吸塑成型工艺学

1、1 1 / / 155155吸塑成型工艺学第一章绪论真空吸塑成型工艺的起步与发展真空吸塑成型工艺，早在 2020 世纪初已为人所知，但应用于工业生产还只是2020 世纪 4040 年代以后的事，而在 6060 年代才有较大的发展。近 2020 年来，它已发展成为加工包装材料的最重要的方法之一。 这种技术迅速发展的原因是真空吸塑成型工艺及设备的不断创新，以及具有成型性能的新片材的开 发；同时也是由包装工业的发展及真空吸塑成型包装本身的特点所决定的。真空吸塑成型是塑料包装容器最常用的成型方法之一。它是一种以热塑性塑料片材为成型对象的二次成型技术。在国外，真空吸塑成型是一种老的成型工艺，由于不断的开

2、发和变化，目前 已高度自动化、机械化，并做到了无任何废边料产生，100%100%勺原辅材料变成制品。全流水线生产的成型系统工程。真空吸塑成型在下列条件中存在差别：加热成型材料至高弹态所需要的再成型温度吸塑成型时通常用的成型模具将制品冷却到其不发生尺寸变化的冷却温度尺寸稳定后制件脱模在大多数情况下，吸塑成型的后处理也是必须的，比如：修边熔接粘接热圭寸涂层金属喷镀植绒印刷真空吸塑成型如今已经成为加工领域内大家普遍接受的一个术语：“真空成型” (vacuumvacuum f formingorming )。而“压力成型” (pressurepressure formingforming )是指一些特

3、殊的利用空气压力加工过程的工艺。“热成型”(ThermoThermo formingforming )是各种热塑性成型(包含真空和压力，或混合成型)的总称。一、真空吸塑成型的优缺点判断任何一种加工生产工艺过程是否成功，要与另外一种加工方法相比，用该种方法生产 的制品的成本是否合适；或者是这两种方法生产的制品成本相同，但用这种方法生产的制品质量得 到改进。在许多应用方面，注射模塑成型或吹塑成型都与真空吸塑成型相竞争。2 2 / / 155155但就包装技术而言，除非是用纸板作为包装材料，否则真空吸塑成型技术是没有其他加工 方法能与之相竞争的。真空吸塑成型主要的优点是它的工程经济性。成型复合片材、

4、发泡片材和印 刷片材的制品，以适当改变模具来代替变化真空吸塑成型机械。壁很薄的制品可以用高熔体黏度的 片材真空吸塑成型，而注射相同壁厚的则需要低熔体黏度的粒料。对于少量的塑件，有利的模具成 本是真空吸塑成型的又一优点，而对大批量的制件，制品能达到非常薄的壁厚及真空吸塑成型机器 的高产出比则非常有利。真空吸塑成型可生产的最小制件是药片的包装材料或手表用的电池，也可以生产非常大的制品，比如 3 35m5m 长的花园水池。成型材料的厚度可以从0.050.0515mm15mm,对于发泡材料，厚度可达到60mm60mm。任何一种热塑性塑料或具有相似性能的材料都可以进行真空吸塑成型加工。真空吸塑成型所用的

5、材料是厚度为0.050.0515mm15mm 的片材，这些片材是用粒料或粉料制得的半成品。因此，与注射成型相比，真空吸塑成型的原料会增加额外的成本。在真空吸塑成型时需要对片材进行切割，这将会产生边角料。将这些边角料粉碎后，与原 来的材料相混，可再一次制成片材。在真空吸塑成型中，片材只有一个表面与真空吸塑成型模具相接触，因此只有一个表面与 真空吸塑成型模具几何尺寸相一致，制品另外一个表面的轮廓是由牵伸得到的。在塑料加工领域，真空吸塑成型被认为是一种具有很大发展潜力的加工方法。它采用模塑 成型，适合塑料包装各领域。真空吸塑成型也是一种需要熟练操作与经验的加工方法。如今，通过 模拟过程与必要的专业技

6、术，真空吸塑成型已经发展成为在技术上可控的，并且可重复的一种加工 方法。近年来，在真空吸塑成型过程中产生的边角料的循环利用已日趋重要。如今，边角料通过破碎后与原生材料混合来进行回收利用已经形成了一种工艺。废弃的塑料模塑制品，比如说包装材料,甚至工程制件，它们的回收利用在很多条件下都是可能的，但有些仍有待发展。目前可进行的回收 主要是一些化学材料和能源材料。要使循环利用得到突破，必须在加工过程的生态性和节约性上下 功夫。真空吸塑成型制品具有价格低廉、生产效率高、形状及色彩选配自由、耐腐蚀、重量轻和 对电的绝缘性能等优点，在文具、玩具、日常用品、五金交电、电子产品、食品、化妆品等产品的 包装，现已

