一種熱塑性塑料薄壁熔體連續(xù)直接模壓成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料成型加工的方法，具體提供一種熱塑性塑料薄壁熔體連續(xù)直接模壓成型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄壁塑料制品被廣泛應用于包裝、裝飾、燈飾、廣告、容器等領(lǐng)域，覆蓋我們的生活、工作、家居的各個方面。薄壁塑料制品與傳統(tǒng)的塑料制品一樣，就其使用的原材料而言，可分為薄壁熱塑性塑料制品和薄壁熱固性塑料制品。但是，薄壁塑料制品的加工生產(chǎn)受材料、設(shè)備、工藝的影響，并不是現(xiàn)有的塑料加工生產(chǎn)方式都適合薄壁塑料制品的生產(chǎn)，目前能實現(xiàn)薄壁塑料制品生產(chǎn)的加工方式，就有注射成型、吹塑成型、吸塑成型、壓制成型等幾種方法，但以上的幾種加工方式在實現(xiàn)薄壁塑料制品的生產(chǎn)都存在很大的局限性，下面我們逐一來進行分析。
[0003]注射成型又稱注射模塑成型，它是一種注射兼模塑的成型方法。注射成型是指塑料原料經(jīng)過加熱和剪切熔融成為熔體，在注射機的壓力作用下將塑料熔體注入模腔模具內(nèi)并充滿整個模腔，然后通過塑料熔體和模具的熱交換將塑料熔體冷卻定型而得到與設(shè)計模腔一樣的制品。注射成型幾乎適用于所有的熱塑性塑料。注射成型也成功地用于成型某些熱固性塑料。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產(chǎn)，注射成型的成型周期短(幾秒到幾分鐘)，成型制品質(zhì)量可由幾克到幾十千克，能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品，注射成型加工操作還可實現(xiàn)自動化。因此，該方法適應性強，生產(chǎn)效率高。是塑料制品加工的重要加工方式之一。
[0004]但是，對于薄壁塑料制品的生產(chǎn)注射成型就有很大的局限性，從注射成型的工作原理我們知道，熔融的塑料熔體從澆口經(jīng)模腔充滿到模腔的每一個部分，如果制品的壁厚很薄，也就是模腔的間隙很小，因為阻力和冷卻的原因，則塑料熔體很難到達并充滿整個模腔，同時塑料熔體本身的流動性不好，也會產(chǎn)生很大的阻力也很難到達并充滿模腔，還會造成塑料熔體過熱出現(xiàn)燒料現(xiàn)象，因此，注射成型只有在塑料材料本身的流動性非常好，穩(wěn)定性非常好，且模具加熱的情況下才能實現(xiàn)不太薄壁塑料制品的生產(chǎn)。
[0005]吹塑加工也稱中空吹塑，是一種發(fā)展迅速的塑料加工方法。是指熱塑性塑料原料經(jīng)過加熱和剪切熔融成為熔體，經(jīng)過管胚模具成型為管狀的熔體管坯，把熔體管胚置于對開模中，閉模后立即在熔體管胚內(nèi)通入壓縮空氣，使熔體管胚吹脹而緊貼在模具內(nèi)壁上，經(jīng)冷卻脫模，即得到各種中空制品。近幾年來吹塑技術(shù)得到了廣泛應用和發(fā)展，中空容器的體積可達數(shù)千升，有的生產(chǎn)已采用了計算機控制。適用于吹塑的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等。與注射成型相比，吹塑加工設(shè)備造價較低，適應性較強，可成型性能好、薄壁復雜形狀的制品。
[0006]雖然吹塑加工可以加工熱塑性塑料薄壁復雜形狀的制品，但是制品僅限于封閉形狀的容器類制品，無法進行非封閉開口制品的成型，而且模具只有凹模沒有凸模，是靠在封閉的熔體管胚內(nèi)通入壓縮空氣使熔體管胚吹脹而緊貼在凹模內(nèi)壁上成型，壓縮空氣由于形成壓力的原理和空氣介質(zhì)的可壓縮性原因，無法形成足夠大的成型壓力，因此復雜形狀的制品在尺寸變化和形狀變化的過渡處無法形成清晰的棱角，也無法進行尺寸變化大的拉伸成型，因此，對于薄壁塑料制品的生產(chǎn)吹塑加工也存在很大的局限性。
[0007]吸塑成型是一種塑料真空成型的方法，它是把熱塑性塑料板或片材沿著凹模周邊非模腔部分進行固定，然后用輻射加熱的方法對板材或片材進行加熱，當板材和片材被加熱到塑料軟化溫度后，對塑料板材或片材在模具型腔的中心位置進行吹氣，使之在模具型腔內(nèi)形成一個中空的凹陷，再用真空栗通過抽真空的方法將板材和模具之間的空氣抽掉，借助真空栗的負壓使板材或片材緊貼在模具上而冷卻成型，最后借助吹入壓縮空氣或頂出機構(gòu)使薄壁制品板胚從模具模腔中脫出，再經(jīng)過裁切得到薄壁形狀的制品。
[0008]吸塑加工本身就是對熱塑性塑料薄板和片材進行復雜形狀的加工，但是和吹塑加工一樣，模具只有凹模沒有凸模，是靠在封閉的塑料軟化板胚或片材與模腔之間，用真空栗抽去塑料軟化板胚或片材與模腔之間的空氣，負壓使板材或片材緊貼在模具上而冷卻成型，真空負壓由于形成壓力的原理和空氣介質(zhì)的可稀釋性原因，無法形成足夠大的成型負壓，因此塑料軟化板胚或片材在尺寸變化和形狀變化的過渡處無法形成清晰的復雜形狀。因此，吸塑加工難于實現(xiàn)薄壁塑料制品的造型加工。
