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产品设计师的基本认知---塑料制品如何设计

作者:淘博工业设计整理发布 日期:2023-03-29 人气:1764

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塑料的基本定义:

    塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。

    塑料的主要成分是树脂。树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃等。

塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。

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塑料的主要成分是树脂。树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃等。

塑胶原料定义为是一种以合成的或天然的高分子聚合物,可任意捏成各种形状最后能保持形状不变的材料或可塑材料产品。

各种塑料
学名
简称
中文学名
俗称
回收
标识
用途
Polyethylene
PE


低温物品
Polypropylene
PP
百折胶,塑料
05
微波炉餐盒,可在100℃左右使用
High Density Polyethylene
HDPE
硬性软胶
02
清洁用品、沐浴产品
Low Density Polyethylene
LDPE

04
保鲜膜、塑料膜等
Linear Low Density Polyethylene
LLDPE



Polyvinyl Chloride
PVC
聚氯乙烯
搪胶
03
很少用于食品包装
General Purpose Polystyrene
GPPS
硬胶


Expansible Polystyrene
聚苯乙烯泡沫
发泡胶


High Impact Polystyrene
HIPS
耐冲击性聚苯乙烯
耐冲击硬胶


Styrene-Acrylonitrile Copolymers
AS,SAN
苯乙烯─丙烯腈共聚物
透明大力胶


Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymers
ABS
丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物
超不碎胶


Polymethyl Methacrylate
PMMA
亚克力
有机玻璃


Ethylene-Vinyl AcetateCopolymers
乙烯─醋酸乙烯酯共聚合物
橡皮胶


Polyethylene Terephthalate
聚酯
01
矿泉水瓶、碳酸饮料瓶
Polybutylene Terephthalate
聚对苯二甲酸丁酯



Polyamide(Nylon 6.66)
尼龙


Polycarbonates
聚碳酸酯
防弹胶
07
水壶、水杯、奶瓶
Polyacetal
聚甲醛酯
赛钢、夺钢


Polyphenyleneoxide
Noryl


Polyphenylenesulfide
聚亚苯基硫醚
聚苯硫醚


Polyurethanes
PU
聚氨基甲酸乙酯
聚氨酯


Polystyrene
PS

06
碗装泡面盒、快餐盒
Poly tetra fluoroethylene
PTFE
特氟龙、铁氟龙


     塑料是重要的有机合成高分子材料,应用非常广泛。但是废弃塑料带来的“白色污染”也越来越严重,如果我们能详细了解塑料的组成及分类,不仅能帮助我们科学地使用塑料制品,也有利于塑料的分类回收,并有效控制和减少“白色污染”。


塑料的特性

大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀;

耐冲击性好;

具有较好的透明性和耐磨耗性;

绝缘性好,导热性低;

一般成型性、着色性好,加工成本低;

大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;

尺寸稳定性差,容易变形;

多数塑料耐低温性差,低温下变脆,容易老化;

某些塑料易溶于溶剂。

塑料可区分为热固性与热塑性二类,前者无法重新塑造使用,后者可以再重复生产。热可塑性其物理延伸率较大,一般在50%~500%。在不同延伸率下力不完全成线性变化。

塑料不同性能决定了其在生活在工业中的用途,随着技术的进步,对塑料改性一直没有停止过研究。希望不远的将来,塑料通过改性后的可以有更广泛的应用,甚至可代替钢铁等材料并对环境不再污染。

分子结构

基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链,称为支链高分子,属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联,但交联较少,称为网状结构,属于体型结构。

两种不同的结构,表现出两种相反的性能。线型结构,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有,由线型高分子制成的是热塑性塑料,由体型高分子制成的是热固性塑料。

