塑料及加工工藝(2)

12/6/2023造型材料與工藝1第9講

塑料及加工工藝（Ⅱ）——塑料成形工藝——塑料的二次加工12/6/2023造型材料與工藝29.4塑料成形工藝塑料成形是將不同形態(tài)(粉狀、粒狀、溶液或分散體)的塑料原料按不同方式制成所需形狀的坯件，是塑料制品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

12/6/2023造型材料與工藝31.注射成型

注射成型又稱注塑成型，是熱塑性塑料的主要成型方法之一。具原理是利用注射機(jī)中螺桿或柱塞的運動，將料筒內(nèi)已加熱塑化的粘流態(tài)塑料用較高的壓力和速度注入到預(yù)先合模的模腔內(nèi)，冷卻硬化后成為所需的制品。整個成型是一個循環(huán)的過程，每一成型周期包括：定量加料→熔融塑化→施壓注射→充模冷卻→啟模取件等步驟。在現(xiàn)代塑料的成型技術(shù)中，用注射成型法生產(chǎn)的制品，約占熱塑性塑料制品的20%～30%。12/6/2023造型材料與工藝4注射成型原理圖

12/6/2023造型材料與工藝5注射成型方法的優(yōu)點

能一次成型出外形復(fù)雜、尺寸精確和帶嵌件的制品；可以極方便地利用一套模具，成批生產(chǎn)出尺寸、形狀、性能完全相同的產(chǎn)品；生產(chǎn)性能好，成型周期短，一般制件只需30~60秒即可成型，而且可實現(xiàn)自動化或半自動化作業(yè)，具有較高的生產(chǎn)效率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。12/6/2023造型材料與工藝6一次注射成型的塑料椅。

12/6/2023造型材料與工藝7注塑機(jī)12/6/2023造型材料與工藝8注塑模具12/6/2023造型材料與工藝912/6/2023造型材料與工藝1012/6/2023造型材料與工藝112.擠出成型

擠出成型又稱擠塑成型，主要適合熱塑性塑料成型，也適合一部分流動性較好的熱固性塑料和增強(qiáng)塑料的成型。其原理是利用機(jī)筒內(nèi)螺桿的旋轉(zhuǎn)運動，使熔融塑料在壓力作用下連續(xù)通過擠出模的型孔或口模，待冷卻定型硬化后而得各種斷面形狀的制品。一臺擠出機(jī)只要更換螺桿和機(jī)頭，就能加工不同品種的塑料和制造多種規(guī)格的產(chǎn)品。

12/6/2023造型材料與工藝12擠出成型工藝原理

12/6/2023造型材料與工藝13擠塑機(jī)效果圖12/6/2023造型材料與工藝14擠塑機(jī)組成圖12/6/2023造型材料與工藝1512/6/2023造型材料與工藝16擠出?？谀５慕孛嫘螤?/p>

12/6/2023造型材料與工藝17擠出模口模的截面形狀決定了擠出制品的截面形狀，但是，擠出后的制品由于冷卻、受力等各種因素的影響，制品的截面形狀和模頭的擠出截面形狀并不是完全相同的。制品是正方形型材，見上圖(a)，那么，口模形狀肯定不是正方形的孔，見圖(b)；如果將口模的孔設(shè)計成正方形，見圖(d)，則擠出的制品就是方鼓形，見圖(c)。

12/6/2023造型材料與工藝18擠出成型的特點塑料加工工業(yè)中應(yīng)用最早、用途最廣、適用性最強(qiáng)的成型方法。設(shè)備成本低，占地面積小，生產(chǎn)環(huán)境清潔，勞動條件好，生產(chǎn)效率高，操作簡單，工藝過程容易控制，便于實現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量均勻、致密；可以一機(jī)多用，進(jìn)行綜合性生產(chǎn)。擠出成型加工的塑料制品，主要是連續(xù)的型材制品，如薄膜、管、板、片、棒、單絲、扁帶、網(wǎng)、復(fù)合材料、中空容器、電線被覆及異型材料等。

12/6/2023造型材料與工藝19擠塑工藝成形的片材加工的茶幾12/6/2023造型材料與工藝20擠塑工藝成形的型材加工的門12/6/2023造型材料與工藝213.壓制成型

(1)模壓成型

模壓成型又稱壓塑成型。其原理是將定量的塑料原料置于金屬模具內(nèi)，閉合模具，加熱加壓，使塑性原料塑化流動并充滿模腔，同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化成型。

模壓成型制品質(zhì)地致密，尺寸精確，外觀平整光潔，無澆口痕跡，但生產(chǎn)效率較低。是熱固性塑料和增強(qiáng)塑料成型的主要方法，部分熱塑性塑料的成型也可采用此法，如聚四氟乙烯塑料先模壓成型再燒結(jié)成制品。

