塑料成型工艺

塑料的成型工艺主讲人：吴琼副教授材料的工艺特性塑料的工艺特性是指将塑料原料转变为塑料制品的工艺特性．即塑料的成型加工性。塑料的成型方法很多，根据加工时聚合物所处状态的不同，塑料成型加工的方法大体可分为三种：1、处于玻漓态的塑料，可以采用车、铣、钻、刨等机械加工方法和电镀、喷涂等表面处理方法。2、当塑料处于高弹态时，可以来用热压、弯曲、真空成型等加工方法。3、把塑料加热到粘流态，可以进行注射成型、挤出成型、吹塑成型等加工。塑料成型方法的选择取决于塑料的类型(热塑性或热固性)、特性、起始状态及制成品的结构、尺寸和形状等。塑料制品的一般过程配方设计－根据塑料制品的性能要求，进行塑料各组成成分的配方设计混炼－将合成树脂与各种添加剂充分混合成均匀的多组分分散体的过程造粒－将混合塑料塑炼制成便于成型时使用的颗粒状半成品原料成型－用不同的成型工艺设备，将半成品加工成塑料制品塑料制品的成型方法注射成型挤出成型压制成型吹塑成型压延成型滚塑成型铸塑成型搪塑成型醮涂成型流延成型传递模塑成型反应注塑成型手糊成型缠绕成型喷射成型真空成型注射成型定义特点设备工艺条件注射成型定义将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入料筒内加热熔融。塑化后，在柱塞或螺杆的加压下物料被压缩并向前移动，通过机筒前的喷嘴以很快的速度注入较低温度的闭合模腔内，经一定时间冷却定型后开启模具取出制品。注射成型的设备1、立式注射机2、卧式注射机3、角式注射机4、转盘式注射机1、立式注射机2、卧式注射机3、角式注射机4、转盘式注射机注射成型的特点可一次成型出外形复杂、尺寸精确的塑料制品可利用同一套模具成批生产相同产品制品无需进一步修饰或加工生产性能好，成型周期短，可实现自动化或半自动化生产，效率高注塑用的模具注塑成型的塑料凳注射成型的工艺条件温度机筒温度－保证物料塑化良好，又不会分解物料喷嘴温度－略低于机筒上的最低温度,减少物料熔体在喷嘴处流散模具温度－低于塑料的玻璃化温度或热变形温度（冷却制品)压力塑化压力－一般而言，塑化压力增大会降低塑化效率注射压力－注射压力高，保压时间长，制品尺寸精度高成型周期（完成一次注射成型过程所需要的时间）在保证制品尺寸精度的情况下，合理选择每一道工序所需要的最短时间挤出成型定义特点设备（单螺杆、双螺杆、多螺杆和无螺杆挤出机）工艺条件挤出成型定义将粒状或粉状热塑性塑料加入料斗，在旋转的螺杆作用下塑料沿螺旋槽向前输送。料筒内的塑料在筒传热以及塑料与料筒之间、塑料与螺杆之间的剪切与摩擦热的作用下，逐渐熔融呈粘流态，然后在挤压系统的作用下，塑料熔体通过一定形状的挤出模具（机头）口模而连续成型为所需断面形状的连续型材。挤出成型的特点设备成本低，制造容易；占地面积小，生产环境清洁，劳动环境好生产效率高操作简单，工艺过程易控制，便于实现连续自动化生产产品质量均匀、致密可以一机多用，进行综合性生产（更换螺杆和机头）挤塑成型机挤塑板挤出成型的工艺条件挤塑温度－由加料口到机头逐渐增加。机头温度应控制在物料流动温度与分解温度之间螺杆转速－增加转速，效率提高，能耗增大，提高物料塑化效果，改善制品微观质量；转速过高，可能使制品表面粗糙，出现皱纹机头压力－增大熔融物料通过机头的压力，使产品质地紧密，将降低产量牵引速度－牵引速度应与挤出速度配合压制成型压制成型主要用于热固性塑料制品的生产，有模压法和层压法两种。压制成型的特点是：1、制品尺寸范围宽，可压制较大的制品；2、设备简单，工艺条件容易控制；3、制件无浇口痕迹，容易修整、表面平整、光洁；4、制品收缩率小、变形小、各项性能较均匀；5、不能成型结构和外形过于复杂、加强筋密集、金属嵌件多、壁厚相差较大的塑料制件；6、对模具材料要求高；7、成型周期长，生产效率低，较难实现自动化生产。模压成型定义特点主要工艺设备（液压机、螺旋压力机）工艺条件模压成型的定义热固性塑料（TS）将粉状、粒状或纤维状等模塑料加入模具型腔中然后闭模加热加压使之成型固化，开模取出制品。