塑料及加工工藝

塑料及加工工藝第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日THANKYOUVERYMUCH！歡迎您來聽課！

請同學們將手機關掉！第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日7．3塑料的工藝特性任何對塑料產品的討論都離不開生產制造的技術問題。許多塑料產品都可以由多種加工工藝制造而成。選擇正確的生產流程有以下幾點標準：產品的形狀，材料的要求，想投資的模具數(shù)量和你想制造的零件數(shù)量。注塑的工具投資相當高，但是單件的價格往往很低。其他的方法相對較低，但是單件產品價格卻較高。

第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料的工藝特性是指將塑料原料轉變?yōu)樗芰现破返墓に囂匦?，即塑料的成型加工性。塑料的成型方法很多．根?jù)加工時聚合物所處狀態(tài)的不同，塑料成型加工的方法大體可分為三種：

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1、處于玻璃態(tài)的塑料，可以采用車、銑、鉆、刨等機械加工方法和電鍍、噴涂等表面處理方法。

2、當塑料處于高彈態(tài)時，可以采用熱壓、彎曲、真空成型等加工方法。3、把塑料加熱到粘流態(tài)，可以進行注射成型、擠出成型、吹塑成型等加工。

塑料成型方法的選擇取決于塑料的類型(熱塑性或熱固性)、特性、起始狀態(tài)及制成品的結構、尺寸和形狀等。

第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日液態(tài)成型類似于金屬鑄造工藝。在液態(tài)成型中，當加熱過的樹脂進入模具或在模具中混合時候，（常是加壓狀態(tài)，）樹脂為液態(tài)。在某些工藝中，樹脂不會變?yōu)橐后w而在模具中的時候，熱固性塑料常象面團一樣柔軟。液態(tài)填充型腔時向液體一樣，使得柔順的零件具有極好的細部。

第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料成型工藝的基本知識塑料制成品性能的好壞，除與所用塑料的品種、結構以及性能有關外，還與成型的方法和所采用的工藝條件等因素有關。

第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料成型加工的特點：塑料的粘性流動

：無論是熱塑性塑料還是熱固性塑料，其成型都是在流動狀態(tài)下進行的。所以，在選擇原材料、考慮成型方法和解決工藝條件時，都必須認真研究不同品種塑料的流動性問題。

第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料成型過程中的松弛現(xiàn)象和內應力：在外力作用下，塑料高分子鏈由原來的形狀過渡到與外力相適應的另外一種狀態(tài)，需要一定的時間，形成過程中的這種現(xiàn)象，稱為松弛現(xiàn)象。由于松弛現(xiàn)象的存在，常會導致成品內部出現(xiàn)應力。第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料成型過程中的膨脹效應

：塑料熔體在成型過程中同時伴有彈性變性發(fā)生，當造成變形的外力去除后，熔體流動造成的變形有一部分要恢復，這種現(xiàn)象稱為膨脹效應。例如在175-200度溫度下快速擠出聚苯乙烯（PS）熔體時，棒材直徑將可能比模孔直徑膨脹2.8倍。

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塑料的工藝性能：a)吸濕性：塑料依據(jù)其對水分的親疏程度，大致可分為有吸濕或粘附水分傾向的（如尼龍PA、ABS）和既不吸水又不粘附水分的（聚苯乙烯PS、聚乙烯PE）兩大類。b)收縮性：塑料制件從熱模中取出冷卻至室溫后，其尺寸縮減的特性。塑料的收縮率是模具設計的一個重要依據(jù)。c)相溶性：指兩種不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)下能否相混融的性質。一般來說，分子結構相似的較容易相溶。借助混融方法來改進單一塑料的性能，合理選擇各種添加劑。

第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料制品常用的主要原料和輔助材料塑料制品常用的主要原料和輔助材料，一般包括合成樹脂和各種添加劑兩大部分。合成樹脂是塑料中對各種添加劑起粘結作用的主要成分，一般占30%—100%，對塑料的基本性能有決定性的影響。添加劑則是為了改善塑料的某些性能，以獲取更滿足使用要求的塑料制品，而在生產中特意加入的成分。

第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日1）主要原料：最常用的合成樹脂有聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚酰胺PA、聚甲醛POM、酚醛樹脂PF和氨基塑料UF/MF等。出廠時形狀：粒狀、粉狀、液狀、糊狀等

