塑料成型的選擇主要決定于塑料的類型(熱塑性還是熱固性)、起始形態(tài)以及制品的外形和尺寸。加工熱塑性塑料常用的方法有擠出、注射成型、壓延、吹塑和熱成型等,加工熱固性塑料一般采用模壓、傳遞模塑,也用注射成型。塑料成型是將各種形態(tài)(粉料、粒料、溶液和分散體)的塑料制成所需形狀的制品或坯件的過(guò)程。成型的方法多達(dá)三十幾種。層壓、模壓和熱成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法,均可用于橡膠加工。此外,還有以液態(tài)單體或聚合物為原料的澆鑄等。在這些方法中,以擠出和注射成型用得最多,也是最基本的成型方法。 塑料制品是以合成樹脂和各種添加劑的混合料為原料,采用注射、擠壓、壓制、澆注等方法制成的。塑料產(chǎn)品在成型的同時(shí),還獲得了最終性能,所以塑料的成型是生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝。
1、注射
注射成形也稱注塑成形,是利用注射機(jī)將熔化的塑料快速注入模具中,并固化得到各種塑料制品的方法。幾乎所有的熱塑性塑料(氟塑料除外)均可采用此法,也可用于某些熱固性塑料的成形。注射成形占塑料件生產(chǎn)的 30%左右,它具有能一次成形形狀復(fù)雜件、尺寸精確、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn);但設(shè)備和模具費(fèi)用較高,主要用于大批量塑料件的生產(chǎn)。
注射成形機(jī)常用的有柱塞式和螺桿式兩種,注射成形原理:將粉粒狀原料從料斗加入料筒,柱塞推進(jìn)時(shí),原料被推入加熱區(qū),繼而經(jīng)過(guò)分流梭,通過(guò)噴嘴將熔融塑料注入模腔中,冷卻后開模即得塑料制品。注塑料制件從模腔中取出后通常需進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?,以消除塑料制件在成形時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸和性能。此外,還有切除毛邊和澆口、拋光、表面涂飾等。
2、擠出成型
擠出成形是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓方式,連續(xù)地將塑化好的塑料擠進(jìn)模具,通過(guò)一定形狀的口模時(shí),得到與口模形狀相適應(yīng)的塑料型材的工藝方法。擠出成形占塑料制品的 30%左右,主要用于截面一定、長(zhǎng)度大的各種塑料型材,如塑料管、板、棒、片、帶、材和截面復(fù)雜的異形材。它的特點(diǎn)是能連續(xù)成形、生產(chǎn)率高、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、組織緊密等。除氟塑料外,幾乎所有的熱塑性塑料都能擠出成形,部分熱固性塑料也可擠出成形。 右圖為螺旋擠出成形示意圖,粒狀塑料從料斗送入螺旋推進(jìn)室,然后由旋轉(zhuǎn)的螺桿送到加熱區(qū)熔融,并受到壓縮;在螺旋力的作用下,迫使其通過(guò)具有一定形狀的擠出模具,得到與口模截面形狀相一致的型材;落到輸送機(jī)皮帶后用噴射空氣或水使它冷卻變硬得到固化的塑料制件。
3、壓制成型
壓制成型 壓制成形又稱壓縮成形、壓塑成形、模壓成形等,是將固態(tài)的粒料或預(yù)制的片料加入模具中,通過(guò)加熱和加壓方法,使其軟化熔融,并在壓力的作用下充滿模腔,固化后得到塑料制件的方法。壓制成形主要用于熱固性塑料,如酚醛、環(huán)氧、有機(jī)硅等;也能用于壓制熱塑性塑料聚四氟乙烯制品和聚氯乙烯( PVC)唱片。與注射成形相比,壓制成形設(shè)備、模具簡(jiǎn)單,能生產(chǎn)大型制品;但生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低,較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,難以生產(chǎn)厚壁制品及形狀復(fù)雜的制品。
4、吹塑成型
吹塑成形(屬于塑料的二次加工)是借助壓縮空氣使空心塑料型坯吹脹變形,并經(jīng)冷卻定型后獲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。 右圖為中空制件的擠吹成形示意圖,將具有一定溫度的擠出或注射的管狀型坯置于對(duì)開吹塑模中,合上模具,通過(guò)吹管吹入壓縮空氣,將型坯吹脹后使之緊貼模壁,經(jīng)保壓、冷卻定型后開模取出中空制件。
5、澆鑄成型 塑料的澆鑄成形類似于金屬的鑄造成形。即將處于流動(dòng)狀態(tài)的高分子材料或單體材料注入特定的模具中,在一定條件下使之反應(yīng)、固化,并成形得到與模具形腔相一致的塑料制件的加工方法。這種成形方法設(shè)備簡(jiǎn)單,不需或稍許加壓,對(duì)模具強(qiáng)度要求低,生產(chǎn)投資少,可適用于各種尺寸的熱塑性和熱固性塑料制件。但塑料制件精度低,生產(chǎn)率低,成形周期長(zhǎng)。
6、氣體輔助注射成形
氣體輔助注塑成形(簡(jiǎn)稱氣輔成形)是塑料加工領(lǐng)域的一種新方法。氣輔成形工藝大致可分為 3種方式:A)中空成形,即將塑料熔體射入模具型腔,充填到型腔體積的60%-70%時(shí),停止注射,開始注入氣體,直至保壓冷卻定型。這種工藝主要適用于類似把手、手柄之類的厚壁塑料制品。B)短射,即將塑料熔體充填到型腔體積的90%-98%時(shí),開始進(jìn)氣。該方法主要用于較大平面的厚壁或偏壁制品。C)滿射,即將塑料熔體充填至完全充滿型腔時(shí)才注入氣體,由氣體填充因熔體體積收縮而產(chǎn)生的空間,并將氣體保壓和熔體保壓配合使用,使制品翹曲變形大大降低,用于較大平面的薄壁制品成型,其工藝控制較復(fù)雜。前兩種方法也稱為缺料氣輔注射法,后者稱為滿料氣輔注射法。
氣輔工藝包括如下四個(gè)階段:第一階段,塑料注射。熔體進(jìn)入型腔,遇到溫度較低的模壁,形成一個(gè)較薄的凝固層;第二階段:氣體入射。惰性氣體進(jìn)入熔融的塑料,推動(dòng)中心未凝固的塑料進(jìn)入尚未充滿的型腔;第三階段:氣體入射。氣體繼續(xù)推動(dòng)塑料熔體流動(dòng)直到熔體充滿整個(gè)型腔;第四階段:氣體保壓。 在保壓狀態(tài)下,氣道中的氣體壓縮熔體,進(jìn)行補(bǔ)料確保制件的外觀質(zhì)量。
氣輔成形具有如下優(yōu)點(diǎn):消除產(chǎn)品表面縮痕,改善產(chǎn)品表面質(zhì)量;減少翹曲變形,減少流動(dòng)條痕;降低產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力,提高產(chǎn)品強(qiáng)度;節(jié)省塑料原料,減輕制品重量(一般可減輕 20%-40%);改善材料在制品斷面上的分布,改善制品的剛性;縮短成型時(shí)間,提高生產(chǎn)效率;延長(zhǎng)模具使用壽命。
一般壓制成形過(guò)程可以分為加料、合模、排氣、固化和脫模幾個(gè)階段。塑料制件脫模后應(yīng)進(jìn)行后處理,處理方法與注射成形塑料制件方法相同。