7、发展到广告牌、汽车、工业配件、建材、安全帽、洗衣机和冰柜内衬、周转箱及农业用 品等产品的应用。二、真空吸塑成型存在自身的局限性真空吸塑成型只能生产结构简单的半壳型制品，而且制品壁厚应比较均匀（一般倒角处 稍薄），不能制得壁厚相差悬殊的塑料制品。3 3 / / 155155真空吸塑成型制品深度受到一定限制。一般情况下容器的深度直径比（H/DH/D）不超过 1 1。制件的成型精度较差，相对误差一般在1 1 河上。采用真空吸塑成型法不仅很难得到不同制件间构型或尺寸的一致性，同一制件各部位壁厚的均匀性也很难保证，另外，真空吸塑成型过程中模具的某些 细节并不能完全反映到制品中。第二章真空吸塑成型基本原理

8、和术语本章将就真空吸塑成型的基本原理和相关术语进行介绍，对往后了解成型特性有着重要关 系。一、真空吸塑成型原理真空吸塑成型工艺（图 2-12-1 ）是一种热成型加工方法。利用热塑性塑料片材，制造开口壳体 制品的一种方法。将塑料片材裁成一定尺寸加热软化，借助片材两面的气压差或机械压力，使其变 形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整。真空吸塑成型这种成型方法是依靠真空力使片材拉伸变形。真空力容易实现、掌握与控制，因此简单真空成型是出现最早，也是目前应用最广的一种热成型方法。图 2-12-1 基本原理示意图4 4 / / 1551551 1 加热加热 : :片材片材二、无模成型真空无

9、模成型过程如图 2-22-2 所示，将片材加热到所需温度后，置于夹持环上，用压环压紧， 打开真空泵阀门抽真空，通过光电管控制真空阀调节真空度，直到片材达到所需的成型深度为止。 由于自由真空成型法中制件不接触任何模具表面，制件表面光泽度高，不带任何瑕疵。如果塑料本 自身是透明的，制件可以具有最小的光吸收率和透明性，故可用于制造飞机部件如仪器罩和天窗等。真空无模成型法在成型过程中只能改变制件的拉伸程度和外廓形状，因此不能成型外型复 杂的制件。另外，成型过程中，随着拉伸程度的增大，最大变形区（即片材中心）的厚度不断减小， 因此实际生产中拉伸比（H/DH/D） 般应小于 75%75%在运用此法进行加工

10、时，操作员必须有熟练的技巧，调节好真空度，以得到符合设计要求 的轮廓和尺寸一致的产品。图 2-22-2 无模真空吸塑成型装置thrLi- 3 3破基本装置披气孔披气孔4 4町町真空通道真空通道b形成压力让片材吸附模具c成型制品朴违抽气朴违抽气5 5 / / 155155图 2-32-3 无模真空吸塑成型壁厚分布表 2-12-1 不同模具所允许的拉伸比成型单阳模单阴模用柱塞协助成型模允许0.50.51111牵伸比三、阳模（凸模）和阴模（凹模）成型对于真空吸塑成型，受热的材料仅有一面与成型工具相接触。这样，材料与模具相接的面 就具有与成型模具完全相同表面轮廓。而成型制件的未接触面的轮廓和尺寸就只有

11、取决于材料的厚 度。根据成型材料与成型模具的接触面的不同，成型过程可分为阳模和阴模成型。1.1.真空吸塑阳模成型工艺过程如（图 2-42-4 ）所示。夹臭锁夹臭锁I夹具夹具光电管接收前光电管接收前真真空宣空宣光源发射器光源发射器光电控光电控6 6 / / 155155本法对于制造壁厚和深度较大的制品比较有利。制品的主要特点是：与真空阴模成型法一样，模腔壁贴合的一面质量较高，结构上也比较 鲜明细致。壁厚的最大部位在阳模的顶部，而最薄部位在阳模侧面与底面的交界区，该部位也是最 后成型的部位，制品侧面常会出现牵伸和冷却的条纹，造成条纹的原因在于片材各部分贴合模面的 时候有先后之分。先与模面接触的部分先被模具冷却，而在后继的相关过程中，其牵伸行为较未冷 却的部位弱。这种条纹通常在接近模面顶部的侧面处最高。图 2-42-4 阳模成型7 7 / / 1551552.2. 真空吸塑阴模成型工艺过程如图（图 2-52-5 ）所示。真空阴模成型法生产的制品与模腔壁贴合的一面质量较高，结构上也比较鲜明细致，壁厚 的最大部位在模腔底部，最薄部位在模腔侧面与底面的交界处，而且随模腔深度的增大制品底部转 角处的壁就变得更薄。因此真空阴模成型法不适于生产深度很大的制品。对于阳模成型，制件的内尺寸是很精确的，因为它是与真空吸塑成型工具相接的一面。相反，对于阴模成型，制品的外尺寸是很精确的，因