ABS树脂真空吸塑成型

1、 收稿日期 :2000-03-21。 作者简介 :王超 , 工程师。 现在广东科龙电器股份有限公司冷柜 分公司设备科从事设备技术管理工作。工业技术ABS 树脂真空吸塑成型王 超 郭沫清(, 摘要 :介绍了 ABS 设备、 模具对工艺的影响及成型工艺条 件的控制。关键词 :- 树脂 吹泡 软化 ABS 树脂是常用的工程塑料 , 是丙烯腈 -丁二 烯 -苯乙烯共聚物 , 熔融温度为 217237 , 易吸 水受潮 , 吸水率为 0. 40%0. 59%, 材料收缩率小 , 且无毒 、 无味 , 在机械 、 仪表 、 水箱外壳 、 冷藏库 、 冰 箱 、 冷柜等汽车工业 、 家电工业 、 航空工业方

2、面均有 广泛应用 。1 真空吸塑成型技术及吸塑机结构所谓真空吸塑成型 , 是将塑料片材加热到粘弹 状态 , 再通过真空吸引 , 与模具表面贴合 , 冷却后获 得所求形状的成型方法 1。真空吸塑机组由上下加热器 、 温控器 、 承料板 、 压料框 、 真空泵 、 真空腔 、 模具温度控制机 、 冷却装置等组 成 , 其 中 温 度 调 节 有 手 动 (电 位 器 和 自 动 (PLC 两种方法 。 配置电脑后 , 可更方便调试参数 ,并将各种参数储存 。当生产任何一种型号的零件 时 , 只需将参数调出即可 。真空吸塑成型过程为 :将塑料板材加热到一定 温度 , 然后将模具内抽真空 , 通过模具

3、上的小孔形成 负压 , 板材在大气的压力下 , 贴在模具外壁 , 冷却后 成型 。2 真空吸塑成型工序 2211 夹持 压料框将 ABS 板固定在承料板上 , 保证在吹泡 时板材边缘不漏气 , 压料框的长宽尺寸根据板材尺寸决定 , 类型有 :(1 平压 , 整个压料框由厚 20mm 的钢板组装而成 , 特点是底部平面度及平面强度要高 。 缺点是需用铣 、 刨等加工设备再加工 , 制作成本高 , 当承料板弯曲变形后 , 无法均匀压到板材上 。 (2 点 压 , 象梳子形状一样 , 将板材压住 , 可用无数螺钉固 定在角钢上形成一个方框 , 螺钉间距约 50mm , 压板 部位最好是带尖状 , 或

4、用气缸推动连杆机构 , 就象双 手弹钢琴一样将板材压紧 , 分成数组 , 结构简单 , 并 能弥补平压的缺点 。 212 加热 (1 加热方式有红外线加热 、 电阻丝加热等 , 目前先进的加热 是采用日本浅野公司的专利产品金属加热瓦 , 加热 时间极短 , 从常温升到 500 , 只需 10s , 所以调试比 其他加热瓦方便 。加热时 , 一般采用上 、 下同时加热 , 目的是使材 料上 、 下表面受热均匀 。加热温度的调节主要根据 零件的形状 、 厚薄来决定 , 当温度调节的效果不明显 时 , 还可采用其他办法 , 如在压料框边缘贴上铝箔 , 将热量反射到板材需加热的位置上 。 加热单元 (

5、红 外线发热瓦 越小越好 , 每片发热瓦采用单独控制 , 温度控制精确 。 (2 加热温度ABS 板从软化到成型温度为 127 180 , 其现 代 塑 料 加 工 应 用第 12卷第 5期 Modern Plastics Processing and Applications 2000年 10月随真空度和制品形状而变化 , 用快速真空成型低牵 伸制品时 , 成型温度在 140 左右 , 深度较大的牵伸 制品温度约为 150 , 只有较为复杂的制品才取上 限成型温度 170 。另外 , 发热瓦易受电压的波动 而造成温度波动 , 需配置稳压电源 , 确保温度恒定 。 (3 加热时间板材越厚 ,

6、加热时间越长 , 但加热时间要与加热 温度对应 , 温度低 , 加热时间长 ; 温度高 , 加热时间 短 。 不能单纯理解为靠提高加热温度来缩短加热时 间 , 提高生产效率 。 因为材料加热温度有一定范围 , 另一方面 , 加热时间长一点 ,处 , 这一点对板厚度 (213 成型将加热软化的板材经吹泡进行拉伸 , 再置于吸 塑模具上 , 板料与模具间形成密封 , 通过模具上的真 空孔抽真空 , 形成负压 , 板材被贴合在模具表面 。 (1 吹泡 :压缩空气经真空腔吹出 , 将受热后的 板材象吹气球一样 , 将材料均匀拉伸 , 吹泡高度一般 为模具高度的 2/3。(2 辅助成型 :有的制品形状复