[0009]壓制成型是將塑料、填充、碎肩或纖維預浸料等按照配方比例混合好，然后把混合料按照設(shè)定的重量置于陰模型腔內(nèi)，合上陽模，借助壓力和熱量作用，使混合料熔化并充滿型腔，在經(jīng)過預定時間的保壓后使其固化，冷卻后脫模形成與型腔相同的制品。壓制成型工藝適用于熱固性塑料，如酚醛、脲醛、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯、氨基塑料、聚酰亞胺、有機硅等，以及某些熱塑性塑料制品的加工生產(chǎn)。壓制成型工藝的主要優(yōu)點有產(chǎn)品尺寸精度高、表面光潔、無需二次修飾等，能一次成型結(jié)構(gòu)復雜的制品。壓制成型的不足之處在于模具制造復雜，投資較大，生產(chǎn)加工時間長，效率低，還有受壓力機限制，壓制成型加工適合于批量生產(chǎn)中小型復合材料制品。
[0010]對于薄壁復雜形狀的制品，壓制成型加工受到了很大的限制。首先，壓制成型加工使用的材料大都是熱固性塑料，熱固性塑料制品硬而脆，缺乏韌性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)設(shè)計，輕微的碰撞就出現(xiàn)了斷裂。其次，在壓制成型加工過程中，塑料混合料在模腔內(nèi)幾乎沒有熔融的流動，薄壁狹小的模腔往往無法充滿，無法成型復雜的形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種熱塑性塑料薄壁熔體連續(xù)直接模壓成型方法，本發(fā)明采用的材料是由熱塑性塑料、木粉、填充料、導熱材料和助劑等組成的復合材料，這種復合材料經(jīng)過板材擠出機熱傳導和剪切形成熔體，熔體經(jīng)過衣架式板材模具形成薄壁寬幅的熔體板胚，然后在薄壁寬幅的熔體板胚的基礎(chǔ)上通過壓力裝置模壓成型的。與注射成型相比，這種復合材料形成薄壁寬幅的熔體板胚，比這種復合材料的熔體從澆口經(jīng)薄壁的模腔充滿到模腔的每一個部分，要容易得多，也就是說這種新加工方法對材料的流動性、穩(wěn)定性比注射成型要低，使得復合材料在薄壁寬幅復雜形狀制品中實現(xiàn)了應用，復合材料的應用將大大降低薄壁寬幅制品的成本。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種熱塑性塑料薄壁熔體連續(xù)直接模壓成型方法，包括連續(xù)不間斷循環(huán)進行的以下步驟: a.將熱塑性塑料50%、木粉15%、填充料15%、導熱材料10%、助劑10%的重量組分，放入高速混合機中制成混合料；
b.將步驟a中的混合料放到造粒機制成顆粒；
c.將步驟b中的顆粒投放到板材擠出機經(jīng)過熱傳導和剪切形成熔體；
d.將步驟c中的熔體經(jīng)過板材模具形成熔體板胚；
e.將步驟d中熔融板坯經(jīng)過壓力裝置上的模具壓制成制品板胚；
f.將步驟e中的制品板坯通過板材牽引機牽引至裁切機裁切后分離，得到成品。
[0013]所述的新加工方法的材料配方中含有化學發(fā)泡劑，在熱和剪切力的作用下，化學發(fā)泡劑會釋放出大量的氣體，氣體因為熔體的彈性而形成了許多微小的閉孔氣泡，這些閉孔的氣泡形成了斷面為蜂窩網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，得到密度小、剛性好、強度大的輕質(zhì)材料。
[0014]所述的新加工方法是薄壁熔體板胚在熔融狀態(tài)下，由壓力裝置壓力的作用成型，加上閉孔氣泡向外膨脹與壓力裝置壓力方向?qū)_，板胚在雙重壓力的作用下將充滿模具的型腔，并迅速完成成型和冷卻過程，把氣泡封閉在熔體內(nèi)，得到表面硬度高、尺寸精確、形狀飽滿、棱角分明的制品。
[0015]所述的新加工方法的薄壁熔體板胚以平板的方式覆蓋模具的全部型腔，成型時熔體板胚只做小范圍的流動和形狀的校正，既得到制品所需的形狀和尺寸，生產(chǎn)工藝流程簡單，同時薄壁熔體板胚處于熔融狀態(tài)，熔融狀態(tài)下的熔體的拉伸比較大，又可以成型復雜形狀的制品。
[0016]所述的新加工方法是材料在板材擠出機的剪切塑化作用下通過板材模具成型為薄壁熔體板胚，通過壓力裝置中冷卻狀態(tài)的模具直接成型，薄壁熔體板胚成型后能短時間完成熱量轉(zhuǎn)移，使得制品快速冷卻定型下來，生產(chǎn)周期非常短，生產(chǎn)效率高。
[0017]新加工方法是薄壁熔體板胚在熔融狀態(tài)下，由壓力裝置的壓力直接作用于模壓模具的凸模和凹模成型，薄壁熔融板胚將承受巨大的壓力，再加上閉孔氣泡向外膨脹與壓力裝置壓力方向?qū)_，薄壁熔體板胚在雙重壓力的作