热塑性塑料（TP）先将塑料加入模具型腔中，逐渐加热加压，塑料变成粘流态并充满整个型腔后停止加热，开启冷却装置，待塑料冷却到热变形温度以下后，开启模具，取出制品。模压成型的特点因热塑性塑料的模压成型必须对模具交替的加热与冷却，生产周期长，能耗大，劳动强度大，制品精度低，所以模压成型除用于流动性很差的热塑性塑料外主要用于热固性塑料。热固性塑料模压成型特点：制品尺寸范围宽，可采用多槽模进行大批量生产设备简单，工艺条件易控制成型纤维状塑料时，纤维不碎断，制品强度较高制品无浇口痕迹，容易修整，表面平整光洁不能成型结构和外形过于复杂、壁厚相差较大的制品，制品的尺寸精度低成型周期长，生产效率低，实现自动化生产困难模压成型工艺条件温度温度低于树脂的成型温度范围，树脂无法熔融，再大的压力也无法使树脂固化。温度过高，固化太快，制品机械性能降低，制品表面易膨胀裂缝，甚至会引起塑料的分解。压力压力的作用：①促进熔料加速流动②增加塑料的密实性，避免表面膨胀破裂③合紧模具，固定制品形状，防止冷却时发生变形压力的大小取决塑料的种类、模温、制品形状等等。时间压力一定，升高温度，模塑时间可缩短温度一定，增加压力，模塑时间可缩短为防止制品缺陷（起泡、裂缝、粘模等），可适当延长固化和保温时间层压成型将浸渍过树脂的片状材料叠合至所需厚度后放入层压机中，在一定的温度和压力下使之粘台固化成层状制品。层压成型分为连续式层压成型和司歇式层压成型。层压成型制品质地密实，表面平整光洁、生产效率高。多用于生严增强塑料板材、管材、棒材和胶合板等层压材料。层压板吹塑成型用挤出、注射等方法制出管状型坯，然后将压缩空气通入处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀成为所需形状的塑料制品。吹塑成型分为薄膜吹塑成型和中空吹塑成型。用于制造塑料薄膜、中空塑料制品(如瓶子、包装桶、油箱、玩吕等)。薄膜吹塑薄膜吹塑（挤出吹塑）成型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。中空吹塑中空吹塑成型是将从挤出机挤出的、处于软化状态的管状热塑性坯料放入成型模内，然后通入压缩空气，利用空气的压力使坯料沿模腔变形，从而吹成颈口短小的中空制品。压延成型压延成型是利用热的辊筒，将热塑性塑料经连续辊压、塑化和延展成薄膜或薄片的一种成型方法。压延成型生产能力大，产品质量好，易于实现自动化生产，设备投资大。是生产各种大长塑料薄膜、薄板、片材、人造革和壁纸等的主要方法。适合压延成型的塑料有：聚氯乙烯、聚乙烯、ABS、聚乙烯醇等等。滚塑成型滚塑成型是将粉状或糊状塑料置于模具中，通过加热并滚动旋转塑模，使模内物料熔融塑化，进而均匀散布到模具表面，经冷却定型得到制品。适于生产中空制品、大型容器和儿童玩具等。铸塑成型铸塑成型又称浇铸成型。将加有固化剂和其他助剂的液态树脂混合物料倒入成型模具中，在常温或加热条件下使其逐渐固化而成为具有一定形状的制品。铸塑成型工艺简单，成本低，可以生产大型制件，适用于流动性大而又有收缩性的塑料，如有机玻璃、尼龙、聚氢酯等热塑性塑料和酚醛树脂不饱和聚酯、环氧树脂等热固性塑料成型采用。搪塑成型将配置好的塑料糊注入预热的阴模中，使整个模具内壁均为塑料糊所湿润附着，待接触模壁的部分糊料胶凝时，倒出多余的未胶凝糊料，将模具加热使其中的糊料层完成胶凝，经冷却脱模而得制件。多用于生产中空软质塑料制品。醮涂成型将醮涂用的预热阳模浸入配置好的塑料糊料或粉料内，一段时间后慢慢提起阳模，阳模表面便均匀地附上一层塑料，经过热处理和冷却，从阳模上可剥下中空的成型制件。用粉末物料醮涂时，先将粉末物料变为沸腾状态，再将加热的阳模浸入，此法称为硫化床醮涂法。多用来制作防护手套、把手、玩具、柔性管等。流延成型流延成型是生产薄膜的方法之一。将流动性好的塑料糊料均匀地流布在运行的载体(如金属滚筒或传送带)上、随即用适当方法将其固化、干燥，然后从载体上剥取薄膜。