型和热压釜成型等 2 喷射成型 成型增强塑料制品时 用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方法 11 低压成型 二次成型是塑料成型加工的方法之一 以塑料型材或型坯为原料 使其通过加热和外力作用成为所需形状的制品的一种方法 1 热成型 热成型是将热塑性塑料片材加热至软化 在气体压力 液体压力或机械压力下 采用适当的模具或夹具而使其成为制品的一种成型方法 塑料热成型的方法很多 一般可分为 模压成型采用单模 阳模或阴模 或对模 利用外加机械压力或自重 将片材制成各种制品的成型方法 它不同于一次加工的模压成型 此法适用于所有热塑性塑料 差压成型采用单模 阳模或阴模 或对模 也可以不用模具 在气体差压的作用下 使加热至软的塑料片材紧贴模面 冷却后制成各种制品的成型方法 差压成型又可分为真空成型和气压成型 热成型特别适用于壁薄 表面积大的制品的制造 常用的塑料品种有各种类型的聚苯乙烯 有机玻璃 聚氯乙烯 ABS 聚乙烯 聚丙烯 聚酰胺 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等 热成型设备包括夹持系统 加热系统 真空和压缩空气系统及成型模具等 12 二次成型 2 双轴拉伸 为使热塑性薄膜或板材等的分子重新定向 特在玻璃化温度以上所作的双向拉伸过程 拉伸定向要在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行 经过定向拉伸并迅速冷到室温后的薄膜或单丝 在拉伸方向上的机械性能有很大提高 适合于定向拉伸的聚合物有 聚氯乙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚偏二氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯以及某些苯乙烯共聚物 3 固相成型 固相成型是热塑性塑料型材或坯料在压力下用模具使其成型为制品的方法 成型过程在塑料的熔融 成软化 温度以下 至少低于熔点10 20 均属固相成型 其中对非结晶类的塑料在玻璃化温度以上 熔点以下的高弹区域加工的常称为热成型 而在玻璃化温度以下加工的则称作冷成型或室温成型 也常称作塑料的冷加工方法或常温塑性加工 该法有如下优点 生产周期短 提高制品的韧性和强度 设备简单 可生产大型及超大型制品 成本降低 缺点是 难以生产形状复杂 精密的制品 生产工艺难以控制 制品易变形 开裂 固相成型包括 片材辊轧 深度拉伸或片材冲压 液压成型 挤出 冷冲压 辊筒成型等 成型后的塑料制品或型材 按需要进行的再加工 例如机械加工 连接 修饰等 下表列出了塑料二次加工的方法 塑料二次加工方法机械加工锯 剪 冲 车 刨 刮 铣 钻 磨 抛光 喷砂 揉面 螺纹加工等激光加工裁断 打孔 刻花等 连接焊接热风 加热工具 激光 旋转摩擦 振动摩擦 高频 超声 感应等 粘结溶剂 溶液 热熔等 机械螺钉 弹簧夹 弹