7、杂 , 所以需配置 辅助压料框 , 对板材进行预成型 。(3 真空度 :通常真空度控制在 011MPa 以上 , 为在很短时间内将模内空气抽掉 , 需配置较大容积 的真空罐 。(4 真空孔 :一般直径为 0. 51. 2mm , 真空孔 大小和数量与板材厚度有关 , 板厚在 1. 5mm 以下时 选直径 0. 50. 8mm , 板厚 在 3mm 以 上 选 直 径 1. 2mm 。 孔径太大 , 吸塑后有真空孔痕迹 , 影响外 观 。 真空孔数量越多 , 成型越容易 。(5 抽真空时间视制件大小和板厚度 ( 而定 , 为 1. 5mm 时可控制时间为 10s , 不小于 3mm 时 , 时间

8、要 25s 左右 , 。在生产时 , 宽 , 模具温度可控制在 40 50 ; 宽深比较大的部件如冷柜内箱 , 温度在 80 90 , 特别是方形部件 , 如果四角处发皱 , 说明材 料接触模具后冷却过快 , 须提高模具温度 , 但最高不 得超过 95 。214 冷却脱模 板材定型后通过离心风机对工件进行冷却 , 因 为板材冷却收缩 , 将模具包住引起脱模困难 , 此时将 压缩空气通过模具真空孔进行反吹 , 使零件与模具 分离 , 有时还可在模具表面喷脱模剂帮助脱模 。3 成型方法及成型影响因素311 成型方法 有凸模成型和凹模成型两种 , 如图 1所示 。图 1 成型方法示意图 凹模优点 :

9、内表面 (A 面 未与模具接触 , 所以该表面光洁 , 适用于冰箱 、 冷柜的箱胆等用内表面作使用面的部件 ; 另外 , 在保证内表面尺寸的前提下 , 板材厚度可减小 , 从而节约材料 , 成型也容易 。缺点 :模具尺寸参数不易掌握 , 模具内部尺寸扩大容易 , 缩小困难 , 吸塑时还需配置辅助成型工装 。凸模优点 :模具尺寸缩小容易 ,B 面光洁 , 适用 于汽车仪表盘等要求 B 面露在外面的零件 。缺点 :材料厚度比凹模成型要厚 , 材料拉伸大 ,A 面粗糙 , 而冷柜冰箱内胆 , 或浴缸等要求 A 面光洁 。在设计模具时应考虑材料的收缩率 ,ABS 树脂 约为 016%,PS 约为 01

10、4%,PVC 约为 110%。 22 现 代 塑 料 加 工 应 用 第 12卷第 5期312 成型制品缺陷及对策(1 制品表面起泡点 (桔皮 :材料受潮 , 需在 100 温度下对其加热约 5h 。(2 制品表面起网点 :材料加热温度过高 , 或材 料拉伸太大 。(3 制品厚薄不均 : 加热温度不均匀或吹泡不 够 , 材料局部拉伸太大 。(4 制品成型不良 :a. 真空度不够 , 间未密封而漏气 , ; 模 具设计制造问题 , , (5 制品局部起皱 特别是在死角处最为明显 , 可能是该部位模具温度低 。 解决办法是将模具温度 提高或在死角处增加真空孔 。(6 制品局部起筋条 :主要出现在台

11、阶部位 , 吹 泡太高 , 或该部位加热温度高 , 可用辅助压料框将筋 条部位进行预定位 , 避免吹泡过大 。4 应用实例以图 2制品为例 , 采用凸模成型 , 技术要求 :最 薄处不小于 0. 5mm 。图 2 凸模成型示意图难点 :(1 厚薄悬殊大 , 口边部位 “ A ” 厚度为2. 5mm , “ B ” 部位厚大于 0. 5mm , 在厚为 2. 5mm 的 部位有一倒尖角 , 顶端四个角起皱 ; (2 宽深比大 。经计算 :选用厚度为 4mm 的 ABS 板材 。 方法一 :未加辅助压料框和压料框 。 通过调节 温度及加热和吹泡时间 , 制品外观未达要求 , 制品 “ A ” 处形

12、状得到保证 , 但厚度达不到图纸要求 , 四个 棱角底部易起筋条 。方法二 :加辅助压料框 。 在吹泡时 , 板材表面易 被辅助压料框刮伤 , 影响制品外观 , 制品厚度基本可 以 , 未出现筋条 , 但 “ Z ” 和 ” 部尺寸不稳定 。:。 改变辅助压 , , 刮伤问 , 制品能满足图纸要求 。上述成型是一个箱胆成型 , 若一次成型两个冷 柜箱胆 , 则难度更大 , 见图 3。图 3 两个冷柜箱胆同时成型示意图(1 两个箱胆成型时 , 根据制件尺寸的大小 、 结构等 , 决定采用一张板材还是两张板材成型 , 通常冰箱冷冻 、 冷藏内箱采用一张板成型 , 而冷柜可分为两 张板成型 。(2