2）輔助材料

：增塑劑、潤滑劑、填充劑、著色劑、發(fā)泡劑、阻燃劑、抗氧劑、抗靜電劑等。

第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料制品的一般生產過程配方設計：根據(jù)塑料制品的性能要求進行塑料各組成分的配方設計。添加不同組分或不同劑量的添加劑可制造出性能各異的不同塑料制品；混煉：將樹脂與各種添加劑充分混合，制成多相均態(tài)的混合物；造粒：將混合物塑料加工成便于成型時使用的顆粒狀半成品原料；如聚氯乙烯PVC經造粒后要求粒料大小均勻，外形尺寸最大不超過3-4mm；成型：用不同的成型工藝設備，將半成品加工成塑料制件。

第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日塑料的成型工藝塑料成型是將不同形態(tài)(粉狀、粒狀、溶劑或分散體)的塑料原料按不同方式制成所需形狀的坯件，是塑料制品生產的關鍵環(huán)節(jié)。

第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日1、注射成型注射成型又稱注塑成型（注鑄）。是熱塑性塑料的主要成型方法之一。這種工序使設計師獲得徹底的自由，幾乎能創(chuàng)造出想象中的所有形態(tài)，并且被應用在所有塑料產品的制造領域。最初只限于熱塑塑料，現(xiàn)在這種制模工序也可以用于部分流動性較好的熱固塑料的制造上。

第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日其原理是利用注射機中螺桿或柱塞的運動，將料筒內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先合模的模腔內，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)代塑料的成型技術中，用注射成型法生產的制品，約占熱塑性塑料制品的20％～30％，注射成型原理如下圖7—7所示。

第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日注射機是注射成型的主要設備，按外形特征可分為臥式、立式和角式注射機注塑模具具有一個型腔，它的形狀與需要加工成型的零件形狀相反。熔融的塑料通過模具中心的澆鑄口進入，填滿模具。溶液在模具內部形成中空的形狀或者許多孔，如果該形狀位置發(fā)生偏心，成型的零件會被切去一部分。

第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日雙色注射是將兩種顏料或材料注入同一個模具中，從而獲得兩種不同的肌理或顏色。加工通常占入注塑成型的大部分費用。設計一個注塑件，設計師應當充分考慮，避免尖角，并且保持壁厚一致。最麻煩的成型就是在注塑件上形成切口。可以使用側向力或后期處理打磨等拿走注塑中出現(xiàn)切口的零件。但側向力減慢了生產周期，并且最終需要維修，或者更換磨損的模具。一個工具的其他零件還包括擋板或者頂銷，能將成型好的零件快速的推出，以進行下一個注塑周期。

第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日注射成型方法有以下優(yōu)點：高產量，高制造成本。能一次成型出外形復雜、尺寸精確和帶嵌件的制品；可以極方便的利用一套模具，成批生產得到尺寸、形狀、性能完全相同的產品；生產性能好，成型周期短，一般制件只需30－60秒可成型，而且可實現(xiàn)自動化或半自動化作業(yè)，具有較高的生產效率和技術經濟指標。單件成本較低，但是通常需要更高的前期制造模具成本。

典型用途：電腦機箱，壘高拼裝玩具，塑料餐具。

第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2、擠出成型（擠壓成型）

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塑料的成型。其原理是利用機筒內螺桿的旋轉運動，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，其成型原理如圖所示。一臺擠出機只要更換螺桿和機頭，就能加工不同品種塑料和制造多種規(guī)格的產品。相對注鑄而言，成本較低，但生產上常受限于最低長度的定購量。

第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

擠出?？谀５慕孛嫘螤顩Q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。例如制品是正方形型材，見圖7—13(a)，那么，口模形狀肯定不是正方形的孔，見圖7-13(b)；如果將口模的孔設計成正方形見圖7—13(d)，則擠出的制品就是方鼓形，見圖7—13(c)。

第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

擠出成型是塑料加工工業(yè)中應用最早、用途最廣、適用性最強的成型方法。與其他成型方法相比，擠出成型具有突出的優(yōu)點：設備成本低，占地面積小，生產環(huán)境清潔，勞動條件好，生產效率高；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；產品質量均勻、致密；可以機多用，進行綜合性生產。

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、復合材料、中空容器、電線被覆及異型材料等。

第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日3壓制成型壓制成型主要用于熱固性塑料制品的生產，有模壓法和層壓法兩種。壓制成型的特點是：制品尺寸范圍寬，可壓制較大的制品；設備簡單，工藝條件容易控制；制件無澆口痕跡，容易修整、表面平整、光潔；制品收縮率小、變形小、各項性能較均勻；不能成型結構和外形過于復雜、加強筋密集、金屬嵌件多、壁厚相差較大的塑料制件；對模具材料要求高；成型周期長，生產效率低，較難實現(xiàn)自動化生產。第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

