塑料制造过程的类型
塑料材料知识
塑料原料在室温下是固体或弹性体,在加工过程中对原料进行加热,使其成为流体、熔融液体。塑料按加工特点分为“热塑性塑料”和“热固性塑料”。
“热塑性塑料”可以多次加热和成型,并且是可回收的。它们的流动性像粘液一样,具有缓慢融化的状态。常用的热塑性塑料有PE、PP、PVC、ABS等。热固性塑料在加热和冷却后会永久凝固。分子链形成化学键,形成稳定的结构,所以即使再次加热,它们也不能达到熔融的液体状态。环氧树脂和橡胶是热固性塑料的例子。
塑料制造工艺有哪些类型?
- 塑料铸造(浸塑、泥塑、滚塑)
- 吹塑
- 塑料挤出
- 塑料热成型(压缩成型、真空成型)
- 塑料注射成型
- 塑料焊接(摩擦焊、激光焊)
- 塑料发泡
以下是一些常见类型的塑料加工工艺和细节:
- 塑料铸造:
金属不是唯一可以铸造的材料;塑料也可以铸造。将液体塑料材料倒入模具中,在室温或低温下固化,然后取出成品,得到表面光滑的物体。这个过程通常被称为铸造。常用的材料有丙烯酸、酚醛树脂、聚酯和环氧树脂。它们通常用于制造中空产品、板材等,所用的塑料工艺包括浸入成型、泥浆成型和旋转成型
- 浸渍成型:
将高温模具浸泡在熔融的塑料液中,然后慢慢取出,晾干,最后将成品从模具上剥离。从塑料上去除模具的速度需要控制。速度越慢,塑料层越厚。这种工艺具有成本优势,可以小批量生产。它通常用于生产空心物体,如气球、塑料手套、手工具手柄和医疗设备。
- 泥浆成型:
将熔融的塑料液体倒入高温模具中制成空心产品。当塑料在模具内表面形成一层后,多余的材料被倒出来。待塑料凝固后,可以打开模具取出零件。塑料在模具中停留的时间越长,外壳就越厚。这是一个自由度相对较高的过程,可以产生更复杂的形状,并获得良好的外观细节。汽车内饰通常由PVC和TPU制成,通常用于仪表板和门把手等表面。
- 旋转成型:
将一定量的塑料熔融液放入加热后的两件闭式模具中,然后旋转模具使物料均匀分布在模具壁上。凝固后,可以打开模具取出成品。在这个过程中,用空气或水来冷却成品。成品必须有中空结构,由于旋转,成品会有柔软的曲线。开始时,塑料液的量决定了壁厚。常用于制作轴对称圆形物体,如陶器花盆、儿童游乐设备、照明设备、水塔设备等。
吹塑也叫中空成型。机器中间覆盖有吹气装置。塑料原料被加热并通过一个模具,将塑料挤压成空心管条。当两个模具关闭时,它们会切断剩余的材料,然后将空气吹进模具。这时,塑料会像吹气球一样填满整个模具内壁,最后,冷却后将成品取出。所用材料有ABS、LDPE、HDPE、PP、PC、PS等,产品多为各种瓶罐、汽车、医疗用充液件。
挤出成型是将热塑性材料加热软化,然后挤压到成型模具中进行成型。塑料将形成与模具一致的横截面。长段挤出后冷却,然后根据需要切割成所需的长度。挤压成型设备成本低,应用广泛。大部分采用自动化生产,主要用于生产管材、板材、棒材、薄膜、水管、零件、塑料板、塑料条、电缆等。
热成形是将厚度均匀的材料放入模具中,加热使材料软化,用材料覆盖模具表面,然后在外力冷却时挤压成型。在冷却阶段之后,它凝固,得到成品。热成型又可细分为热压成型(压缩成型)和真空成型。不同之处在于施加压力的方式不同。
- 压缩模塑法:
压缩成型是一种方法,将塑料颗粒材料放在加热的模具上,在同样的高温下由第二模具向下施加压力形成。又称热压成型。成品的壁厚取决于模具之间的间隙。模具分离时,成品由顶针推出。由于过程中没有浇注口和流道系统,原料不太可能流失。可形成的塑料材料包括PF、MF、UF和EP。后处理去除不必要的多余材料。压缩成型常用来制作热固性塑料制品和玻璃纤维增强材料的塑料制品。特别适用于形状简单、无内倒角、零件较厚的物体,如重物、插座、杯子、盘子等。
- 真空成型:
真空成形也可称为真空热成形。待塑料片均匀受热软化后,机器将塑料片与模具接触,将空气抽出形成真空状态,让塑料片紧紧覆盖模具进行成型。让成品在模具上冷却。由于真空成型是一种低压工艺,对模具材料的限制很少。真空成型技术适用于打样和批量生产。木材和石膏可以少量使用,而环氧树脂或耐磨铝可以作为模具进行大批量生产。各种形式的热塑性塑料片材都可以使用,最常见的有PS、ABS、亚克力、PC。它们通常用于烘焙用具、浴缸、包装材料、家具、汽车内饰等。
在塑料注射成型中,粒状原料被送入机器,加热后将熔融的塑料注入高温高压的不锈钢模具中。然后降低温度,用顶针将成品喷射出来。可以使用的材料和应用范围很广,因为钢模具可以生产复杂,高精度和多样化的成品。开模的相对成本较高,因此通常增加产量来分担模具成本。塑料注塑可以生产的物品种类非常广泛,包括日用品、汽车配件、医疗器械、电子产品、婴儿玩具等等。
焊接是利用热融化热塑性塑料以连接塑料物体的过程。方法分为接触式和非接触式;接触型焊接包括振动摩擦焊,非接触型焊接包括超声波、激光、红外、气体对流焊等。
- 摩擦焊接:
在设定的压力、振幅和频率下,两个塑料物体快速相互摩擦产生热量。塑料在接头表面转变为熔融状态,两个表面被夹在一起形成接头。该工艺适用于热塑性材料和半结晶树脂,如HDPE, PP和TPO。常见的应用有汽车进气歧管、仪表板、汽车灯和其他航空航天应用。通常情况下,熔融的塑料会从接头流出来产生闪光,但这种工艺不需要高成本的模具来实现良好的气密接头。
- 激光焊接:
激光焊接使用的是两个物体必须叠加。上层可以用激光穿透。激光穿透上层,照射吸收激光的下层。下表面融化并将热量传导到上物体。夹具用于调节物体之间的紧密度,类似的塑料具有高度的连接稳定性。
泡沫成型与其他成型的区别在于,在泡沫成型中,材料在倒入模具之前需要进行膨胀。大多数热塑性塑料和热固性塑料如PUR、EPS、PVC、EPE、EPP都可以加工成泡沫材料。利用戊烷和热蒸汽将球形原料热膨胀到原来的40倍。让材料静置约12小时,然后在注塑模或注塑机中加热,颗粒在高温下融合并成型。泡沫材料可以大大减轻成品的重量。具有良好的物理缓冲、隔热、电绝缘、吸声等作用。它可以大量生产和加工各种尺寸和形式,如水果包装,冲浪板,自行车头盔,汽车内饰等。