塑料成型加工是将合成树脂或塑料转化为塑料制品的各种工艺的总称,是塑料工业中一个较大的生产部门。塑料加工一般包括塑料的配料、成型、机械加工、接合、修饰和装配等。后四个工序是在塑料已成型为制品或半制品后进行的,又称为塑料二次加工。

1.塑料的配料

除聚合物外,还要加入各种塑料助剂(如稳定剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、增强剂和填料等),以改善成型工艺和制品的使用性能或降低制品的成本。添加剂与聚合物经混合,均匀分散为粉料,又称为干混料。有时粉料还需塑炼加工成粒料。这种粉料和粒料统称配合料或模塑料。

2.塑料成型

(1)成型是塑料加工的关键环节。将各种形态的塑料(粉、粒料、溶液或分散体)制成所需形状的制品或坯件。成型的方法多达三十几种。它的选择主要决定于塑料的类型(热塑性还是热固性)、起始形态以及制品的外形和尺寸。加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等,加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑,也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。此外,还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。在这些方法中,以挤出和注射成型用得最多,也是最基本的成型方法。

(2)成型方法。塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法(通常称为塑料的一次加工)包括压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、压延等。

①吸塑。用吸塑机将片材加热到一定温度后,通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上,经冷却定型而转变成不同形状的泡罩或泡壳。

②压塑。压塑也称模压成型或压制成型,压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。

③挤塑。挤塑又称挤出成型,是使用挤塑机(挤出机)将加热的树脂连续通过模具,挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也用于热固性塑料的成型,并可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制品,生产效率高,可自动化、连续化生产;缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工,制品尺寸容易产生偏差。

挤出成型也称挤压模塑或挤塑,它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出法主要用于热塑性塑料的成型,也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材,如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外,还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式,后者是间歇式。单螺杆挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。挤出机的辅助设备有物料的前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。

④注塑。注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机(或称注射机)将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高,操作可自动化,能成型形状复杂的零件,特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高,注塑机的清理较困难等。(www.daowen.com)

注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化,而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来,注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟),成型制品质量可由几克到几十千克,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此,该方法适应性强,生产效率高。

⑤吹塑。吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法,吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。吹塑材料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等,其中以聚乙烯应用得最多。如图10-5所示。

图10-5　吹塑成形过程示意图

⑥压延。压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材,随后从压延机辊筒上剥离下来,再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法,能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。

⑦发泡成型。发泡材料(PVC,PE和PS等)中加入适当的发泡剂,使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料(大多数气孔互相连通)和闭孔泡沫塑料(大多数气孔互相分隔),这主要是由制造方法(分为化学发泡,物理发泡和机械发泡)决定的。

⑧挤拉成型。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变,长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出,然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成。

3.塑件接合、装配与加工

(1)接合。把塑料件接合起来的方法有焊接和粘接。焊接法是使用焊条的热风焊接,使用热极的热熔焊接,以及高频焊接、摩擦焊接、感应焊接、超声焊接等。粘接法可按所用的胶粘剂,分为熔剂、树脂溶液和热熔胶粘接。

(2)装配。用粘合、焊接以及机械连接等方法,使制成的塑料件组装成完整制品的作业。例如：塑料型材,经过锯切、焊接、钻孔等步骤组装成塑料窗框和塑料门。

(3)机械加工。可以借用金属和木材等的加工方法,制造尺寸很精确或数量不多的塑料制品,也可作为成型的方法进行加工。