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第三节
塑料制品的成型方法

一、塑料制品的成型方法概述

在塑料组分一定时,高聚物的聚集态主要受温度影响,而塑料制品成型方法主要受高聚物聚集态的转变温度影响。它们之间的关系如图1-7所示。

图1-7 高聚物的聚集态与成型方法

1—丝线的熔融挤出 2—注射成型 3—挤出吹膜

4—挤出管、板及型材 5—压延成型

6—中空吹塑成型 7—真空及深拉成型

8—薄膜及带的热拉伸 9—薄膜及带的冷拉伸

根据热塑性塑料及热固性塑料受热后的不同行为,选择不同的成型方法。

(一)热塑性塑料的成型方法

1. 塑料薄膜的成型方法 分为挤出吹膜法、挤出流延法、挤出拉伸法、压延法、机械加工法等。

2. 塑料模塑制品的成型方法 分为注射成型法、中空吹塑法、注射-拉伸-吹塑法、泡沫模塑成型法、滚塑成型法、热挤冷压法等。

3. 塑料丝及型材的成型方法 分为熔融挤出喷丝法、挤出法等。

4. 热塑性塑料二次加工成型方法分为真空及深拉伸法、干式复合薄膜法、塑料制品喷镀法、印刷、焊接(粘接)、机械加工方法等。

(二)热固性塑料的成型方法

热固性塑料的成型方法包括板材层压成型、增强布的浸渍成型、制品压缩模塑成型、传递成型、注射成型等。

二、塑料的注射成型

(一)基本概念

注射成型(也称注射模塑,简称注塑)是指将注射用原料(粒状或粉状塑料)置于能加热的机筒内,受热、塑化后用螺杆或柱塞施加压力,使熔体经机筒末端的喷嘴注入所需形状的模具中填满模腔,冷却定型后脱模,即得到具有要求形状制品的一种成型方法。这一过程是通过注射机和模具来实现的。通常,我们把塑料、注射机和模具称为注射成型三要素,而把成型压力、成型温度和成型周期称为注射成型的三大工艺参数,在评价其重要性时,前者为30%,而后者占70%,也就是说控制工艺条件是最重要的。

(二)注射成型基本原理

对注射用塑料的要求是在热、压作用下能熔融流动,因而热塑性塑料和热固性塑料中的绝大多数可适用注射成型工艺。但由于热塑性塑料和热固性塑料的性能不同,因此其注射成型原理也有所区别。现仅以热塑性塑料为例简述其注射成型原理。

将树脂通过料斗送入热机筒中。机筒中设有由注射液压缸带动的柱塞或螺杆,将物料送到机筒的加热区,物料在加热区软化并被加热到要求温度。在柱塞或螺杆推移下,热塑性塑料熔体被注入闭合的模具中。注模系统固定在注射机的装模板上。锁模系统保证注模的闭合,并提供注射机必要的锁模力。注射机装有时间调节系统,可以控制注射周期的操作程序。注射机原理如图1-8所示。

图1-8 注射机的原理

1—电加热器 2—加热机筒

注射成型的特点如下:

1)注射成型周期从几秒钟到几分钟不等,周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。

2)注射成型制品的质量从几克到几十千克不等,视需要而定。

3)注射成型生产周期短,生产效率高,能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品,具有良好的装配性和互换性,因而可以使制品规格化、系列化、标准化。

4)注射机操作简便易行,模具更换方便,制品翻新快,可多腔成型。

5)对各种塑料的成型适应性强,在注射成型过程中易于实现自动化、高速化生产,经济效益好。

(三)塑料注射成型材料的选择

要研制出一个好的塑料注射制品,要做很多的技术和经济分析工作。其中,最重要的是塑料材料的选择、制品的设计及模具的设计。虽然这些工作应该由产品开发技术人员去完成,但作为一名优秀的注射工,若能共同参与选择塑料材料,会使产品开发更快、更准确。

1. 选择塑料材料应考虑的因素 塑料工业发展迅速,其种类和品级也日趋繁多,现在可供选择的不同牌号塑料材料已有15000种以上。这既拓宽了塑料选择的范围,也增大了塑料选择的难度。在选择塑料材料时,应着重考虑如下因素。

(1)塑料材料的基本类别。

1)通用塑料,包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、ABS和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

2)通用工程塑料,包括聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)。

3)特种工程塑料,包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚砜、聚醚醚酮、聚芳酯和液晶聚合物等。

4)热固性塑料,包括酚醛、环氧、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、氨基塑料等。

(2)外观和尺寸稳定性。

1)外观方面包括透明度(雾度)、表面光泽或亚光的要求,以及着色的难易及持久性。

2)尺寸稳定性方面包括成型收缩率、允许误差和耐磨损要求。

(3)材料性能。

1)力学性能包括拉伸、压缩、弯曲及抗冲击要求,抗疲劳要求。

2)热性能包括正常的工作温度,最高或最低的工作温度。

3)电性能包括电绝缘性、耐电弧性,抗静电或导电性。

(4)环境性能。环境性能包括接触化学物质(酸、碱)、化学试剂及蒸汽的性能,耐老化性能,受霉菌、细菌侵蚀的性能。

(5)成型性能。选择容易成型材料。现有设备或企业购买设备后能成型加工,并能进行二次加工(装饰、装配、粘接等)。

(6)经济性。材料应具有竞争力,生产、储存、管理成本合适。

(7)法规。塑料材料要符合安全法规及标准(食品卫生性能标准,消防、环境保护规定等);符合工业生产许可规定(GMP医药生产许可、食品包装许可、危险品包装许可等)。

2. 选择注射用塑料材料的一般程序 选择合适的注射用塑料材料,一般要经过多道选择程序。当然,若用户有指定要求,选择程序就会简单一些。

1)熟悉注射制品的使用条件(要求)及装配要求。

2)根据塑料材料性能,初步确定塑料品种。

3)根据本企业配备的成型设备及材料成型工艺要求,初步确定塑料材料及型号。

4)根据材料、模具、生产的成本,确定塑料品种及型号。

5)通过试模及制品性能试验,修正选用的塑料品种及型号,或确认选用型号的基本参数(如密度、粘度或熔体质量流动速率等)。

三、注射成型在塑料加工中的地位与作用

注射成型是目前塑料加工中最普遍采用的一种重要的成型方法。它是根据压铸原理从19世纪末、20世纪初发展起来的。除极少数塑料外,几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可采用此法成型,采用这种方法可以在高生产率下成型各种形状、满足各种要求的高精度、高质量制品。因此,注射成型在塑料制品成型中占有很大的比重,注射模塑制品约占塑料制品总量的20%~30%,尤其是塑料作为工程结构材料的出现,注射模塑制品的用途已从民用扩大到国民经济各个领域中。用注射成型方法制造的制品主要是各种工业配件、仪器仪表的零件和壳体,如各种齿轮、螺钉、螺母、轴承、手柄、密封环、阀件、活门、纺织梭纱管、开关、接线柱、管道、管接头、容器等。这些在发展尖端科学技术中是不可缺少的。总之,注射成型在塑料加工中将占有重要位置。 04IqrMFbobJK24VPcH9LWxQb2aUO7iaX15JdLUvUlDaCWPswMtxv4BGg1RDb9+qF

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