13、两个箱胆成型时 , 互相制约 , 特别是由于加 热区面积增大后 , 相邻加热瓦所发出的红外线相互 干扰 , 在吹泡漏气和板材与模具密封情况不好时 , 容 易两个都报废 。因此设计承料板时 , 尽可能将两副 模具间隔增加 , 通常为 150200mm 。另外在工艺 参数方面 , 采用降低温度和延长加热时间 。(3 在最初模具调试时 , 因国内大部分设备都是 红外线发 热 瓦 加 热 , 所 以 在 升 温 或 降 温 时 , 应 有 5min 的停顿时间 , 以免工艺参数采集不准确 , 浪费材料 。(4 在吸塑参数的调节中 , 当出现两个箱胆吹泡 大小不一样时 , 应选择最差的箱胆来作局部调整

14、, 根 据成型后的效果 , 壁厚者 , 提高温度 , 反之相反 。其他参数保持不变 , 一个参数试验后 , 再调试其他参 数 , 并多观察几次 , 以反映真实效果 。真空吸塑成型与板金成型不同 , 没有一个固定 的模式 , 要不断积累实践经验 。32 王超等 . ABS 树脂真空吸塑成型5 结语真空吸塑成型应用较广 , 小到食品包装 、 大到汽 车仪表盘 、 冰箱内胆等 , 其成型原理都大同小异 , 只 是材质和板材厚度不同 , 相应的吸塑工艺参数不同 。 本文只是介绍其中一种材料的成型加工方法 。目前为了降低产品成本 , 采用 HIPS 替代 ABS , 其材料成 本低 , 加热时间短 。参

15、 考 文 献1 丁浩编 1塑料工业实用手册 , 上册 1北京 :化学工业出版社 ,19952 徐灏 1机械设计手册 , 第一册 1北京 :机械工业出版社 ,1991VACUUM SNAP -BACK RESINWang Chao (Guangdong Sanyang The vacuum -of ABS resin , and the vacuum snap -back thermoform 2ing technology , , molds and process charts are described in detail.K eyw ords :snap -back thermoform

16、ing ; ABS resin ; blow ; soft形形色色的 “ 废物” 塑料霉菌塑料 前不久 , 美国发明了一种新型的塑料 , 即把 霉菌的菌丝体经人工培育繁殖制成一种塑料薄膜 。其具体 方法是 :采用湿法成纲工艺产生菌丝体 , 然后把菌丝体的水 分除去 , 同时用化学增塑剂进行处理 , 这样就可以得到柔软 而又轻薄的霉菌塑料 。虾蟹壳塑料 最近 , 日本大阪公司将虾 、 蟹加工后所余 的产品 对环乙二醇进行压制制成一种具有透气 、 透汗和 爽身等多种性能的虾蟹壳塑料 。土豆皮塑料 美国发明了一种利用土豆皮制造降解塑 料的新工艺 , 这种工艺是把土豆皮中的碳水化合物变成葡萄 糖 ,

17、然后把葡萄糖变成乳酸 , 最后再把乳酸变成聚合物薄膜 。黄麻塑料 孟加拉国研制了一种新型塑料 黄麻塑 料 , 它是利用黄麻与特殊化合物混合制成的 , 具有坚韧 、 耐磨 蚀等优点 。石灰石塑料 最近 , 美国塑料公司开发成功用煤和石灰 石制作塑料的新工艺 。 这项技术是把石灰石和煤磨碎 , 再把 粉末放进熔炉里加热 , 生产出颗粒状的碳化钙 , 然后用碳化 钙与水混合生产乙炔 , 最后再用来生产甲苯二异氰酸酯 , 即 制造出石灰石塑料 。废纸塑料 日本已推广利用废纸制成了一种废纸塑料 。 其加工方法是将废纸干切成 5mm 2纸片 , 再将废纸片与特种 聚丙烯混合在一起 (聚丙烯和碎纸的比例应在

18、 1 4或 1 5 , 然后用混合加热器加热到 200 左右再搅拌 , 最后将异物筛 除 , 并将混合物冷却 , 这样便制成废纸塑料 , 这种塑料特别适 合用作汽车内壁和家用电器外罩 。面糖塑料 英国化学工业公司研制成一种面糖多元酯 塑料 。 这种多元酯的性能与聚丙烯极为相似 , 但它是以糖做原料培养一种细菌 , 然后再用这种细菌制成多元脂 。这种物 质具有生物降解特点 , 人的体液可完全控制其溶解速度 。玉米淀粉塑料 美国厂家已开始利用玉米淀粉制作塑 料薄膜 。 这种薄膜作为防护地膜覆盖地面 , 可防止水分和热 量的散失并延长作物生长期 。 由于该薄膜是一种半透膜 , 因 此亦可用来滤除血液和人工肾中的毒物 , 或回收合成纤维织 物生产所剩的碱液 。咖啡豆壳塑料 日本工业技术公司发明了利用