对于塑料成型加工工艺及应用分析

汲朝光

电装天研究开发（天津）有限公司天津300457

摘要：塑料制品存在于日常生活的方方面面，在各个行业领域中的需求量都较大，塑料成型技术工艺是影响塑料制品的主要步骤。不同塑料制品由于配方不同、原料不同和加工工艺不同，其最终产生形式、使用性能及投入成本等也有一定差异。塑料成型加工作为塑料生产中的关键一环，国家政府及相关部门十分重视塑料成型加工流程实施的监督，并加强对塑料成型加工研究的投入，旨在推动塑料成型加工业的更好进步。

关键词：塑料成型；加工工艺；应用

引言

材料科学技术的进步与发展，带动了多个领域前进的步伐，材料、能源、信息作为现代科技的三大支撑行业，对推动我国经济发展和改善民生方面发挥了重大作用。塑料与其它材料相比塑料具有重量轻、耐腐蚀、强度高等优势，其已经成为材料工业不可缺少的重要组成部分，当前塑料工业已经渗透到社会生产、人们日常生活中的多个领域，其发展前景良好。

1、塑料成型加工工艺原理

1.1成型加工原理

塑料制品加工工艺主要包括选料、配方水、混炼、造粒与成型五个阶段（见图1），其中挤出机为成型主要设备，为提高塑料制品质量，往往还会搭配应用若干辅助装置，如冷却装置、定型装置、切割装置以及牵引装置等。常见的塑料加工工艺如压塑、挤塑、注塑、吹塑以及压延等，本次主要论述挤塑成型工艺。即将塑料聚合物通过口模成型，然后固化定型。加工时将原材料放置于挤出机机筒内，通过旋转螺杆作用，对其进行熔融、均化以及增压处理，最后熔融物将会在挤出机口模挤出形成型坯，最后冷却成型，得到塑料制品。

图1塑料加工的工艺过程

1.2加工工艺参数

在应用挤塑成型工艺时，需要严格控制好整个加工过程涉及到的各项参数，任何一项参数控制不当，均会对最终塑料制品质量产生影响。

第一，机筒温度。一般将机筒温度设定成两端高、中间低形式，且相比均化段应控制加料段温度更高；第二，机头温度。按照工艺要求对机头温度进行调整，并将其始终控制在合理范围内，避免温度过高而降低挤出物自身稳定性，相反温度过低则会加大制作难度，情况严重的甚至还会损坏设备；第三，牵引速度。应调整牵引速度大于挤出速度，一般可在1～10左右即可，确保塑料制品成型具有较高的稳定性；第四，口模温度。对于口模温度的调整，需要结合原材料配方以及制品截面尺寸等来控制；第五，螺杆转速与挤出速率。将螺杆转速与挤出速率控制在允许范围内，避免过大或过小，避免因其而对塑料制品物理性能产生影响。

2、塑料成型加工工艺

2.1注射成型

注射成型又可以叫做注塑，是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或者螺杆作用下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经过一定时间的保压、冷却定型后，可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。注射成型在所有类别塑料制造工艺中均可使用，尤其适合用在一些流动性较好的热固性塑料成型制作当中。注射成型常使用的机器设备类别也有一定差异，常见的几种根据外形特点主要有立式、角式、转盘式和卧式等。根据注射成型设备塑化形式不同，又可以将设备大致分为螺杆式和栓塞式两类。

注射成型工艺流程可分为成准备阶段、注射阶段、塑化阶段和后期处理阶段。准备阶段是确保整个注射成型过程顺利进行的基础保障，也是影响整个塑料成型质量的关键阶段。注射过程则是塑料由粉状或颗粒状物质转化为塑料制品的过程。塑化阶段及后期处理阶段则是利用脱模机将塑料中的内部应力消除的过程，其目的是为了提高塑料性能，并提高塑料稳定性。塑料注射成型技术进行的必要条件主要有三项，首先是要保障控制机筒、模具和喷嘴在适当温度环境；其次是要确保注射成型进行中塑化压力及注射压力保持在合适水平；三是要掌握好成型周期，完成一次注射成型过程所需要的时问称为成型周期或总周期。

2.2压塑成型

压塑成型是利用将塑料原料加入到相应的压塑模型中，然后利用模具型腔的加热和受压作用，让塑料原料熔化，进而充满整个模具型腔，并在型腔中产生交叉反应，进而固化，最终得到需要的塑料成型。压塑成型技术工艺包括有加料、闭模、排气、固化、脱模和模具清理等步骤，而对整个成型技术工艺产生重要影响的几个条件分别为压力、受压时间和模具温度。在压塑成型过程中，如需要制品嵌件被封入模具时，应在加料之前放置好对应嵌件。对于压塑成型技术工艺实施过程中所使用的主要设备是压机和模具，压机的功效是对利用模具对塑料原料施压，压机参数常见的为公称吨位、压板尺寸、工作行程和柱塞直径，压机参数能够对最终生产的塑料制品高度、厚度以及大小面積产生直接影响，并直接决定其最大压力。

