什么是塑胶热压成型课件

材料與加工

授課者：郭鶴琳班級：工設四日二A-100

101/3/21成型技術熱壓成型熱成型旋轉成型第02週熱壓成型第2週橡膠、塑膠及纖維強化複合材料置入預熱模穴中藉由加壓成型，壓製成型通常應用於熱固性材料。熱壓成型熱壓成型程序第2週Stage1:LoadStage2:Mold進料成型Movingplaten可動壓盤取適量(*橡膠)Measureofconditionedrubber固定壓盤StaticplatenDesigned-intearline預留分離線Moldedpart完成品*：橡膠

塑膠

纖維強化複合材料(熱固性材料)熱壓成型什麼是橡膠壓製成型?階段一：在製程前調整橡膠物性狀態使其去結晶化，取適量橡膠置入下模具內。階段二：上下模具閉合後逐漸加壓以促進內部橡膠流動，如此靜置十分鐘讓橡膠分子固結成型。成品分離線整合進工件中以降低二次加工工序，如此，可確保平整一致的分模線，並可藉由分離線截斷後留下整齊的邊緣。第2週熱壓成型

NotesforDesigners給設計師的提醒第2週品質

這是一種高品質的製程，許多特性源於使用的材料，例如耐熱性與電氣絕緣性佳的酚醛樹脂(phenolics)，具彈性的矽膠(silicones)或高強度纖維強化聚酯樹脂(polyester)。材料

熱固性材料包括酚醛樹脂(或稱電木)、聚酯樹脂、環氧樹脂(Epoxy)、尿素塑膠(Urea)、三聚氰氨(或稱美耐皿，Melamine)及橡膠等，而熱塑性塑膠製程略為不同，必須先可塑化後方能成型。一般應用

這一系列兼容性強的材質能適應許多的應用，例如：按鍵、油封、電氣源件外殼、廚房設備及燈具配件。團狀複合材壓製成型及片狀複合材壓製成型，已經在汽車車體及電子產品外殼結構件應用上取代鐵和鋁。環境衝擊

熱固性塑膠製程需要高模溫，通常約180攝氏度(356華氏度)，由於其高分子結構特性造成熱固性塑膠無法回收再利用。成本與生產速度

模具費用高，但與射出成型的模具費用比較又相對低廉，就塑膠材質而言，每個成品的成型時間快速約2分鐘，相對的，橡膠材質所需成型時間較長，由於需要將成品留置在加熱加壓的模具時間較久，以利定型的緣故，所需時間約至少10分鐘。熱壓成型CaseStudy案例研究熱壓成型矽膠按鍵提供廠商RubberTech2000www.rubbertech2000.co.uk矽膠胚料由押出成型經處理後截斷呈小段顆粒狀將矽膠胚料置入模穴中(如圖1)上下模具閉合後加壓(如圖2)在10分鐘內將模具加熱至180攝氏度(356華氏度)，成品之間的相連部份是由於壓力與時間造成模具由加壓機移開後打開模具(如圖3)成品退模後就可以包裝等待出貨(如圖4)準備裝配時相連的成品再進行分離。第2週熱壓成型什麼是塑膠熱壓成型?階段一，將預先成型的顆粒狀胚料(pellet)置入模穴中，例如電木粉末就須先成型呈顆粒狀，然後將顆粒狀元件加熱至約100攝氏度(212華氏度)(預熱)預備加工成型。階段二，上模逐漸下降並對模穴施壓，成型材料約在攝氏115度(華氏239度)開始可塑化，當加熱溫度至攝氏150度(302華氏度)之後便可成型加工。塑膠壓製成型是一種簡單的製程，它也能用來製造複雜的成品，塑膠壓製成型以高壓操作成型通常壓力在40至400公噸(40至401美式噸)。第2週Hydraulicram液壓缸Movingplaten可動壓盤Measureofpowderorpre-formedpellet取適量材料粉末或預先成型顆粒Sideactiontool側向模Staticplaten靜置壓盤Solidifiedpartisejected固型成品退模Toolscometogetherunderhighpressure合模後加壓進料成型熱壓成型特色與限制第2週整合一體的顏色細節

