塑料片材吸塑成型技術(shù)

王如明 王克儉

（北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院）

1 前言

真空吸塑熱成型工藝，早在20世紀(jì)初在歐美國家已為人所知，但應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是 60年代以后的事，到80年代才有較大的發(fā)展，但近幾年它已發(fā)展成包裝領(lǐng)域包裝材料的重要加工包裝方法之一[1]。

真空吸塑工藝廣泛地應(yīng)用于電腦臺(tái)、音箱板、櫥柜、復(fù)合門和辦公家具制造中，并大量應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件的加工制造。這種工藝最大的特點(diǎn)是不需要再噴涂油漆或涂料，是一種免漆工藝。此外它還可以包覆凹凸槽、曲面邊、鏤空雕刻件，是其他工藝不能比擬的。由于其具有模具制造方便、模具制造費(fèi)用低、設(shè)備投資少、模具制造周期短、產(chǎn)品規(guī)格適應(yīng)性強(qiáng)、成型工藝好、廢品率低、成型表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為塑料類薄殼制品成型的首選加工工藝[2]。工程經(jīng)濟(jì)性是真空吸塑成型的主要優(yōu)點(diǎn)。

在國外，真空吸塑熱成型是一種應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣闊的成型工藝，經(jīng)過不斷的開發(fā)和改進(jìn)，目前已達(dá)到了自動(dòng)化、智能一體化的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了全流水線自動(dòng)生產(chǎn)的系統(tǒng)成型工藝。我國在吸塑模具制造技術(shù)上與國外還存在很大差距，國產(chǎn)模具制造精度較低、制造周期長、壽命短、性能較差[3]。

2 吸塑成型工藝介紹

2.1 吸塑工藝原理

吸塑成型也稱真空吸塑成型，是將塑料片材或板材加熱到粘彈性狀態(tài)，再通過真空吸引、與模具表面貼合，冷卻后獲得所需要形狀的成型方法[4]，其工藝原理如圖1所示：

圖1 真空吸塑原理示意圖[4]

2.2 吸塑成型主要工藝步驟

吸塑成型技術(shù)也叫真空吸塑成型工藝。它是一種熱成型加工方法，利用熱塑性塑料片材，制造開口塑料殼體制品的一種方法，是將塑料片材裁成一定尺寸加熱軟化后，借助片材兩面的氣壓差和機(jī)械壓力，使其變形后敷貼在特定的模具輪廓而上，經(jīng)過冷卻定型，并切邊修整后完成吸塑制品的過程[5]。具體吸塑工藝流程圖如圖2所示：

圖2 吸塑工藝流程圖

2.3 吸塑成型設(shè)備和模具

根據(jù)吸塑成型加壓方式的不同，主流的吸塑設(shè)備主要分為下列三類[6]：(1)真空負(fù)壓吸塑機(jī)，主要通過負(fù)壓抽真空的方式，使塑料片貼合在模具上；(2)正壓吸塑機(jī)，通過空壓機(jī)在塑料片正面加大氣壓，使軟化的塑料片貼合在模具上；(3)正負(fù)壓吸塑機(jī)，則是通過加壓和抽真空的方式，在塑料片兩邊形成強(qiáng)大的壓力差，使軟化塑料片成型的方式。

真空吸塑成型機(jī)，又叫熱塑成型,其設(shè)備組成分為七部分[7]：①夾緊裝置。②加熱裝置。③真空裝置。④壓縮空氣裝置。⑤冷卻裝置。⑥脫模裝置。⑦控制裝置。

吸塑模具對于吸塑制品的優(yōu)劣起到非常重要的作用，吸塑模具可分為凸模、凹模與凹凸模三種。模具的材質(zhì)也可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用條件的不同，分為石膏模和膠模、刀模和沖孔模、電鍍銅模、電木模、鋁合金模、熱合模、高頻模具[8]。

不同于其它工藝，吸塑成型只需要單邊模具。在成型過程中，由于板材首先接觸模具的部位不同，產(chǎn)品受拉伸的情況也有所不同，圖3展示了兩種模具形式對應(yīng)的產(chǎn)品厚/薄部位。由于模具上要開吸氣孔，一般緊貼模具的產(chǎn)品一側(cè)較為粗糙，而另一面則很光滑。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，需要根據(jù)產(chǎn)品外觀、性能的具體需求，來選擇合適的模具方案[9]。

圖3 吸塑凸/凹模對比[9]

凹模成型過程如圖4所示，圖4(a)將加熱后的板材與模具形成一個(gè)密閉的環(huán)境，圖4(b)抽真空泵開始工作，將模腔中的空氣抽出，使得模腔內(nèi)形成一個(gè)負(fù)壓的環(huán)境，板材模具表面進(jìn)行貼合，保持壓差一段時(shí)間，使得板材完全成型，如 4(c)所示；再經(jīng)過冷卻定型處理之后，通過真空孔對制品進(jìn)行反向吹氣，結(jié)合脫模工具，完成成型制品的脫模過程，如圖4(d)所示；最后對吸塑制品進(jìn)行切邊處理，從而得到成品[10]。

圖4凹模成型[10]

凸模成型過程如圖5所示，圖5(a)板材加熱后移走加熱器，模具向上運(yùn)動(dòng)與夾緊框接觸形成一個(gè)密閉的環(huán)境，圖5(b)抽真空泵將模腔中的空氣抽出，板材模具表面進(jìn)行貼合，保壓使板材完全成型，圖 5(c)再經(jīng)過冷卻定型處理之后，通過真空孔對制品進(jìn)行反向吹氣，結(jié)合脫模工具，完成成型制品的脫模過程，如圖5(d)所示；最后對吸塑制品進(jìn)行切邊處理，從而得到成品。

圖5 凸模成型[10]

2.4 真空吸塑產(chǎn)品的質(zhì)量控制

真空吸塑產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)量問題原因有多方面，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)，材料選用和加工工藝等都有可能影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須從工件裝飾線型設(shè)計(jì)、材料選擇、工件毛坯處理、噴膠及復(fù)塑工藝等幾個(gè)方面綜合處理才能得到高質(zhì)量的產(chǎn)品[11]。

表1 真空吸塑產(chǎn)品常見質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因[11]

3 結(jié)語

在塑料制品加工工藝中，吸塑工藝作為一種比較成熟的熱成型技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)成本較低，包裝技術(shù)比較簡單，制作時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，適合自動(dòng)化包裝，節(jié)省人力，未來發(fā)展將會(huì)越來越好。