第三节 塑料制品的成型方法

一、塑料制品的成型方法概述

在塑料组分一定时，高聚物的聚集态主要受温度影响，而塑料制品成型方法主要受高聚物聚集态的转变温度影响。它们之间的关系如图1-7所示。

根据热塑性塑料及热固性塑料受热后的不同行为，选择不同的成型方法。

（一）热塑性塑料的成型方法

1. 塑料薄膜的成型方法 分为挤出吹膜法、挤出流延法、挤出拉伸法、压延法、机械加工法等。

2. 塑料模塑制品的成型方法 分为注射成型法、中空吹塑法、注射-拉伸-吹塑法、泡沫模塑成型法、滚塑成型法、热挤冷压法等。

3. 塑料丝及型材的成型方法 分为熔融挤出喷丝法、挤出法等。

4. 热塑性塑料二次加工成型方法分为真空及深拉伸法、干式复合薄膜法、塑料制品喷镀法、印刷、焊接（粘接）、机械加工方法等。

（二）热固性塑料的成型方法

热固性塑料的成型方法包括板材层压成型、增强布的浸渍成型、制品压缩模塑成型、传递成型、注射成型等。

二、塑料的注射成型

（一）基本概念

注射成型（也称注射模塑，简称注塑）是指将注射用原料（粒状或粉状塑料）置于能加热的机筒内，受热、塑化后用螺杆或柱塞施加压力，使熔体经机筒末端的喷嘴注入所需形状的模具中填满模腔，冷却定型后脱模，即得到具有要求形状制品的一种成型方法。这一过程是通过注射机和模具来实现的。通常，我们把塑料、注射机和模具称为注射成型三要素，而把成型压力、成型温度和成型周期称为注射成型的三大工艺参数，在评价其重要性时，前者为30%，而后者占70%，也就是说控制工艺条件是最重要的。

（二）注射成型基本原理

对注射用塑料的要求是在热、压作用下能熔融流动，因而热塑性塑料和热固性塑料中的绝大多数可适用注射成型工艺。但由于热塑性塑料和热固性塑料的性能不同，因此其注射成型原理也有所区别。现仅以热塑性塑料为例简述其注射成型原理。

将树脂通过料斗送入热机筒中。机筒中设有由注射液压缸带动的柱塞或螺杆，将物料送到机筒的加热区，物料在加热区软化并被加热到要求温度。在柱塞或螺杆推移下，热塑性塑料熔体被注入闭合的模具中。注模系统固定在注射机的装模板上。锁模系统保证注模的闭合，并提供注射机必要的锁模力。注射机装有时间调节系统，可以控制注射周期的操作程序。注射机原理如图1-8所示。

注射成型的特点如下：

1）注射成型周期从几秒钟到几分钟不等，周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。

2）注射成型制品的质量从几克到几十千克不等，视需要而定。

3）注射成型生产周期短，生产效率高，能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，具有良好的装配性和互换性，因而可以使制品规格化、系列化、标准化。

4）注射机操作简便易行，模具更换方便，制品翻新快，可多腔成型。

5）对各种塑料的成型适应性强，在注射成型过程中易于实现自动化、高速化生产，经济效益好。

（三）塑料注射成型材料的选择

要研制出一个好的塑料注射制品，要做很多的技术和经济分析工作。其中，最重要的是塑料材料的选择、制品的设计及模具的设计。虽然这些工作应该由产品开发技术人员去完成，但作为一名优秀的注射工，若能共同参与选择塑料材料，会使产品开发更快、更准确。

1. 选择塑料材料应考虑的因素 塑料工业发展迅速，其种类和品级也日趋繁多，现在可供选择的不同牌号塑料材料已有15000种以上。这既拓宽了塑料选择的范围，也增大了塑料选择的难度。在选择塑料材料时，应着重考虑如下因素。

（1）塑料材料的基本类别。

1）通用塑料，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

2）通用工程塑料，包括聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯醚（PPO）。

3）特种工程塑料，包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚（PPS）、聚砜、聚醚醚酮、聚芳酯和液晶聚合物等。

4）热固性塑料，包括酚醛、环氧、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、氨基塑料等。

（2）外观和尺寸稳定性。

1）外观方面包括透明度（雾度）、表面光泽或亚光的要求，以及着色的难易及持久性。

2）尺寸稳定性方面包括成型收缩率、允许误差和耐磨损要求。

（3）材料性能。

1）力学性能包括拉伸、压缩、弯曲及抗冲击要求，抗疲劳要求。

2）热性能包括正常的工作温度，最高或最低的工作温度。

3）电性能包括电绝缘性、耐电弧性，抗静电或导电性。

（4）环境性能。环境性能包括接触化学物质（酸、碱）、化学试剂及蒸汽的性能，耐老化性能，受霉菌、细菌侵蚀的性能。

（5）成型性能。选择容易成型材料。现有设备或企业购买设备后能成型加工，并能进行二次加工（装饰、装配、粘接等）。

（6）经济性。材料应具有竞争力，生产、储存、管理成本合适。

（7）法规。塑料材料要符合安全法规及标准（食品卫生性能标准，消防、环境保护规定等）；符合工业生产许可规定（GMP医药生产许可、食品包装许可、危险品包装许可等）。

2. 选择注射用塑料材料的一般程序 选择合适的注射用塑料材料，一般要经过多道选择程序。当然，若用户有指定要求，选择程序就会简单一些。

1）熟悉注射制品的使用条件（要求）及装配要求。

2）根据塑料材料性能，初步确定塑料品种。

3）根据本企业配备的成型设备及材料成型工艺要求，初步确定塑料材料及型号。

4）根据材料、模具、生产的成本，确定塑料品种及型号。

5）通过试模及制品性能试验，修正选用的塑料品种及型号，或确认选用型号的基本参数（如密度、粘度或熔体质量流动速率等）。

三、注射成型在塑料加工中的地位与作用

注射成型是目前塑料加工中最普遍采用的一种重要的成型方法。它是根据压铸原理从19世纪末、20世纪初发展起来的。除极少数塑料外，几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可采用此法成型，采用这种方法可以在高生产率下成型各种形状、满足各种要求的高精度、高质量制品。因此，注射成型在塑料制品成型中占有很大的比重，注射模塑制品约占塑料制品总量的20%～30%，尤其是塑料作为工程结构材料的出现，注射模塑制品的用途已从民用扩大到国民经济各个领域中。用注射成型方法制造的制品主要是各种工业配件、仪器仪表的零件和壳体，如各种齿轮、螺钉、螺母、轴承、手柄、密封环、阀件、活门、纺织梭纱管、开关、接线柱、管道、管接头、容器等。这些在发展尖端科学技术中是不可缺少的。总之，注射成型在塑料加工中将占有重要位置。