吸塑成型工藝學(xué)

1、1 1 / / 155155吸塑成型工藝學(xué)第一章緒論真空吸塑成型工藝的起步與發(fā)展真空吸塑成型工藝，早在 2020 世紀(jì)初已為人所知，但應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是2020 世紀(jì) 4040 年代以后的事，而在 6060 年代才有較大的發(fā)展。近 2020 年來，它已發(fā)展成為加工包裝材料的最重要的方法之一。 這種技術(shù)迅速發(fā)展的原因是真空吸塑成型工藝及設(shè)備的不斷創(chuàng)新，以及具有成型性能的新片材的開 發(fā)；同時(shí)也是由包裝工業(yè)的發(fā)展及真空吸塑成型包裝本身的特點(diǎn)所決定的。真空吸塑成型是塑料包裝容器最常用的成型方法之一。它是一種以熱塑性塑料片材為成型對象的二次成型技術(shù)。在國外，真空吸塑成型是一種老的成型工藝，由于不斷的開

2、發(fā)和變化，目前 已高度自動化、機(jī)械化，并做到了無任何廢邊料產(chǎn)生，100%100%勺原輔材料變成制品。全流水線生產(chǎn)的成型系統(tǒng)工程。真空吸塑成型在下列條件中存在差別：加熱成型材料至高彈態(tài)所需要的再成型溫度吸塑成型時(shí)通常用的成型模具將制品冷卻到其不發(fā)生尺寸變化的冷卻溫度尺寸穩(wěn)定后制件脫模在大多數(shù)情況下，吸塑成型的后處理也是必須的，比如：修邊熔接粘接熱圭寸涂層金屬噴鍍植絨印刷真空吸塑成型如今已經(jīng)成為加工領(lǐng)域內(nèi)大家普遍接受的一個術(shù)語：“真空成型” (vacuumvacuum f formingorming )。而“壓力成型” (pressurepressure formingforming )是指一些特

3、殊的利用空氣壓力加工過程的工藝?！盁岢尚汀?ThermoThermo formingforming )是各種熱塑性成型(包含真空和壓力，或混合成型)的總稱。一、真空吸塑成型的優(yōu)缺點(diǎn)判斷任何一種加工生產(chǎn)工藝過程是否成功，要與另外一種加工方法相比，用該種方法生產(chǎn) 的制品的成本是否合適；或者是這兩種方法生產(chǎn)的制品成本相同，但用這種方法生產(chǎn)的制品質(zhì)量得 到改進(jìn)。在許多應(yīng)用方面，注射模塑成型或吹塑成型都與真空吸塑成型相競爭。2 2 / / 155155但就包裝技術(shù)而言，除非是用紙板作為包裝材料，否則真空吸塑成型技術(shù)是沒有其他加工 方法能與之相競爭的。真空吸塑成型主要的優(yōu)點(diǎn)是它的工程經(jīng)濟(jì)性。成型復(fù)合片材、

4、發(fā)泡片材和印 刷片材的制品，以適當(dāng)改變模具來代替變化真空吸塑成型機(jī)械。壁很薄的制品可以用高熔體黏度的 片材真空吸塑成型，而注射相同壁厚的則需要低熔體黏度的粒料。對于少量的塑件，有利的模具成 本是真空吸塑成型的又一優(yōu)點(diǎn)，而對大批量的制件，制品能達(dá)到非常薄的壁厚及真空吸塑成型機(jī)器 的高產(chǎn)出比則非常有利。真空吸塑成型可生產(chǎn)的最小制件是藥片的包裝材料或手表用的電池，也可以生產(chǎn)非常大的制品，比如 3 35m5m 長的花園水池。成型材料的厚度可以從0.050.0515mm15mm,對于發(fā)泡材料，厚度可達(dá)到60mm60mm。任何一種熱塑性塑料或具有相似性能的材料都可以進(jìn)行真空吸塑成型加工。真空吸塑成型所用的