此这模具成本低，产品表面光洁，适合小批量产品的生产。流延成型生产线流延成型的薄膜传递模塑成型传递成型又称传递压铸成型，热固性塑料的成型方法之一。将热固性塑料原料在加料腔中加热熔化。然后加压注入成型模腔中使其固化成型。传递模塑成型与模压成型相似，但又具有注射成型的特点，如制品尺寸精确，生产周期短，所用模具结构复杂(没有浇口和流道)，适合生产形状复杂和带嵌件的制品。多用于酚醛塑料、氢基塑料、环氧塑料等热固性塑料成型。反应注塑成型反应注塑成型简称RIM，具有化学反应的注射成型法。将能发生化学反应的两种或两种以上液态单体或预聚体按一定比例混合后，立即注射到模具型腔中，快速反应而固化成型，冷却脱模而得制品。反应注塑成型要求原料应具有较高活性，能快速反应固化：主要构于聚氨酯塑料成型。聚氨酯硬泡板聚氨酯泡沫塑料手糊成型手糊成型是增强塑料成型方法之一，以手工作业为主。在涂有脱模剂的模具上均匀地刷一层树脂，再将按要求剪裁成一定形状的片状增强材料(如纤维增强织物)，铺贴到模具上，然后再涂刷树脂，再铺贴增强材料，如此重复直至达到所需厚度和预定形状，然后加热固化，脱模即得制品。成型时要求铺贴平整、无皱折，涂刷树脂要均匀浸透织物层并排出气泡。手糊成型工艺简单、操作方便，不需专用设备，适用性强，不受形状和尺寸限制，但制品精度低，劳动条件差、效率低。多用来制作大型物品，也是制作玻璃钢模型的主要方法。缠绕成型缠绕成型是用连续的纤维，如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维以及它们的编织物作为增强材料，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。缠绕成型是生产圆筒形、球形、管形、方盒形或异形回转体的纤维增强塑料制品的一种方法。可用来制造输油管道、火箭筒，火箭、导弹的发动机外壳等。喷射成型喷射成型是增强塑料的成型方法之一。用喷枪将树脂、助剂及切断的短纤维同时喷射到一定形状的模具上，达到一定厚度后固化成型。喷射成型生产效率高，制品形状、尺寸不受限制。制品整体性好，但场地污染大。多用于制造大型制件。也可用于泡沫塑料的成型，通常是将快速反应的树脂(如果氨酯)和助剂喷射到模具或基体表面上，然后发泡、固化而成型。真空成型真空成型是将热塑性塑料薄片或薄板（厚度小于6cm）重新加热软化，置于许多带小孔的模具上，采取抽真空的方法使片材紧吸在模具上成型。广泛用于生产钙塑天花板，洗衣机、电冰箱外壳，艺术品和生活用品等。塑料的二次加工为适应不同的使用要求，对制品需进行再加工。二次加工，既包括二次成型，也包括进行机械加工、热处理、表面处理、粘合，以及各种表面装饰性及保护性加工等。塑料机械加工塑料的热成型塑料的连接表面处理塑料机械加工与金属切削加工大致相同，设备工具一样。但塑料导热性差，温度过高会发粘；弹性大，加工误差大；片层塑料易开裂、起毛等，加工需注意以下几方面：①为保证表面质量，加工工具需锋利，进给量小，切削速度高，有足够的冷却。②多数塑料对加工表面刀痕较敏感，故应保证塑件表面平整、光洁，过渡光滑。③加工时不宜夹持过紧，设备动平衡性能好。塑料热成型将塑料板材(或管材、棒材)加热软化进行成型的方法。根据所使用的模具，可分为无模成型、阳模成型、阴模成型和对模成型。主要成型方法有模压热成型和真空成型。热成型方法适用范围广，多用于热塑性塑料、热塑性复合材料的成型。塑料的连接塑件与塑件、塑件与金属及其它材料除一般使用的机械连接方法外，还有：①热熔粘接（也称塑料焊接）该法是热塑性塑料薄膜和板材连接的基本方法。热固性塑料不能成熔融状态，不宜用此法。利用电阻、热气流、摩擦、超声波等发热源，使塑件连接处（有时包括焊条）加热至粘流态，在一定压力下叠合粘接，冷却后连接为一体。②溶剂粘结有机溶剂滴入连接处，溶解、挥发后成牢固接头。热固性塑料不溶解，不宜采用此法。③胶接塑件表面处理塑料表面处理包括镀饰、涂饰、印刷、烫印、压花、彩饰