(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，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)生化學反應而固化成型，圖714為模壓成型示意圖。模壓成型制品質地致密，尺寸精確．外觀平整光潔，無澆口痕跡，但生產效率較低。是熱固性塑料和增強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成制品。

第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日(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中，在一定的溫度和壓力下使之粘合固化成層狀制品，如圖7—1-5所示。分為連續(xù)式層壓成型和間歇式層壓成型。層壓成型制品質地密實，表面平整光潔，生產效率高。多用于生產增強塑料板材、管材、棒材和膠合板等層壓材料。

第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日4、吹塑成型兒童節(jié)目中描述大批量生產時，常會提到這種生產工序，畫面上出現(xiàn)塑料管在一個模具中被充氣然后被送到一個環(huán)形傳輸帶上的情景。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)。

第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日(1)、薄膜吹塑薄膜吹塑成型是將熔融塑料從擠出機機頭口模的環(huán)行間隙中呈圓筒形薄管擠出，同時從機頭中心孔向薄管內腔吹入壓縮空氣，將薄管吹脹成直徑更大的管狀薄膜(俗稱泡管)，冷卻后卷取。薄嗅吹塑成型主要用于生產塑料薄膜。圖7—16為薄膜吹塑成型示意圖。

第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日(2)中空吹塑中空吹塑成型是生產中空塑料制品的方法。通常有以下幾種工藝：A擠出吹塑用擠出機擠出管狀型坯，趁熱將其夾在模具腔內并封底，向管坯內腔通入壓縮空氣吹脹成型。特點：制品形狀適應廣，特別適于制造大型制件，制件底部強度不高，有邊角料。適合各種工具和手提式機器，化學清潔液等的大小容器。以及非常大的空心外形，如轎車的緩沖器和卡車底的地板。

第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日在汽車零件設計中，該工藝所提高的中空的形狀為汽車儀表板的設計提供了氣路和線路，以及在后擋設計中具有極高的強度重量比。通常在車擋設計中充滿泡沫以增加強度。吹塑成型車擋的獨特特征是碰撞后迅速的彈回原來的形狀，常常只有輕微的或沒有損害。Eg亞克力浴缸。

第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日吹塑又稱中空吹塑或中空成型。吹塑是借助壓縮空氣的壓力使閉合在模具中的熱的樹脂型坯吹脹為空心制品的一種方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品兩種方法。用吹塑法可生產薄膜制品、各種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。

第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日B注射吹塑從字面上的理解，這種工序就是象吹氣球一樣把塑料充氣成型，而這個形狀是由模具的形狀決定的。使用注吹塑的好處是：可以制造微小的產品細節(jié)，甚至是瓶口擰蓋子的螺旋線。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^吹塑模內，將型坯再加熱并通人壓縮空氣吹脹成型；后者則是將注射制成的試管狀有底型坯立即趁熱移入吹塑模內連行吹脹成型。注射吹塑的基本過程如圖所示。特點是制件外觀好，重量穩(wěn)定，尺寸精確、無邊角料。

用于生產飲料

瓶和牛奶瓶，消費化妝品，藥品，以及工業(yè)容器。最大的用戶之一是碳酸飲料工業(yè)。

第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日②拉伸吹塑：將擠出或注射制成的型坯加熱到適當?shù)臏囟?，進行縱向拉伸，同時或稍后用壓縮空氣吹脹進行橫向拉伸。拉伸后制品的透明度、強度、抗?jié)B透性明顯提高。根據(jù)制坯方式，分為注射拉伸吹塑工藝(圖719所示)和擠出拉伸吹塑工藝。前者主要用于生產盛飲料用PET瓶．后者多用于生產聚丙稀、聚氯乙烯中空制品。

第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日注射拉伸吹塑工藝：可分為一步加工法和二步加工法。一步加工法是指拉伸吹塑工藝過程中制備型坯、拉伸、吹塑三道主要工序是在一臺機器中連續(xù)依次完成的。兩步加工法指生產過程分兩步進行，第一步制備型坯，型坯經冷卻后成為一種待加工的半成品。第二步將冷型坯進行再加熱，便其達到要求的拉伸取向溫度范圍，然后進行拉伸和吹塑。

第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日5、壓延成型（輪壓）利用一對或數(shù)對相對旋轉的加熱輥筒，將熱塑性塑料（塑料小圓球）塑化并延展成定厚度和寬度的薄型材料，常用來生產厚度為薄膜和的片材。如圖