材料特性

〈1〉 耐化学侵蚀

〈2〉 具光泽,部份透明或半透明

〈3〉 大部分为良好绝缘体

〈4〉 质量轻且坚固

〈5〉 加工容易可大量生产,价格便宜

〈6〉 用途广泛、效用多、容易着色、部分耐高温

优点

1.大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。

2.塑料制造成本低。

3.耐用、防水、质轻。

4.容易被塑制成不同形状。

5.是良好的绝缘体。

6.塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。

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缺点

1.回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。

2.塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯,这种物质少量会导致失明,吸入有呕吐等症状,PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体,除了燃烧,就是高温环境,会导致塑料分解出有毒成分,例如苯等。

3.塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。

4.塑料埋在地底下几百年才可以腐烂。

5.塑料的耐热性能等较差,易于老化。

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6.由于塑料的无法自然降解性,它已成为人类的第一号敌人,也已经导致许多动物死亡的悲剧。比如动物园的猴子,鹈鹕,海豚等动物,都会误吞游客随手丢的1号塑料瓶,最后由于不消化而痛苦地死去;望去美丽纯净的海面上,走近了看,其实飘满了各种各样的无法为海洋所容纳的塑料垃圾,在多只死去海鸟样本的肠子里,发现了各种各样的无法被消化的塑料。

世界难题

石油化工生产的塑料废物污染是世界环境难题。大部分塑料一次性消费使用后即被丢弃。迄今为止学术界认为,塑料产品由于物理化学结构稳定、在自然环境中可能数十至数百年不会被分解。

杨军教授介绍,2013年全球消费2.99亿吨塑料,其中聚苯乙烯类塑料占7%,每年消耗约2100万吨,常见的塑料饭盒、咖啡杯等可承受开水温度的材料即为聚苯乙烯。权威的调查已经表明,聚苯乙烯这种塑料在土壤、污泥、腐烂垃圾,或粪肥微生物群落里,4个月仅降解0.01%-3%的范围。

每年全世界有4000万吨的废弃塑料在环境中积累,中国每年约有200万吨废弃塑料丢在环境里。以农田用农膜为例,我国农膜年产量达百万吨,且以每年10%的速度递增,无论覆盖何种作物,所有覆膜土壤都有残膜。据统计,我国农膜年残留量高达35万吨,残膜率达42%,大量残膜遗留在农田0-30厘米的耕作层。也就是说,有近一半的农膜残留在土壤中,食品安全方面是一个极大隐患。

“塑料在土壤中完全被微生物同化,降解成CO2和水实现无机矿化,可能需要200-400年时间,从而造成在环境中的积累。


成分简介

   我们通常所用的塑料并不是一种单一成分,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在高分子化合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等,才能成为性能良好的塑料。

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    塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。

合成树脂

合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始高分子化合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100%的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。

填料

填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。填充剂在塑料中的含量一般控制在40% 以下。

增塑剂

增塑剂,或称塑化剂可增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑剂(塑化剂) 一般是能与树脂混溶,无毒、无臭,对光、热稳定的高沸点有机化合物,最常用的是邻苯二甲酸酯类。例如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂

稳定剂

稳定剂主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维等稳定,防止其分解、老化的试剂。为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏,延长使用寿命,要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。稳定剂的用量一般为塑料的0.3~0.5%。

着色剂

着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。合成树脂的本色大都是白色半透明或无色透明的。在工业生产中常利用着色剂来增加塑料制品的色彩。

润滑剂

润滑剂的作用是防止塑料在成型时粘在金属模具上,同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。

抗氧剂

防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化,而使塑料变黄,发裂等。

除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。以满足不同的使用要求。

抗静电剂

塑料是电的不良导体,所以很容易带静电,而抗静电剂可以赋予塑料以轻度  至中等的电导性,从而可防止制品上静电荷的积聚。


用途分类

根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。

①通用塑料

一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数,其余的基本可以归入特殊塑料品种,如:PPS、PPO、PA、PC、POM等,它们在日用生活产品中的用量很少,主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域,如汽车、航天、建筑、通讯等领域。塑料根据其可塑性分类,可分为热塑性塑料和热固性塑料。通常情况下,热塑性塑料的产品可再回收利用,而热固性塑料则不能,根据塑料的光学性能来分,可分为透明、半透明及不透明原料,如PS、PMMA、AS、PC等属于透明塑料,而其它大多数塑料都为不透明塑料。