12/6/2023造型材料與工藝22模壓成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝2312/6/2023造型材料與工藝2412/6/2023造型材料與工藝2512/6/2023造型材料與工藝2612/6/2023造型材料與工藝2712/6/2023造型材料與工藝2812/6/2023造型材料與工藝2912/6/2023造型材料與工藝3012/6/2023造型材料與工藝3112/6/2023造型材料與工藝3212/6/2023造型材料與工藝33(2)層壓成型

將浸漬過樹脂的片狀材料疊合至所需厚度后放入層壓機(jī)中，在一定的溫度和壓力下使之粘合固化成層狀制品。

層壓成型制品質(zhì)地密實，表面平整光潔，生產(chǎn)效率高。多用于生產(chǎn)增強(qiáng)塑料板材、管材、棒材和膠合板等層壓材料。

12/6/2023造型材料與工藝34層壓成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝354.吹塑成型

用擠出、注射等方法制出管狀型坯，然后將壓縮空氣通入處于熱塑狀態(tài)的型坯內(nèi)腔中，使其膨脹成為所需形狀的塑料制品。分為薄膜吹塑和中空吹塑成型，用于制造塑料薄膜、中空塑料制品(如瓶子、包裝桶、油箱、玩具等)。

12/6/2023造型材料與工藝36(1)薄膜吹塑

薄膜吹塑成型是將熔融塑料從擠出機(jī)機(jī)頭口模的環(huán)形間隙中呈圓筒形薄管擠出，同時從機(jī)頭中心孔向薄管內(nèi)腔吹入壓縮空氣，將薄管吹脹成直徑更大的管狀薄膜(俗稱泡管)，冷卻后卷取。薄膜吹塑成形主要用于生產(chǎn)塑料薄膜。12/6/2023造型材料與工藝37薄膜吹塑成型示意圖

1-擠出機(jī)2-芯棒3-泡狀物

4-導(dǎo)向板5-牽引輥6-卷取輥

7-折疊導(dǎo)棒8-冷卻環(huán)9-空氣入口10-模頭11一空氣入口12/6/2023造型材料與工藝3812/6/2023造型材料與工藝39(2)中空吹塑

①擠出吹塑：用擠出機(jī)擠出管狀型坯，趁熱將其夾在模具模腔內(nèi)并封底，向管坯內(nèi)腔通入壓縮空氣吹脹成型。

擠出吹塑的特點是制品形狀適應(yīng)廣，特別適于制造大型制件，制件底部強(qiáng)度不高，有邊角料。

12/6/2023造型材料與工藝40擠出吹塑機(jī)械及其成型過程

1-型坯機(jī)頭2-型坯3-吹塑模具

4-進(jìn)氣桿5-制品

12/6/2023造型材料與工藝41②注射吹塑：分為冷型坯吹塑和熱型坯吹塑。前者是將注射制成的試管狀有底型坯冷卻后移入吹塑模內(nèi)，將型坯再加熱并通入壓縮空氣吹脹成型；后者則是將注射制成的試管狀有底型坯趁熱移入吹塑模內(nèi)進(jìn)行吹脹成型。注射吹塑的特點是制件外觀好，重量穩(wěn)定，尺寸精確、無邊角料。

12/6/2023造型材料與工藝42注射吹塑的基本過程

：

(a)型坯注射成型(b)型坯吹塑與脫模

12/6/2023造型材料與工藝4312/6/2023造型材料與工藝4412/6/2023造型材料與工藝4512/6/2023造型材料與工藝4612/6/2023造型材料與工藝4712/6/2023造型材料與工藝4812/6/2023造型材料與工藝495.壓延成型

利用一對或數(shù)對相對旋轉(zhuǎn)的加熱輥筒，將熱塑性塑料塑化并延展成一定厚度和寬度的薄型材料。壓延成型產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)能力大，多用于生產(chǎn)塑料薄膜、薄板、片材及人造革、壁紙、地板革等。

12/6/2023造型材料與工藝50壓延成型示意圖

1-原料；2-薄料

兩輥組合

三輥組合

四輥組合

12/6/2023造型材料與工藝516.滾塑成型

把粉狀或糊狀塑料置于模具中，加熱并沿兩垂直軸旋轉(zhuǎn)模具，使模內(nèi)物料熔融并均勻散布到模腔表面，經(jīng)冷卻脫模而得制品。滾塑成型所用模具及設(shè)備成本低，可同時生產(chǎn)多個制件，但生產(chǎn)效率低。多用于生產(chǎn)各種形狀的中空塑料制件，如大型容器、汽車零部件、玩具等。