所示。薄片上的花紋和構造可以先在滾輪上制作。壓延成型產品質量好，生產能力大．多用于生產塑料薄膜、薄板、片材及人造革、壁紙、地板革等。PVC薄片，浴簾和桌布。

第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日6．滾塑成型（環(huán)鑄成型）被用于制造空心產品，通常進行大規(guī)模產品的生產。它的制造成本較低，是小批量生產的理想工藝手段。劑量精確的粉末或液體被裝進去兩部分組成的模具中。材料用量決定了最終產品的壁厚。模具在加熱的空間中順著兩個軸旋轉而過。模具中融化的塑料在選擇的過程中覆在模具內壁上。然后模具被冷卻，最終的產品形成。這個工序的特性意味著最終產品擁有一致的壁厚。由于這個工序中沒有加壓程序，所以并不適用于需要微妙細節(jié)處理的部件制作。產品的外表是模具內壁的復制，而內層的后處理則較為粗劣。

第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日把粉狀或糊狀塑料置于模具中，加熱并沿兩垂直軸旋轉模具，使模內物料熔融并均勻散布到模腔表面，經冷卻脫模而得制品，如圖所示。滾塑成型所用模具及設備成本低，可同時生產多個制件，但生產效率較低。多用于生產各種形狀的中空塑料制件，如大型容器，汽車零部件，玩具等。車上的（工具）箱，貯藏桶。

第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日7．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)樹脂混合物料倒人成型模具中，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，如圖7—22所示。鑄塑成型工藝簡單，成本低，可以生產大型制件，適用于流動性大而又有收縮性的塑料，如有機玻璃、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。

第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日8、搪塑成型將配置好的塑料糊注入預熱的陰攆由，使整個模具內壁均為該糊所溫潤附著，待接觸模壁的部分糊料膠凝時，倒出多余的末膠凝糊料，將模具加熱使其中的糊料層完成膠凝，經過冷卻脫模而得制件。多用于生產中空軟質塑料制品。

第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

9醮涂成型

將醮涂用的預熱陽模漫入配置好的塑料糊料或粉料內，一段時間后慢慢提起陽模，陽模表面便均勻地附上一層塑料，經過熱處理和冷卻，從陽模上可剝下中空的成型制件，用粉末物料醮涂時，先將粉末物料變?yōu)榉序v狀態(tài)，再將加熱的陽模浸入，此法稱為硫化床醮涂法，多用來制作防護手套、把手、玩具．柔性管等。

第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日10、流延成型流延成型是生產薄膜的方法之一。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。隨即用適當方法將其固化、干燥．然后從載體上剝取薄膜。此法模具成本低，產品表面光潔，適合小批量產品的生產。

第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日11、傳遞模塑成型傳遞成型又稱傳遞壓鑄成型，熱固性塑料的成型方法之一。將熱固性塑料原料在加料空中加熱熔化。然后加壓注入成型模腔中將其固化成型。與模壓成型類似，但又具有注射成型的特點，如制品尺寸精確，生產周期短。所用模具結構復雜(設有澆口和流道)，適合生產形狀復雜和帶嵌件的制品。多用于酚醛塑料、氨基塑料和環(huán)氧塑料等熱固塑料成型。

第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日12、反應注塑成型反應注塑成型簡稱RlM。即有化學反應的注射成型法；將能發(fā)生化學反應的兩種或兩種以上液態(tài)單體或預聚體按一定比例混合后，立即注射到模具型腔中，快速反應而固化成型，冷卻脫模而得制品。反應注塑成墊要求原料應具有較高活性，能快速反應固化。主要用于聚氨酯塑料成型

第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日13、手糊成型手糊成型是增強塑料成型方法之一，以手工作業(yè)為主。在涂有脫模劑的模具上均勻地刷層樹脂，再將按要求剪裁成一定形狀的片狀增強材料(如纖維增強織物)，鋪貼到模具上，然后再涂刷樹脂，再鋪貼增強材料，如此重復直至達到所需厚度和預定形狀，然后加熱固化，脫模即得制品，如同7.24所示，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派出氣泡。成型工藝簡單，操作方便，不需專用設備，適用性強，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。

第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日15、噴射成型噴射成型是增強塑料的成型方法之一．用噴槍將樹脂、肋劑及切斷的短纖維同時噴射到一定形狀的捶具上．達到一定厚度后固化成型，如圖所示。噴射成型生產效率高，制品形狀、尺寸尺不受限制。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，通常是將快速反應的樹脂(如聚氨酯)和助劑噴射到模具或基體表面上，然后