常用塑料品种性能及用途

1.聚乙烯:常用聚乙烯可分为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)。三者当中,HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能,而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等,而HDPE 的用途比较广泛,薄膜、管材、注射日用品等多个领域。

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                                                                                                                  聚乙烯的行业应用

2.聚丙烯:相对来说,聚丙烯的品种更多,用途也比较复杂,领域繁多,品种主要有均聚聚丙烯(homopp),嵌段共聚聚丙烯(copp)和无规共聚聚丙烯(rapp),根据用途的不同,均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域,共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件,改性原料,日用注射产品、管材等,无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。

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3.聚氯乙烯:由于其成本低廉,产品具有自阻燃的特性,故在建筑领域里用途广泛,尤其是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。

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4.聚苯乙烯:作为一种透明的原材料,在有透明需求的情况下,用途广泛,如汽车灯罩、日用透明件、透明杯、罐等。

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5.ABS:是一种用途广泛的工程塑料,具有杰出的物理机械和热性能,广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等,尤其是家用电器,如洗衣机、空调、冰箱、电扇等,用量十分庞大,另外在塑料改性方面,用途也很广。

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②工程塑料

一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求,而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。

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通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。

特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树脂等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。

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③特种塑料

一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。

a.增强塑料:

增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。

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b.泡沫塑料:

泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质与软质泡沫塑料之间。

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加工方法分类

根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。

膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。


    吹塑成型法是一种用于加工瓶类等中空容器的方法。先将热塑性树脂挤出或注射,预成型为管状型坯,随后放入金属型腔内并吹气,使之密贴在型腔内壁上,冷却固化成型。

     吹气成型又称中空成型,吹塑成型,是形成中空塑料部件的制造工艺:它初期是用于形成玻璃瓶。一般来说,有三种主要的吹塑方式:挤出吹塑,注射吹塑和注射拉伸吹塑。吹塑过程开始于将塑料熔化并将其形成型坯,或者在注射和注射拉伸吹塑(ISB)预成型件的情况下)。型坯是管状的塑料件,一端有一个孔,压缩空气可以通过该孔。 是利用气体压力使闭合于模具中的热塑性塑料吹胀成中空制品的成型方法,用于制造中空制品。

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然后将型坯夹紧到模具中,并将空气吹入其中。然后将空气压力推出塑料以匹配模具。一旦塑料冷却和硬化,模具打开并且部件被弹出。

      广泛应用于玩具行业、日用品行业、化工行业、化妆品行业、食品行业等等。 一般常见的吹塑用品有:玩具车、茶壶、工具箱、车轮、矿泉水瓶、灯罩、花盆、水桶、罐头、管道建材、汽车导管、软管、货柜箱、油库设备、体育场馆座椅等等。

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挤出吹气成型

螺杆旋转,让塑料原料充至待注室至满载,透过螺杆配合外部加热器 6 之使用,从事进料混练后趁热将软化熔融之塑料押出成中空管状,将由上押出垂下之管状体夹在预先设计好造型之中空模具内,将高压空气将软化之塑料吹胀至模具内壁,最后再从模具外将瓶口多余之部位去除。

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注塑吹气成型

这部分很像一般之注塑成型,将此热毛胚(未冷却)先做好,再透过高压之热空气将此初胚吹胀成模具内壁之形状。 使用瓶坯的优点是,这些可以被注入和存储,产生不同的颜色和大小,这可能是在地方,哪里会有吹不同。瓶坯是稳定的,可以按照所需的需求,再高速吹。

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                                                                  注射吹塑工艺示意图

注塑拉胚吹出成形

这种方式跟注塑吹气成型很相似,不同之地方在于其在吹出成形前会在经一道拉胚之步骤。这个过程可以得到最多的容器到10公秉,但不能太接近公差。

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注意事项:

  薄壁容器类产品的设计中一定要考虑堆叠过程中的容器强度,特别时容器口径处的锥度或斜度设计,最好经过力学计算分析获得合理的结构。另外容器的设计开发与罐装流水线的规格尺度也有非常重要的关系,新的大幅度改进的容器产品往往要对设备进行一定的调教改动。