橡膠熱壓成型的優勢在於能整合多種顏色在單一成品中，可藉由胚料放置的編排，將預先成型的按鈕或公司銘板置入模具後一次成型。當然，這種應用方式會造成不規則接合線，如圖示案例，未來將隱藏於產品內。熱壓成型CaseStudy案例研究壓製成型戶外燈具外殼提供廠商:Cromwell塑膠www.cromwell-plastics.co.uk壓製成型的下模具分成三部份:一個底部靜置模盤及二個側向移動模(如圖1)，下模具三部份閉合後形成模穴，這也是置入電木顆粒狀胚料的地方(如圖2與3)，上模具隨後對模穴加壓並於二分鐘後啟模，成品完成。最終完成的燈具外殼包括黃銅端子後製插入，說明高完成度的成品也能藉由本製程達成。(如圖4)第2週(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)熱壓成型特色與限制色彩繽紛的回收塑膠這些言色彩繽紛的熱壓成型塑膠板由Smile塑膠公司製造這些塑膠板由熱塑性塑膠材料製成，由於這些材料已可塑化並成型，故成型工法與熱固性塑膠材料略為不同將回收的工業與消費塑膠產品零件粉碎後，置入模具內加熱加壓成型，這些不同顏色的塑膠材料，在加熱加壓成型過程中並未完全混合許多熱塑性塑膠材料可以利用此方法製成板狀成品。第2週熱壓成型什麼是團狀複合材(DMC)及片狀複合材(SMC)壓製成型?第2週進料成型Hydraulicram液壓缸

Moldingcompound成型複合材Metalinsert金屬插件Locatingpin定位銷Staticplaten固定壓盤Ejectorpins頂針熱壓成型CaseStudy案例研究團狀複合材壓製成型8栓環提供廠商:Cromwell塑膠www.cromwell-plastics.co.uk所附案例由DMC製程完成DMC製程使用材料由強化玻璃纖維為基礎混合聚酯樹脂(如圖1)將預定適量材料置入模穴(如圖2)。上下模具閉合後逐漸加壓以促進內部DMC流動填滿模穴，當成型程序完成後模具開啟讓成品露出(如圖3)取出成品可發現黃銅插件部份由溢料覆蓋(如圖4)旋開鎖入成品的定位銷，去除溢料毛邊後的完整成品(如圖5)。第2週(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)(圖5)熱壓成型特色與限制可變產品肉厚DMC製程可適應肉厚不均的成品，成品肉厚可由1毫米(mm)至50毫米(mm)，約0.04至1.97英吋厚由於熱固性材料具有成型反應發熱現象，較厚的成品容易因發熱起泡及由於觸媒反應不良造成瑕疵一般而言，厚重的成品必須利用掏空或插件方式減厚，除降低材料消耗外更易於成型當然，由於使用於高負載絕緣體時，由於抗振動電介質的特性需求，較厚的成品確是必須的。第2週熱成型在這一類工法，熱塑性塑膠板材料在加熱後加壓成型，低壓成型費用低、應用範圍廣以及適用成型板厚由1毫米至12毫米(0.04-0.47英吋)，而高壓成型可以製造類似射出成型的表面處理與細節。第2週熱成型第2週真空成型模具上頂至工件中抽真空工件順著模具形狀成型公模空氣通道工件夾具注入空氣(吹氣)加熱工件使軟化預熱熱成型什麼是真空成型?真空成型是較為經濟的熱成型工法，將一片熱塑性材料加熱至軟化，當然，每一種熱塑性材料軟化溫度皆不同，例如，聚苯乙烯(Polystyrene簡稱PS)軟化溫度範圍是攝氏127至182度(華氏261至360度)，而聚丙烯(Polypropylene簡稱PP)軟化溫度範圍是攝氏143至165度(華氏289至329度)，有些材料如耐衝擊聚苯乙烯(HighImpactPolystyrene簡稱HIPS)，便具有極大的軟化可成型溫度範圍，這些材料較容易使用熱成型工法成型。在階段一，軟化的塑膠板先吹入空氣使呈鼓起的泡泡狀，目的在使成型前材料拉伸均勻，在階段二，空氣流動方向相反(抽真空)，模具上頂至工件中，利用強大真空吸力將工件牽引而順著模具形狀成型。第2週熱成型