5、材料是厚度為0.050.0515mm15mm 的片材，這些片材是用粒料或粉料制得的半成品。因此，與注射成型相比，真空吸塑成型的原料會增加額外的成本。在真空吸塑成型時(shí)需要對片材進(jìn)行切割，這將會產(chǎn)生邊角料。將這些邊角料粉碎后，與原 來的材料相混，可再一次制成片材。在真空吸塑成型中，片材只有一個表面與真空吸塑成型模具相接觸，因此只有一個表面與 真空吸塑成型模具幾何尺寸相一致，制品另外一個表面的輪廓是由牽伸得到的。在塑料加工領(lǐng)域，真空吸塑成型被認(rèn)為是一種具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募庸し椒?。它采用模?成型，適合塑料包裝各領(lǐng)域。真空吸塑成型也是一種需要熟練操作與經(jīng)驗(yàn)的加工方法。如今，通過 模擬過程與必要的專業(yè)技

6、術(shù)，真空吸塑成型已經(jīng)發(fā)展成為在技術(shù)上可控的，并且可重復(fù)的一種加工 方法。近年來，在真空吸塑成型過程中產(chǎn)生的邊角料的循環(huán)利用已日趨重要。如今，邊角料通過破碎后與原生材料混合來進(jìn)行回收利用已經(jīng)形成了一種工藝。廢棄的塑料模塑制品，比如說包裝材料,甚至工程制件，它們的回收利用在很多條件下都是可能的，但有些仍有待發(fā)展。目前可進(jìn)行的回收 主要是一些化學(xué)材料和能源材料。要使循環(huán)利用得到突破，必須在加工過程的生態(tài)性和節(jié)約性上下 功夫。真空吸塑成型制品具有價(jià)格低廉、生產(chǎn)效率高、形狀及色彩選配自由、耐腐蝕、重量輕和 對電的絕緣性能等優(yōu)點(diǎn)，在文具、玩具、日常用品、五金交電、電子產(chǎn)品、食品、化妝品等產(chǎn)品的 包裝，現(xiàn)已

7、發(fā)展到廣告牌、汽車、工業(yè)配件、建材、安全帽、洗衣機(jī)和冰柜內(nèi)襯、周轉(zhuǎn)箱及農(nóng)業(yè)用 品等產(chǎn)品的應(yīng)用。二、真空吸塑成型存在自身的局限性真空吸塑成型只能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的半殼型制品，而且制品壁厚應(yīng)比較均勻（一般倒角處 稍?。?，不能制得壁厚相差懸殊的塑料制品。3 3 / / 155155真空吸塑成型制品深度受到一定限制。一般情況下容器的深度直徑比（H/DH/D）不超過 1 1。制件的成型精度較差，相對誤差一般在1 1 河上。采用真空吸塑成型法不僅很難得到不同制件間構(gòu)型或尺寸的一致性，同一制件各部位壁厚的均勻性也很難保證，另外，真空吸塑成型過程中模具的某些 細(xì)節(jié)并不能完全反映到制品中。第二章真空吸塑成型基本原理

8、和術(shù)語本章將就真空吸塑成型的基本原理和相關(guān)術(shù)語進(jìn)行介紹，對往后了解成型特性有著重要關(guān) 系。一、真空吸塑成型原理真空吸塑成型工藝（圖 2-12-1 ）是一種熱成型加工方法。利用熱塑性塑料片材，制造開口殼體 制品的一種方法。將塑料片材裁成一定尺寸加熱軟化，借助片材兩面的氣壓差或機(jī)械壓力，使其變 形后覆貼在特定的模具輪廓面上，經(jīng)過冷卻定型，并切邊修整。真空吸塑成型這種成型方法是依靠真空力使片材拉伸變形。真空力容易實(shí)現(xiàn)、掌握與控制，因此簡單真空成型是出現(xiàn)最早，也是目前應(yīng)用最廣的一種熱成型方法。圖 2-12-1 基本原理示意圖4 4 / / 1551551 1 加熱加熱 : :片材片材二、無模成型真空無