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                                             奶茶配套食品公司容器开发---淘博设计

吹塑成型的优缺点

 优点:与注塑成型相比,挤出吹塑成型有如下优点:

(1)吹塑机械(尤其是吹塑模具)的造价较低(成型相似的制品时,吹塑机械的造价约为注射机械的 1 /3―1/2),制品的生产成本也较低。

(2)吹塑中,型坯是在较低压力下通过机头成型并在低压(多数为0.2―1.0MN)下吹胀的,因而制 品的残余应力较小,耐拉伸、冲击、弯曲与环境等各种应变的性能较高,具有较好的使用性能。而 在注射成型中,熔体要在高压(15―140yPa)下通过模具流道与浇口,这会导致应力分布不均匀。

(3)吹塑级塑料(例如PE)的相对分子质量比注射级塑料要高得多。因此,吹塑制品具有较高的冲 击韧性和很高的耐环境应力开裂性能,适于生产包装或运输洗涤剂与化学试剂的容器或大桶。

(4)由于吹塑模具仅由阴模构成,故通过简单地调节机头模口间隙或挤出条件即可改变制品的壁厚, 这对无法预先准确计算所需壁厚的制品很有利。而对注射成型i改变制品壁厚的费用要高得多。

(5)吹塑成型可以生产壁厚很小的制品,这种制品无法通过注射成型来生产。

(6)吹塑成型可以生产形状复杂、不规则且为整体式的制品。采用注射成型时,要先生产出两件或多 件制品后,通过搭扣配合、溶剂教结或超声波焊接等组合在一起。

缺点:吹塑制品的精度一般没有注塑成型制品的高。


塑料热成型

     热成型是将热塑性塑料片材加热至软化,在气体压力、液体压力或机械压力下,采用适当的模具或夹具而使其成为制品的一种成型方法。

塑料热成型的方法很多,一般可分为:

     模压成型采用单模(阳模或阴模)或对模,利用外加机械压力或自重,将片材制成各种制品的成型方法,它不同于一次加工的模压成型。此法适用于所有热塑性塑料。

    差压成型采用单模(阳模或阴模)或对模,也可以不用模具,在气体差压的作用下,使加热至软的塑料片材紧贴模面,冷却后制成各种制品的成型方法。差压成型又可分为真空成型和气压成型。

   热成型特别适用于壁薄、表面积大的制品的制造。常用的塑料品种有各种类型的聚苯乙烯、有机玻璃、聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

    热成型设备包括夹持系统、加热系统、真空和压缩空气系统及成型模具等。

     模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业。模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料。

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     模压成型工艺是利用树脂固化反应中各阶段特性来实现制品成型的,即模压料塑化、流动并充满模腔,树脂固化。在模压料充满模腔的流动过程中,不仅树脂流动,增强材料也要随之流动,所以模压成型工艺的成型压力较其他工艺方法高,属于高压成型。因此,它既需要能对压力进行控制的液压机,又需要高强度、高精度、耐高温的金属模具。

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                                                                     冷藏柜--淘博设计

      主要用作结构件、连接件、防护件和电气绝缘件。广泛应用于工业、农业、交通运输、电气、化工、建筑、机械等领域。由于模压制品质量可靠,在兵器、飞机、导弹、卫星上也都得到了应用。