2.3挤出成型

挤出成型是利用螺旋杆将装入料斗的颗粒状物料推入料筒中，在加热器外热作用以及螺杆在挤压摩擦或搅拌过程中产生的热力作用下，在螺旋轴前进方向上，物料由于热力作用而出现熔化，表现出流动性状态，然后逐渐被挤压至机头，完成挤出成型。挤出成型是当前我国塑料成型制作中运用较为普遍的工艺技术，成型设备机械包括主机和辅助机械两部分。主机是器械设备的核心所在，主机设备运行质量会对整个塑料成型质量产生主要影响，而辅助设备主要是其他配备装置。

塑料挤出成型技术主要有四个要点：首先是挤出成型温度控制，温度能够直接对塑化效果和质量产生重要影响；其次是挤出螺杆速度，能够对挤出塑料制品尺寸大小和形状产生影响；最后是机头挤出压力，挤出压力的增大，可以为产品质地实密提供保障，但会在一定程度上降低产品产量；最后是牵引速度，要求牵引制品过程中保持牵引速度匀速、稳定，且需要保证牵引速度和主机挤出速度保持一致。

2.4其他成型

其他几种常见的塑料成型技术工艺还包括有压注成型、吹塑成型及真空成型等几种。压注成型是将热固性塑料原料放置到模型中，并让其受热后熔化，利用栓塞产生的压力，将熔化后的材料压注到对应型腔中，然后在型腔中持续进行加热加压，最终得到需要的成型塑料制品；真空成型则主要是利用加热器，对热塑性塑料材料进行加热，并将其固定在相应模具上，然后再将模具和塑料片之间的空气抽空，让塑料片材料能够与模具紧密贴合在一起，最终实现塑料成型。

3、塑料成型加工新技术

从塑料出现到现在，出现了许多新型的塑料成型工艺方法。而且塑料加工成型技术在不断地进步，它的发展趋势是对现有的材料成型加工技术进行挖掘。

3.1精确成型加工技术

近些年来出现了许多新型的精确加工技术，在汽车工业上最为显著。出现了用消失模铸造和压力铸造的汽车薄壁、高质量的铝合金缸体铸件、半固态成形及三维挤压法、用精确锻造成型技术生产凸轮轴、液压胀形技术、摩擦压力焊等技术，挤压铸造和半固态铸造这样的精确成型技术由于熔体在压力下充型、凝固使零件表面具有好的内部质量和好的表面。

3.2快速及自由成型加工技术

快速成型技术是以离散或堆积原理为基础和特征，将零件的电子模型按一定方式离散成为可加工的离散点、线、面，之后采用多种手段将这些离散的点、线、面制成零件的整体形状。这种成型技术的发展为快速模具制造缩短了开发周期，解决了小批量零件制造和单个零件制造的问题。

3.3激光成型加工技术

这种技术有多种多样、运用灵活。可以运用在汽车、飞机和船舶的制造中，电子原件的精密微焊接中，它能运用在模型的焊接、坯料制造时的切割、雕刻和成型中。其中激光加工自由成型制造技术也是目前重要的发展动向。

3.4振动成型加工技术

将振动技术引用到塑料成型加工技术中最初只是用于实验研究，但是随着实验研究者的一点点研究，从简单到难，从部分到整体，最后一点点的成熟起来。运用在了挤出成型工艺上和注塑成型工艺上。振动技术引入到成型加工技术中可以提高塑料制品的质量，宏观上表现为熔体的粘度减小，流动性增加，挤出压力和注射压力降低，流率增大，功率降低。振动改善了塑料成型加工过程，使成型制品的性能也得到一定程度的提高。

3.5反应性加工技术

反应性加工是成型加工中确保不相容的共同混合在一起的物品之间放生适当的化学反应，在混合过程中就地产生增溶剂，并控制分散相形态，制取各种高性能的塑料材料。近年来，由于这种技术的发展和应用在挤出成型中，在成型过程中可以连续的反应成型提供了优良的特性，对反应挤出成型的发展起到了很大的促进作用。

结语

总而言之，塑料工业是关系我国社会民生的重要工业之一，随着人们生活水平的提高，塑料成型加工工艺也要与时俱进，改进生产工艺，引进先进的成型加工工艺，满足人们对塑料产品多样化的需求，同时在国家提倡绿色环保的情况下，要不断提高塑料加工规范与标准，加大新材料的研发力度，将新型无污染、可循环利用的材料应用到塑料加工工业中，推动塑料加工企业的健康发展。

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