12/6/2023造型材料與工藝52滾塑成型示意圖12/6/2023造型材料與工藝537.鑄塑成型

鑄塑成型又稱澆鑄成型。將加有固化劑和其他助劑的液態(tài)樹脂混合物料倒入成型模具中，在常溫或加熱條件下使其逐漸固化而成為具有一定形狀的制品。鑄塑成型工藝簡單，成本低，可以生產(chǎn)大型制件，適用于流動性大而又有收縮性的塑料，如有機(jī)玻璃、尼龍、聚氨酯等熱塑性塑料和酚醛樹脂、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等熱固性塑料成型采用。

12/6/2023造型材料與工藝54鑄塑成型示意圖12/6/2023造型材料與工藝5512/6/2023造型材料與工藝5612/6/2023造型材料與工藝5712/6/2023造型材料與工藝5812/6/2023造型材料與工藝5912/6/2023造型材料與工藝6012/6/2023造型材料與工藝618.搪塑成型

將配置好的塑料糊注入預(yù)熱的模具中，使其在整個模具內(nèi)壁濕潤附著，待接觸模壁的部分糊料膠凝時，倒出多余的未膠凝糊料，將模具加熱使其中的糊料層完成膠凝，經(jīng)冷卻脫模而得制件。多用于生產(chǎn)中空軟質(zhì)塑料制品。

12/6/2023造型材料與工藝629.醮涂成型

將醮涂用的預(yù)熱陽模浸入配置好的塑料糊料或粉料內(nèi)，一段時間后慢慢提起陽模，陽模表面便歸勻地附上一層塑料，經(jīng)過熱處理和冷卻，從陽模上可剝下中空的成型制件。多用于制作防護(hù)手套、把手、玩具、柔性管等。

12/6/2023造型材料與工藝6310.流延成型

流延成型是生產(chǎn)薄膜的方法之一。將流動性好的塑料糊料均勻地流布在運行的載體(如金屬滾筒或傳送帶)上，隨即用適當(dāng)方法將其固化、干燥，然后從載體上剝?nèi)”∧?。此法模具成本低，產(chǎn)品表面光潔，適合小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。

12/6/2023造型材料與工藝6411.傳遞模塑成型

傳遞成型又稱傳遞壓鑄成型，是熱固性塑料的成型方法之一。將熱固性塑料原料在加料腔中加熱熔化，然后加壓注入成型模腔中使其固化成型。傳遞模塑成型與模壓成型相似，但又具有注射成型的特點，如制品尺寸精確，生產(chǎn)周期短，所用模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜(設(shè)有澆口和流道)，適合生產(chǎn)形狀復(fù)雜和帶嵌件的制品。多用于酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料等熱固性塑料成型。

12/6/2023造型材料與工藝65傳遞模塑成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝6612/6/2023造型材料與工藝6712/6/2023造型材料與工藝6812/6/2023造型材料與工藝6912.反應(yīng)注塑成型

反應(yīng)注塑成型，即有化學(xué)反應(yīng)的注射成型法，是將能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的兩種或兩種以上液態(tài)單體或預(yù)聚體按一定比例混合后，立即注射到模具型腔中，快速反應(yīng)而固化成型，冷卻脫模而得制品。反應(yīng)注塑成型要求原料應(yīng)具有較高活性，能快速反應(yīng)固化。主要用于聚氨酯塑料成型。

12/6/2023造型材料與工藝7013.手糊成型

手糊成型是增強(qiáng)塑料成型方法之一，以手工作業(yè)為主。在涂有脫模劑的模具上均勻地刷一層樹脂，再將按要求剪裁成一定形狀的片狀增強(qiáng)材料(如纖維增強(qiáng)織物)，鋪貼到模具上，然后再涂刷樹脂，再鋪貼增強(qiáng)塑料，如此重復(fù)直至達(dá)到所需厚度和預(yù)定形狀，然后加熱固化，脫模即得制品。12/6/2023造型材料與工藝71成型時要求鋪貼平整、無皺折，涂刷樹脂要均勻浸透織物層并排出氣泡。手糊成型工藝簡單、操作方便，不需專用沒備，適用性強(qiáng)，不受形狀和尺寸限制，但制品精度低，勞動條件差、效率低。多用來制作大型物品，也是制作玻璃鋼模型的主要方法。