优点:(1)原料的损失小,不会造成过多的损失(通常为制品质量的2%~5%)。

(2)制品的内应力很低,且翘曲变形也很小,机械性能较稳定。

(3)模腔的磨损很小,模具的维护费用较低。

(4)成型设备的造价较低,其模具结构较简单,制造费用通常比注塑模具或传递成型模具的低。

(5)可成型较大型平板状制品,模压所能成型的制品的尺寸仅由已有的模压机的合模力与模板尺寸所决定。

(6)制品的收缩率小且重复性较好。

(7)可在一给定的模板上放置模腔数量较多的模具,生产率高。

(9)可以适应自动加料与自动取出制品。

(10)生产效率高,便于实现专业化和自动化生产。

(11)产品尺寸精度高,重复性好。

(12)表面光洁,无需二次修饰。

(13)能一次成型结构复杂的制品。

(14)批量生产,价格相对低廉。

缺点:(1)整个制作工艺中的成型周期较长,效率低,对工作人员有着较大的体力消耗。

(2)不适合对存在凹陷、侧面斜度或小孔等的复杂制品采用模压成型。

(3)在制作工艺中,要想完全充模存在一定的难度,有一定的技术需求。

(4)在固化阶段结束后,不同的制品有着不同的刚度,对产品性能有所影响。

(5)对有很高尺寸精度要求的制品(尤其对多型腔模具),该工艺有所手短。

(6)最后制品的飞边较厚,而去除飞边的工作量大。

(7)模压成型的不足之处在于模具制造复杂,投资较大,加上受压机限制,最适合于批量生产中小型复合材 料制品

     模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。

差压成型工艺先用夹持框将片材夹紧在模具上并用加热器进行加热,当片材已被热至足够的温度时,移开加热器且采用适当措施使片材两面具有不同的气压,这样,片材就会向下夸垂,而与模具表面贴合。随之在充分冷却后,用压缩空气自模具底部通过通气孔将成型的片材吹出,经修整后即成为制品。使片材两面产生差压的措施,可从模具底部抽空,从片材顶部通入压缩空气,或两者兼用前者常称为真空成型而后两种则称为加压成型。 

     差压成型是热成型中最简单的一种,所制成品的主要特点是:结构比较鲜明,精细的部位是与模面贴合的一面,光洁程度较高。成型时,凡片材与模面在贴合时间上愈后的部位,其厚度愈小。

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热成型原理是利用热塑性塑料片材为原料( 片材可以采用挤出成型、压延成型)的二次成型技术。首先将片材裁切成一定尺和形状的坯件,再将坯件夹在框架上,加热到软化温度,即高弹塑性状态,然后施加压力使坯件弯曲和延伸,在达到一定的形状使其冷却定型成为敞口薄壳形制品。热成型过程中对坯件所施加的压力,在大多数情况下是靠抽真空和压缩空(在坯件两面所形成的压力差,但也可以采用各种形式的机械压力或液压力。

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热成型是一种塑料制造过程,其中热塑性片材变形为特定形状。该过程从加热平板状塑料片开始,然后通过施加压力或使用真空进行操作。该过程也有许多其他名称,例如:

真空热成型    压力热成型    吹塑成型     机械热成型     热成型工艺

热成型过程可以分解为两个基本步骤,加热和成型。加热装置由辐射加热器组成。加热器连接到设备的顶部并彼此等距放置。塑料板是使用的原材料,并在夹具的帮助下固定在模具型腔的顶部。出于变形目的,仅使用真空或带有气压的真空来产生力。无论使用哪种工艺,都会在模具底部钻孔。当辐射加热器向表面加热时,塑料板由夹子固定到位。当板材足够软时,它会被真空压力拉入模具中。由于压力,薄板形成模具的形状并在固化后被移除。

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      旋转成型又称滚塑成型、旋塑、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等,该成型方法是先将计量的塑料(液态或粉料)到加入模具中,在模具闭合后,使之沿两垂直旋转轴旋转,同时使模具加热,模内的塑料原料在重力和热能的作用下,逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上,成型为与模腔相同的形状,再经冷却定型、脱模制得所需形状的制品。旋转成型工艺在整个成型过程中,塑料除了受到重力的作用之外,几乎不受任何外力的作用。

