CN105216255A - 一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法 - Google Patents

Abstract

一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法,包括连续不间断循环进行的以下步骤：a.将热塑性塑料50%、木粉15%、填充料15%、导热材料10%、助剂10%的重量组分，放入高速混合机中制成混合料；b.将步骤a中的混合料放到造粒机制成颗粒;c.将步骤b中的颗粒投放到板材挤出机经过热传导和剪切形成熔体;d.将步骤c中的熔体经过板材模具形成熔体板胚；e.将步骤d中熔融板坯经过压力装置上的模具压制成制品板胚；f.将步骤e中的制品板坯通过板材牵引机牵引至裁切机裁切后分离，得到成品。本发明实现了薄壁宽幅熔体在熔融状态下连续不间断循环直接模压成型，制品表面硬度高、尺寸精确、形状饱满、棱角分明，生产工艺流程简单，生产周期短，生产效率高。

Description

一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法

技术领域

本发明涉及一种塑料成型加工的方法，具体提供一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型的方法。

背景技术

薄壁塑料制品被广泛应用于包装、装饰、灯饰、广告、容器等领域，覆盖我们的生活、工作、家居的各个方面。薄壁塑料制品与传统的塑料制品一样，就其使用的原材料而言，可分为薄壁热塑性塑料制品和薄壁热固性塑料制品。但是，薄壁塑料制品的加工生产受材料、设备、工艺的影响，并不是现有的塑料加工生产方式都适合薄壁塑料制品的生产，目前能实现薄壁塑料制品生产的加工方式，就有注射成型、吹塑成型、吸塑成型、压制成型等几种方法，但以上的几种加工方式在实现薄壁塑料制品的生产都存在很大的局限性，下面我们逐一来进行分析。

注射成型又称注射模塑成型，它是一种注射兼模塑的成型方法。注射成型是指塑料原料经过加热和剪切熔融成为熔体，在注射机的压力作用下将塑料熔体注入模腔模具内并充满整个模腔，然后通过塑料熔体和模具的热交换将塑料熔体冷却定型而得到与设计模腔一样的制品。注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制品，注射成型加工操作还可实现自动化。因此，该方法适应性强，生产效率高。是塑料制品加工的重要加工方式之一。

但是，对于薄壁塑料制品的生产注射成型就有很大的局限性，从注射成型的工作原理我们知道，熔融的塑料熔体从浇口经模腔充满到模腔的每一个部分，如果制品的壁厚很薄，也就是模腔的间隙很小，因为阻力和冷却的原因，则塑料熔体很难到达并充满整个模腔，同时塑料熔体本身的流动性不好，也会产生很大的阻力也很难到达并充满模腔，还会造成塑料熔体过热出现烧料现象，因此，注射成型只有在塑料材料本身的流动性非常好，稳定性非常好，且模具加热的情况下才能实现不太薄壁塑料制品的生产。

吹塑加工也称中空吹塑，是一种发展迅速的塑料加工方法。是指热塑性塑料原料经过加热和剪切熔融成为熔体，经过管胚模具成型为管状的熔体管坯，把熔体管胚置于对开模中，闭模后立即在熔体管胚内通入压缩空气，使熔体管胚吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。近几年来吹塑技术得到了广泛应用和发展，中空容器的体积可达数千升，有的生产已采用了计算机控制。适用于吹塑的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等。与注射成型相比，吹塑加工设备造价较低，适应性较强，可成型性能好、薄壁复杂形状的制品。

虽然吹塑加工可以加工热塑性塑料薄壁复杂形状的制品，但是制品仅限于封闭形状的容器类制品，无法进行非封闭开口制品的成型，而且模具只有凹模没有凸模，是靠在封闭的熔体管胚内通入压缩空气使熔体管胚吹胀而紧贴在凹模内壁上成型，压缩空气由于形成压力的原理和空气介质的可压缩性原因，无法形成足够大的成型压力，因此复杂形状的制品在尺寸变化和形状变化的过渡处无法形成清晰的棱角，也无法进行尺寸变化大的拉伸成型，因此，对于薄壁塑料制品的生产吹塑加工也存在很大的局限性。