9、模成型過程如圖 2-22-2 所示，將片材加熱到所需溫度后，置于夾持環(huán)上，用壓環(huán)壓緊， 打開真空泵閥門抽真空，通過光電管控制真空閥調(diào)節(jié)真空度，直到片材達(dá)到所需的成型深度為止。 由于自由真空成型法中制件不接觸任何模具表面，制件表面光澤度高，不帶任何瑕疵。如果塑料本 自身是透明的，制件可以具有最小的光吸收率和透明性，故可用于制造飛機(jī)部件如儀器罩和天窗等。真空無模成型法在成型過程中只能改變制件的拉伸程度和外廓形狀，因此不能成型外型復(fù) 雜的制件。另外，成型過程中，隨著拉伸程度的增大，最大變形區(qū)（即片材中心）的厚度不斷減小， 因此實(shí)際生產(chǎn)中拉伸比（H/DH/D） 般應(yīng)小于 75%75%在運(yùn)用此法進(jìn)行加工

10、時(shí)，操作員必須有熟練的技巧，調(diào)節(jié)好真空度，以得到符合設(shè)計(jì)要求 的輪廓和尺寸一致的產(chǎn)品。圖 2-22-2 無模真空吸塑成型裝置thrLi- 3 3破基本裝置披氣孔披氣孔4 4町町真空通道真空通道b形成壓力讓片材吸附模具c成型制品樸違抽氣樸違抽氣5 5 / / 155155圖 2-32-3 無模真空吸塑成型壁厚分布表 2-12-1 不同模具所允許的拉伸比成型單陽模單陰模用柱塞協(xié)助成型模允許0.50.51111牽伸比三、陽模（凸模）和陰模（凹模）成型對于真空吸塑成型，受熱的材料僅有一面與成型工具相接觸。這樣，材料與模具相接的面 就具有與成型模具完全相同表面輪廓。而成型制件的未接觸面的輪廓和尺寸就只有

11、取決于材料的厚 度。根據(jù)成型材料與成型模具的接觸面的不同，成型過程可分為陽模和陰模成型。1.1.真空吸塑陽模成型工藝過程如（圖 2-42-4 ）所示。夾臭鎖夾臭鎖I夾具夾具光電管接收前光電管接收前真真空宣空宣光源發(fā)射器光源發(fā)射器光電控光電控6 6 / / 155155本法對于制造壁厚和深度較大的制品比較有利。制品的主要特點(diǎn)是：與真空陰模成型法一樣，模腔壁貼合的一面質(zhì)量較高，結(jié)構(gòu)上也比較 鮮明細(xì)致。壁厚的最大部位在陽模的頂部，而最薄部位在陽模側(cè)面與底面的交界區(qū)，該部位也是最 后成型的部位，制品側(cè)面常會出現(xiàn)牽伸和冷卻的條紋，造成條紋的原因在于片材各部分貼合模面的 時(shí)候有先后之分。先與模面接觸的部分先被模具冷卻，而在后繼的相關(guān)過程中，其牽伸行為較未冷 卻的部位弱。這種條紋通常在接近模面頂部的側(cè)面處最高。圖 2-42-4 陽模成型7 7 / / 1551552.2. 真空吸塑陰模成型工藝過程如圖（圖 2-52-5 ）所示。真空陰模成型法生產(chǎn)的制品與模腔壁貼合的一面質(zhì)量較高，結(jié)構(gòu)上也比較鮮明細(xì)致，壁厚 的最大部位在模腔底部，最薄部位在模腔側(cè)面與底面的交界處，而且隨模腔深度的增大制品底部轉(zhuǎn) 角處的壁就變得更薄。因此真空陰模成型法不適于生產(chǎn)深度很大的制品。對于陽模成型，制件的內(nèi)尺寸是很精確的，因?yàn)樗桥c真空吸塑成型工具相接的一面。相反，對于陰模成型，制品的外尺寸是很精確的，因