     旋转成型是塑料成型加工中的一种成型方法,主要用于制造加工中空无缝产品的中型、大型或超大型中空制品,如搬运箱、翻斗车皮、帆船船体、衣用模特、工业贮槽和贮罐等,加工的最大容器可达10万升。这是注射成型和吹塑成型难以实现的,而且旋转成型加工的产品壁厚均匀、尺寸稳定、无成型缝、无边角废料,是一种经济而有效的成型方法。传统上,它主要于热塑性材料上,可交联聚乙烯等热固性材料的旋转模塑也发展很快。由于旋转成型并不需要较高的注射压力,较高的剪切速率或精确的化合物计量器。因此,模具和机器都比较低廉,而且使用寿命也较长。

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成型原理:首先将一定量的塑料粉末置于成型模具的下半模(成型模具一般由钢板或铸铝制成,壁较薄)中,合上上半模,将整个模具移到加热炉中进行加热,并使模具进行双轴旋转,翻滚的粉末与热模具的内表面接触,并逐渐熔融成均匀的熔体。随着模具的不断旋转,物料不断地吸热而熔融,熔化的物料熔体被均匀地涂覆在整个模具的内表面上。然后将模具从加热炉中移到冷却室内进行冷却固化。此时模具仍处于双轴旋转状态,一直到物料完全固化为止;最后打开模具,取出制品。 

旋转成型的基本原理,可以理解为液体的拉开理论(With-Drawal theory) [1]  ,模腔内壁相当于浸泡在液体中的物体表面,随着提起速度和液体粘度的不同,形成相应的液体覆盖层。这里的液体即指树脂粉末熔融体。

成型性方面

1) 制品壁厚均匀,且无边角废料,无焊缝;可以成型壁厚范围较大的制品,例如聚乙烯旋转成型制件,壁厚范围可在1~16mm内。但由于粘度关系,厚壁制品成型较为困难。旋转成型工艺特别适合于模塑2~5mm的塑料制品。

2)通常只能制得中空制品或壳体产品,对实心制品加工困难。而且制品表面状况对模具型腔表面的依存性大。

3) 旋转成型制品的尺寸精度较低,其尺寸精度通常为±5%。

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成型工艺方面

(1)适于模塑大型及特大型制件。由于旋转成型工艺只要求机架的强度足以支撑物料、模具及机架自身的重量以及防止物料泄露的闭模力,因此即使加工大型及特大型塑料制件,也无需使用十分笨重的设备及模具。因此,从理论上讲,用旋转成型工艺制成的制品,从尺寸上几乎没有上限。

(2)适合于多品种、小批量塑料制品的生产—由于旋转成型用的模具结构简单,价格低廉,因而变换产品十分方便。

(3)适合于加工形状复杂的大型中空制品,这是其它成型工艺无法比拟的;

(4)塑料制品换色容易,当需要改变制品颜色时,只需要清洗成型模具即可。

(5)旋转成型的主要缺点是:能耗较大,原因是在每个成型周期中,模具与模架需要经受加热与冷却的反复作用;成型周期较长,由于主要靠静态下塑料传导热量,因此旋转成型加热时间长;劳动强度较大,制品尺寸精度较差。

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真空铸造,反应注塑和注塑是所有非常有用的过程。它们均广泛用于原型设计,每个都提供独特的优势。然而,由于这些过程共享某些相似之处,因此在三者之间有时可能难以选择。

1。不同的工具材料。真空铸造模具材料是软纯硅橡胶,RIM模具材料通常是硅橡胶和硬环氧树脂(在几种情况下,ABS或铝),而注塑模具通常由高质量的金属制成,大多是钢铁。

2。不同的成型材料选择。真空铸造材料具有ABS,PC,PMMA和PP等工程塑料材料的选择。 RIM材料,PU只有一个选择,其具有比真空铸造材料更高的强度和更好的收缩控制性能。注塑材料包括ABS,PVA,TPE,POM,PA,PBT,ASA,PMMA,PPO,PPA和许多其他工程材料。

3.成型尺寸和量是不同的。形成尺寸和数量是不同的。真空铸造通常适用于制造比较便宜且快速制作工具的小尺寸零件。

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      RIM适用于制造相对更耐用的模具和更大的尺寸部件,速度更快,例如汽车保险杠,大壳,大盖板等都可以在小批次中产生,在产生相同数量的小批次时需要更短的交货时间。