NotesforDesigners給設計師的提醒第2週品質

熱成型塑膠工件的其中一面由於與模具表面接觸具有較差的質感，但是非接觸的另一面則表面平滑質感良好，因此，建議在設計時應預先考量，將成品成型質感不佳的表面給與適度隱藏。材料

大部份熱塑性塑膠均可應用熱成型工法。一般應用

一般泛例如：包裝材料、化妝品托盤、飲料杯、公事包、汽車內裝飾板及冰箱內裝等。環境衝擊

這個工法僅運用於熱塑性材料成型，所以大部份的未來報廢物均可回收。成本與生產速度

模具費用一般偏低或至中價位依工件尺寸、複雜度與生產數量而定，生產時進料速度以板材而言通常每分鐘1至8片，而機械式自動卷材送料如配合多模穴模具設計，能在每分鐘產出數百件成品，相對於卷材以自動化方式進料，板材以手工遞送方式進料將增加人工成本。熱成型CaseStudy案例研究真空成型大尺寸塑膠面板提供廠商:MiMtecwww.mimtec.co.uk成型模具位於成型進料窗口(如圖1)下方，熱塑性塑膠板就利用夾具固定於進料窗口上(如圖2)，熱成型主要區分為兩大類：板材進料熱成型應用於重負載加工例如:槽型成品、淋浴托盤及行李箱;卷材進料熱成型則是預先利用卷軸將成型材料捲成滾筒狀卷材，此工法有時意指直線工序排列，由於將熱成型、裁切與成品堆疊等工序，因進料特性按連續加工方式排列。首先，成型材料加熱至攝氏190度(華氏374度)，接著由下方吹入空氣使軟化的塑膠板呈鼓起的泡泡狀，模具上頂至預熱的工件中，然後將內部空氣抽出使加熱軟化的塑膠板，因牽引而順著模具形狀成型(如圖3)，成型後的工件退模後(如圖4)由數值加工成所需尺寸。第2週(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)熱成型特色與限制熱成型預先印刷工件有許多裝飾性與功能性的應用機會與其相關，包括利用真空成型工法，製作預先印刷碳纖維和木紋質感的飾片。熱成型也可用於製作具觸感紋理的成品，其原理是利用工件具有觸感紋理面外露，而以另外一面接觸模具成型，一系列標準紋理包括霧面(梨面)、皮革質地、圓形凸紋、凹凸浮飾等。數值加工成型成品熱成型成品例如這些醫學模擬人型便經過數值加工二次成型，五軸數值加工機幾乎可加工出任何形狀的成品。第2週熱成型什麼是壓空成型?壓空成型與真空成型在工法原理上正恰相反:板狀成型材料在約2bar(29

psi，每平方英吋29磅壓力)的壓力下於模具表面成型，這代表成品細節將更優良，模具表面的細節較真空成型更能精確再現，當表面質感能更精確被控制時同樣的功能上亦如此，當然，與真空成型同樣只有成品的其中一面(非接觸模具面)能達成。較高的成型壓力代表更複雜難纏的細部也能成型，包括成品表面紋理，壓空成型能在低產能的需求下，製作出類似射出成型才能製造的成品。第2週加熱工件使軟化工件夾具空氣通道母模壓力室預熱工件真空成型注入加壓空氣工件順著模具形狀成型熱成型CaseStudy案例研究壓空成型門板提供廠商:MiMtecwww.mimtec.co.uk案例中的門板由厚度5毫米的ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene，丙烯腈-丁二烯-苯二烯共聚物)板加工成型(如圖1)，希望藉由壓空成型製作一個可在倒勾部份(undercut)形成一把手的門板，因為這個需求，必須在成型時加入插件(入子)以降低脫模時阻力，插件必須在每次成型脫模後重新組立(如圖2)。ABS板置入模座上(如圖3)後鎖固，加熱器每區域可單獨控制(如圖4)以確保工件在成型時能拉伸均勻，當工件加熱至140攝氏度(284華氏度)時開始於工件下方抽真空，然後，工件上方便會形成正壓力往下(成型)，成品完工後移出模座(如圖6)準備進行裁剪。第2週(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)(圖6)熱成型CaseStudy案例研究壓空成型門板提供廠商:MiMtecwww.mimtec.co.uk壓空成型倒勾部份應用於螢幕外框(如右上圖)壓空成型應用於製作一些真空成型無法完成的成品，例如預留倒勾部份或如圖示，利用分離模具成型螢幕外框並能以單件成品方式退模。複雜且定義明確的表面細節(如右下圖)更高的成型壓力代表處理複雜難纏的細部也能成型，包括由放電加工(electricaldischargemachined簡稱EDM)完成的表面紋路(自然花)、銳角和公司商標等。(壓空成型能在低產能的需求下，製作出類似射出成型才能製造的成品。)

