第三章塑料材料与加工工艺制作

• 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、处于玻璃态的塑料，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。
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2、当塑料处于高弹态时，可以采用热压、弯曲、真空成型等加工方法。
• 加工通常占入注塑成型的大部分费用。设计一个注塑件，设计师应当充分考虑，避免尖角，并且保 持壁厚一致。最麻烦的成型就是在注塑件上形成切口。可以使用侧向力或后期处理打磨等拿走注塑中 出现切口的零件。但侧向力减慢了生产周期，并且最终需要维修，或者更换磨损的模具。
• 一个工具的其他零件还包括挡板或者顶销，能将成型好的零件快速的推出，以进行下一个注塑周期。
塑料的成型工艺
• 塑料成型是将不同形态(粉状、粒状、溶剂或分散体)的塑料原料按不同方式制成所需形状的坯 件，是塑料制品生产的关键环节。
1、注射成型
• 注射成型又称注塑成型（注铸）。是热塑性塑料的主要成型方法之一。这种工序使设计师获 得彻底的自由，几乎能创造出想象中的所有形态，并且被应用在所有塑料产品的制造领域。 最初只限于热塑塑料，现在这种制模工序也可以用于部分流动性较好的热固塑料的制造上。
塑料的工艺性能：
• a) 吸湿性：塑料依据其对水分的亲疏程度，大致可分为有吸湿或粘附水分倾向的（如尼龙PA、 ABS）和既不吸水又不粘附水分的（聚苯乙烯PS、聚乙烯PE）两大类。
b) 收缩性：塑料制件从热模中取出冷却至室温后，其尺寸缩减的特性。塑料的收缩率是模具设计 的一个重要依据。
c) 相溶性：指两种不同品种的塑料，在熔融状态下能否相混融的性质。一般来说，分子结构相似 的较容易相溶。借助混融方法来改进单一塑料的性能，合理选择各种添加剂。
• 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。
• 液态成型类似于金属铸造工艺。在液态成型中，当加热过的树脂进入模具或在模具中混合时 候，（常是加压状态，）树脂为液态。在某些工艺中，树脂不会变为液体而在模具中的时候， 热固性塑料常象面团一样柔软。液态填充型腔时向液体一样，使得柔顺的零件具有极好的细 部。
第三章塑料材料与加工工艺制作
第三章 塑料的工艺特性
• 任何对塑料产品的讨论都离不开生产制造的技术问题。许多塑料产品都可以由多种加工工艺 制造而成。选择正确的生产流程有以下几点标准：产品的形状，材料的要求，想投资的模具 数量和你想制造的零件数量。注塑的工具投资相当高，但是单件的价格往往很低。其他的方 法相对较低，但是单件产品价格却较高。
• 注射机是注射成型的主要设备，按外形特征可分为卧式、立式和角式注射机
• 注塑模具具有一个型腔，它的形状与需要加工成型的零件形状相反。熔融的塑料通过模具中 心的浇铸口进入，填满模具。溶液在模具内部形成中空的形状或者许多孔，如果该形状位置 发生偏心，成型的零件会被切去一部分。
• 双色注射是将两种颜料或材料注入同一个模具中，从而获得两种不同的肌理或颜色。
• 塑料成型过程中的松弛现象和内应力：在外力作用下，塑料高分子链由原来的形状过渡到与 外力相适应的另外一种状态，需要一定的时间，形成过程中的这种现象，称为松弛现象。由 于松弛现象的存在，常会导致成品内部出现应力。
• 塑料成型过程中的膨胀效应 ：塑料熔体在成型过程中同时伴有弹性变性发生，当造成变形的 外力去除后，熔体流动造成的变形有一部分要恢复，这种现象称为膨胀效应。例如在175-200 度温度下快速挤出聚苯乙烯（PS）熔体时，棒材直径将高产量，高制造成本。能一次成型出外形复杂、尺寸精确和带嵌 件的制品；可以极方便的利用一套模具，成批生产得到尺寸、形状、性能完全相同的产品； 生产性能好，成型周期短，一般制件只需30－60秒可成型，而且可实现自动化或半自动化作 业，具有较高的生产效率和技术经济指标。单件成本较低，但是通常需要更高的前期制造模 具成本。
• 配方设计：根据塑料制品的性能要求进行塑料各组成分的配方设计。添加不同组分或不同剂量的添加剂可制 造出性能各异的不同塑料制品；
• 混炼：将树脂与各种添加剂充分混合，制成多相均态的混合物； • 造粒：将混合物塑料加工成便于成型时使用的颗粒状半成品原料；如聚氯乙烯PVC经造粒后要求粒料大小均
匀，外形尺寸最大不超过3-4mm； • 成型：用不同的成型工艺设备，将半成品加工成塑料制件。
• 其原理是利用注射机中螺杆或柱塞的运动，将料筒内已加热塑化的粘流态塑料用较高的压力
和速度注入到预先合模的模腔内，冷却硬化后成为所需的制品。整个成型是一个循环的过程，
每一成型周期包括：定量加料－熔融塑化－施压注射－充模冷却－启模取件等步骤。在现代 塑料的成型技术中，用注射成型法生产的制品，约占热塑性塑料制品的20％～30％，注射成 型原理如下图7—7所示。
塑料制品常用的主要原料和辅助材料
• 塑料制品常用的主要原料和辅助材料，一般包括合成树脂和各种添加剂两大部分。合成树脂 是塑料中对各种添加剂起粘结作用的主要成分，一般占30%—100%，对塑料的基本性能有决 定性的影响。添加剂则是为了改善塑料的某些性能，以获取更满足使用要求的塑料制品，而 在生产中特意加入的成分。
塑料成型工艺的基本知识
• 塑料制成品性能的好坏，除与所用塑料的品种、结构以及性能有关外，还与成型的方法和所 采用的工艺条件等因素有关。
塑料成型加工的特点：
• 塑料的粘性流动 ：无论是热塑性塑料还是热固性塑料，其成型都是在流动状态下进行的。所 以，在选择原材料、考虑成型方法和解决工艺条件时，都必须认真研究不同品种塑料的流动 性问题。
• 1）主要原料：最常用的合成树脂有聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚 酰胺PA、聚甲醛POM、酚醛树脂PF和氨基塑料UF/MF等。出厂时形状：粒状、粉状、液状、 糊状等
2）辅助材料 ：增塑剂、润滑剂、填充剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂、抗氧剂、抗静电剂等。
塑料制品的一般生产过程