12/6/2023造型材料與工藝72手糊成型示意圖12/6/2023造型材料與工藝7314.纏繞成型

纏繞成型是纖維增強(qiáng)塑料的成型方法之一。將浸漬過樹脂的連續(xù)纖維按一定方式纏繞在芯模上制成坯件，經(jīng)固化而制成一定形狀的制品。纏繞成型分為濕法纏繞和干法纏繞兩種。濕法纏繞是纖維浸漬樹脂后直接纏繞于芯模土，干法纏繞是纖維浸漬樹脂后烘干，纏繞時再加熱熔融樹脂，使纏繞在芯模上的纖維彼此粘著。纏繞成型制品強(qiáng)度高，質(zhì)量較穩(wěn)定，易于實現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。多用來制作圓筒形、球形、管形等大型旋轉(zhuǎn)體制品。

12/6/2023造型材料與工藝74纏繞成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝7515.噴射成型

噴射成型是增強(qiáng)塑料的成型方法之一。用噴槍將樹脂、助劑及切斷的短纖維同時噴射到一定形狀的模具上，達(dá)到一定厚度后固化成型。噴射成型生產(chǎn)效率高，制品形狀、尺寸不受限制。制品整體性好，但場地污染大。多用于制造大型制件，也可用于泡沫塑料的成型。

12/6/2023造型材料與工藝76噴射成型示意圖12/6/2023造型材料與工藝779.5塑料的二次加工

塑料的二次加工又稱塑料的二次成型，是采用機(jī)械加工、熱成型、連接、表面處理等工藝將一次成型的塑料板材、管材、棒材、片材及模制件等制成所需的制品。

12/6/2023造型材料與工藝78有機(jī)玻璃塑料板經(jīng)二次成型而得的制品

12/6/2023造型材料與工藝791.塑料的機(jī)械加工

塑料的機(jī)械加工包括鋸、切、車、銑、磨、刨、鉆、噴砂、拋光、螺紋加工等。塑料的機(jī)械加工與金屬材料的切削加工大致相同，仍可沿用金屬材料加工的一套切削工具和設(shè)備。但加工時應(yīng)注意到：塑料的導(dǎo)熱性很差，加工中散熱不良，一旦溫度過高易造成軟化發(fā)粘、以至分解燒焦；制件的回彈性大，易變形，加工表面較粗糙，尺寸誤差大，加工有方向性的層狀塑料制件時易開裂、分層、起毛或崩落。

12/6/2023造型材料與工藝802.塑料的熱成型

將塑料板材(或管材、棒材)加熱軟化進(jìn)行成型的方法。根據(jù)所使用的模具，可分為無模成型、陽模成型、陰模成型和對模成型。主要成型方法有模壓熱成型和真空成型。熱成型方法適用范圍廣，多用于熱塑性塑料、熱塑性復(fù)合材料的成型。

12/6/2023造型材料與工藝81模壓熱成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝82真空成型示意圖

12/6/2023造型材料與工藝83真空成型又稱真空抽吸成型，是將加熱的熱塑性塑料薄片或薄板置于帶有小孔的模具上，四周固定密封后抽取真空，片材被吸附在模具的模壁上而成型，脫模后即得制品。真空成型的方法較多，主要分為兩大類：貼合在陽模上的陽模真空成型和貼合在陰模上的陰模真空成型。真空成型的成型速度快，模具簡單，但制品后加工較多。多用來生產(chǎn)電器外殼、裝飾材料、藝術(shù)品和日用品等。

12/6/2023造型材料與工藝84真空成型示意圖：

(a)氣脹陽模真空成型

(b)柱塞輔助陰模真空成型12/6/2023造型材料與工藝853.塑料連接

塑料連接包括機(jī)械連接、焊接、溶劑粘接和膠接等；塑料與塑料、塑料與金屬或其他材料的連接，除一般使用的機(jī)械連接方法外，還有熱熔粘接、溶劑粘接和膠粘劑粘接(膠粘)等方法。

12/6/2023造型材料與工藝86(1)塑料焊接

又稱熱熔粘接，是熱塑性塑料連接的基本方法。利用熱作用，使塑料連接處發(fā)生熔融，并在一定壓力下粘接在一起。常采用的焊接方法有熱風(fēng)焊接、熱對擠焊接、高頻焊接、超聲波焊接、感應(yīng)焊接、磨擦焊接等。

12/6/2023造型材料與工藝87(2)塑料溶劑粘接

利用有機(jī)溶劑(如丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲苯、四氫呋喃等)將需粘接的塑料表面溶解或溶脹，通過加壓粘接在一起，形成牢固的接頭。一般可溶于溶劑的塑料都可采用溶劑粘接。ABS、聚氯乙烯、有機(jī)玻璃、聚苯乙烯、纖維素塑料等熱塑性塑料多采用溶劑粘接。塑料溶劑粘接方法不適用于不同品種塑料的粘接。熱固性塑料由于不溶