      注塑成型是需要大量零件时最佳选择。 注塑设置成本昂贵(即使有快速模具),单位成本也非常低。这意味着当业务需要数百或数千个份数时,初始设置成本通过每单位的节省容易地收回。


     压缩成型又称为压塑成型、压制成型等,是将粉状或松散粒状的固态塑料直接加入到模具中,通过加热、加压的方法使它们逐渐软化熔融,然后根据模腔形状成型,经固化成为塑件,主要用于成型热固性塑料,也可用于热塑性塑料。与注射成形相比,其优点是可采用普通液压机,而且压缩模结构简单(无浇注系统)。此外,压缩塑件内部取向组织少,塑件成形收缩率小,性能均匀。其缺点是成形周期长,生产效率低,劳动强度大,塑件精度难以控制,模具寿命短,不易实现自动化生产。

    压缩成型主要用于热固性塑料的成型,与注塑成型相比,压缩成型的优点是:可以使用普通压力机进行生产;因压缩模没有浇注系统,所以模具结构比较简单;塑件内取向组织少,取向程度低,性能比较均匀,成型收缩率小,可以生产一些带有碎屑状、片状或长纤维状填充剂;流动性很差,难以用注塑方法成型的塑件和面积很大、厚度较小的大型扁塑件。

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压缩成型的一些优点包括:易于维护模具;低初始工具成本和投资;实现更有效的颜色转换;能够暴力材料的机械和化学性能;通过避免浇口痕迹确保更好的视觉外观。

压缩成型的缺点:如果您能够牢记压缩成型的以下缺点,将会有所帮助:可能会比注塑成型的一致性稍差;不太适合复杂零件或大型生产运行;产品可能会出现奇怪的分型线;压缩成型后可能需要二次加工;减少成型深度。

压缩成型的应用

压缩成型可以提供坚固耐用的产品。因此,许多行业倾向于在其应用中采用这种技术。压缩成型的一些典型应用包括:汽车零件;身体护具;断路器;塑料餐具;电气和电子元件。

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硅胶按键生产加工制作完整流程:

1.硅胶按键模具的设计与开发:荣进自有硅胶模具厂房,可根据客户的硅胶按键样品或者硅胶按键图纸来设计与开发按键模具,在模具开发中经过试模后(样品模具)才可批量生产。

2.备料:荣进可根据客户要求的硅胶按键品质、规格等确定胶料的硬度和性能等各方面,按配方练好胶后,按规格出片并以PE膜包好;同时准备好外脱模剂、导电黑粒和各种工具。

3.硅胶硫化成型:硅胶按键的硫化成型使用的平板硫化机有手动、自动和真空之分,模具由上模下模(俗称:公母模),当然也有特殊的三板模,生产时往上掀开母模、公模上放入导电黑粒及其切片称量的硅胶,母模放入色键(有需要的话),准备好后,合模进行加热加压硫化成型。硫化完成后,将模具推出硫化机,掀开母模,取出硅胶按键产品即可。

硅胶按键硫化成型的关键因素要控制的是:温度(上下模温度)、压力和硫化时间。

4.硅胶按键的二次硫化:硫化后的半成品按键可按客户的要求决定是否进行二次硫化,硅胶按键二次硫化的目的是,除去按键中残存的硫化剂分解物(有刺鼻的异味很大程度上就是没有经过二次硫化的原因),提高硅胶按键的性能。

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注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。注塑还可分注塑成型模压法和压铸法。

注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备,注射成型是通过注塑机和模具来实现的。

注塑成型又称注射模塑成型,它是一种注射兼模塑的成型方法。注塑成型方法的优点是生产速度快、效率高,操作可实现自动化,花色品种多,形状可以由简到繁,尺寸可以由大到小,而且制品尺寸精确,产品易更新换代,能成形状复杂的制件,注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品等成型加工领域。  

在一定温度下,通过螺杆搅拌完全熔融的塑料材料,用高压射入模腔,经冷却固化后,得到成型品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。

注塑类型:

1.橡胶注塑:橡胶注射成型是一种将胶料直接从机筒注入模型硫化的生产方法。橡胶注塑的优点是:虽属间歇操作,但成型周期短,生产效率高取消了胚料准备工序,劳动强度小,产品质量优异。

2.塑料注塑:塑料注塑是塑料制品的一种方法,将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中,冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚乙烯、聚丙烯、ABS、PA、聚苯乙烯等。

3.成型注塑:所得的形状往往就是最后成品,在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部,诸如凸起部、肋、螺纹,都可以在注射模塑一步操作中成型出来。

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用途

产品广泛应用于:手机、手提电脑、多种塑胶外壳、通信、微电机、电脑、电器、电子、玩具、钟表、灯饰、机车等行业。

注塑成型 zhù sù chéng xíng【Injection Molding】


注射成型过程大致可分为以下6个阶段 :

合模、射胶、保压、冷却、开模、制品取出。

上述工艺反复进行,就可批量周期性生产出制品。热固性塑料和橡胶的成型也包括同样过程,但料筒温度 较热塑性塑料的低,注射压力却较高,模具是加热的,物料注射完毕在模具中需经固化或硫化过程,然后趁热脱膜。

现今加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展,这些技术包括:微型注塑、高填充复合注塑、水辅注塑、混合使用各种特别注塑成型工艺、泡沫注塑、模具技术、仿真技术等。

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注塑成型制品常见缺陷分类

外观缺陷:银纹变色、熔接痕

工艺问题:飞边、缩水、缺胶

性能问题:翘曲、脆化

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历史:在1868年,海雅特开发了一个塑料材料,他命名为赛璐璐。赛璐璐已经于1851年由亚历山大・帕克斯发明。海雅特改善它,使它能够被加工为成品形状。海雅特同他的兄弟艾赛亚于1872年,注册了第一部柱塞式注射机的专利权。这个机器比20世纪使用的机器相对地简单。它运行起来基本地像一个巨大的皮下注射器针头。这个巨大的针头(扩散筒)通过一个加热的圆筒注射塑料到模具裏。

在20世纪40年代第二次世界大战做成了对价格便宜、大量生产产品的巨大需求。,价格低廉,大量生产的产品。

1946年,美国发明家詹姆斯沃森亨德利建造的第一个注塑机,这使得更精确地控制注射速度和质量产生的物品。本机还使材料混合注射前,使彩色或再生塑料可被彻底混合注入原生物质。1951年美国研制出第一台螺杆式注射机,它没有申请专利,这种装置仍然持续在使用。

在20世纪70年代,亨德利接着开发了首个气体辅助注塑成型过程,并允许生产复杂的、中空的产品,迅速冷却。这大大提高了设计灵活性以及力量和终点制造的部件,同时减少生产时间、成本、重量和浪费。

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    塑料模具,是塑料加工工业中和塑料成型机配套,赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多,塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一,所以,塑料模具的种类和结构也是多种多样的。

    我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。

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技术应用

塑料模具

1、如:家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

2、模具的一般定义:在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品,这种专用工具统称为模具。

3、注塑过程说明:模具是一种生产塑料制品的工具。

4、模具的一般分类:可分为塑胶模具及非塑胶模具:

⑴非塑胶模具有:铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。

A.铸造模——水龙头、生铁平台

B.锻造模——汽车身

C.冲压模——计算机面板

D.压铸模——超合金,汽缸体

⑵塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为:

A.注射成型模——电视机外壳、键盘按钮(应用最普遍)

B.吹气模——饮料瓶

C.压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟

D.转移成型模——集成电路制品

E.挤压成型模——胶水管、塑胶袋

F.热成型模——透明成型包装外壳

G.旋转成型模——软胶洋娃娃玩具

◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。

◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为:

A 成型装置(凹模,凸模)

B 定位装置(导柱,导套)

C 固定装置(工字板,码模坑)

D 冷却系统(运水孔)

E 恒温系统(加热管,发热线)

F 流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔)

G 顶出系统(顶针,顶棍)



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