第2週熱成型什麼是雙層壓空成型?雙層壓空成型的兩層熱塑性材料在加工過程中，同時成型並結合為一體，成品具薄殼與雙層封閉結構，如此，雙層構造的每一層表面均具功能性，有別於單板熱成型時只有單層表面具功能性。雙層壓空成型的機器是循環運作的，當工件被固定後轉移至加熱室加溫到材料軟化溫度，接著進行熱成型並固定工件後轉移至卸載區，上下兩層工件分別成型後呈上下放置，然後將兩片熱成型後工件鉗夾熔合，此乃利用成型後工件餘溫熔合故能達長效性結合，而接合部份強度與完整一體材料相同。第2週上模工件A工件B下模預熱工件空氣由上下兩端抽出工件順著模具形狀成型強力接合成型模具閉合鎖固真空成型與鎖固熱成型特殊用途貼合地毯材質熱成型貼合地毯材質熱成型成品以一次工序加工完成，由Kaysersberg塑膠提供。發泡填充的Terracover®Terracover®冰墊在工程上被要求在150x150毫米(5.91x5.91英吋)面積上能承載5公噸的荷重，它主要用來暫行時覆蓋滑冰場冰冷層上，以利用滑冰場來舉行音樂會和其他用途，發泡填充能增加產品硬度、強度和隔絕溫度效果。第2週熱成型CaseStudy案例研究雙層壓空成型Terracover®冰墊提供廠商:Kaysersberg塑膠雙層壓空成型是利用雙層熱塑性材料，在個別成型後並接合這兩層材料以形成中空成品，兩片厚度各4毫米(0.16英吋)的高密度聚乙烯(high-densitypolyethylene簡稱HDPE)板分別進料後固定(如圖1)。工件A被加熱至材料軟化溫度約攝氏160度(華氏320度)後，置於熱成型上模具下方(如圖2)後真空成型(如圖3)，同時，工件B由熱成型下模具真空成型，之後將工件A與B藉由餘溫使之加壓接觸後熔合一起(如圖4)。經過4分鐘後退模(如圖5)，一小部份斷面展示工件A與B(如圖5)，藉由一系列凸起支架結構彼此熔接一起。第2週(圖1)(圖2)(圖3)(圖4)(圖5)(圖6)旋轉成型旋轉成型旋轉成型用於製作具有等肉厚的中空型體，聚合物粉末沿著模具內壁經加熱後，滾動翻攪自成無內應力的加工成品，近來更發展出模內圖案成型、輕量化發泡成型及多層外殼成型。第2週旋轉成型什麼是旋轉成型?適量聚合物粉末被均勻置入模具內，合模鎖固後旋轉至加熱室，加熱到攝氏250度(華氏482度)25分鐘，在這過程中模具同時依水平與垂直軸方向旋轉。當模具加熱時內部聚合物粉末受熱熔化，漸次在模具內形成厚度均勻表層，當旋轉臂將模具轉移至冷卻室時，新鮮空氣夾帶濕氣被打入模內，如此持續冷卻25分鐘。一旦工件冷卻完整後即可開模取出成品，整個加工成型過程需30至90分鐘，時間長短依成品肉厚及材料種類而定。第2週旋轉成型

NotesforDesigners給設計師的提醒第2週品質雖然成型時並未加壓但成品表面質感良好，成品無任何內應力並具有均勻肉厚，聚合物塑料硬化成型時會有3%縮水率，在大面積的成型平面上容易因材料縮水而翹曲。材料

聚乙烯(Polyethylene簡稱PE)是最常運用於旋轉成型製程的材料，其他許多的熱