吸塑成型是一种塑料真空成型的方法，它是把热塑性塑料板或片材沿着凹模周边非模腔部分进行固定，然后用辐射加热的方法对板材或片材进行加热，当板材和片材被加热到塑料软化温度后，对塑料板材或片材在模具型腔的中心位置进行吹气，使之在模具型腔内形成一个中空的凹陷，再用真空泵通过抽真空的方法将板材和模具之间的空气抽掉，借助真空泵的负压使板材或片材紧贴在模具上而冷却成型，最后借助吹入压缩空气或顶出机构使薄壁制品板胚从模具模腔中脱出，再经过裁切得到薄壁形状的制品。

吸塑加工本身就是对热塑性塑料薄板和片材进行复杂形状的加工，但是和吹塑加工一样，模具只有凹模没有凸模，是靠在封闭的塑料软化板胚或片材与模腔之间，用真空泵抽去塑料软化板胚或片材与模腔之间的空气，负压使板材或片材紧贴在模具上而冷却成型，真空负压由于形成压力的原理和空气介质的可稀释性原因，无法形成足够大的成型负压，因此塑料软化板胚或片材在尺寸变化和形状变化的过渡处无法形成清晰的复杂形状。因此，吸塑加工难于实现薄壁塑料制品的造型加工。

压制成型是将塑料、填充、碎屑或纤维预浸料等按照配方比例混合好，然后把混合料按照设定的重量置于阴模型腔内，合上阳模，借助压力和热量作用，使混合料熔化并充满型腔，在经过预定时间的保压后使其固化，冷却后脱模形成与型腔相同的制品。压制成型工艺适用于热固性塑料，如酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚酰亚胺、有机硅等，以及某些热塑性塑料制品的加工生产。压制成型工艺的主要优点有产品尺寸精度高、表面光洁、无需二次修饰等，能一次成型结构复杂的制品。压制成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，生产加工时间长，效率低，还有受压力机限制，压制成型加工适合于批量生产中小型复合材料制品。

对于薄壁复杂形状的制品，压制成型加工受到了很大的限制。首先，压制成型加工使用的材料大都是热固性塑料，热固性塑料制品硬而脆，缺乏韧性，尤其是薄壁结构设计，轻微的碰撞就出现了断裂。其次，在压制成型加工过程中，塑料混合料在模腔内几乎没有熔融的流动，薄壁狭小的模腔往往无法充满，无法成型复杂的形状。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法，本发明采用的材料是由热塑性塑料、木粉、填充料、导热材料和助剂等组成的复合材料，这种复合材料经过板材挤出机热传导和剪切形成熔体，熔体经过衣架式板材模具形成薄壁宽幅的熔体板胚，然后在薄壁宽幅的熔体板胚的基础上通过压力装置模压成型的。与注射成型相比，这种复合材料形成薄壁宽幅的熔体板胚，比这种复合材料的熔体从浇口经薄壁的模腔充满到模腔的每一个部分，要容易得多，也就是说这种新加工方法对材料的流动性、稳定性比注射成型要低，使得复合材料在薄壁宽幅复杂形状制品中实现了应用，复合材料的应用将大大降低薄壁宽幅制品的成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法，包括连续不间断循环进行的以下步骤：

a.将热塑性塑料50%、木粉15%、填充料15%、导热材料10%、助剂10%的重量组分，放入高速混合机中制成混合料；

b.将步骤a中的混合料放到造粒机制成颗粒;

c.将步骤b中的颗粒投放到板材挤出机经过热传导和剪切形成熔体;

d.将步骤c中的熔体经过板材模具形成熔体板胚；

e.将步骤d中熔融板坯经过压力装置上的模具压制成制品板胚；

f.将步骤e中的制品板坯通过板材牵引机牵引至裁切机裁切后分离，得到成品。

所述的新加工方法的材料配方中含有化学发泡剂，在热和剪切力的作用下，化学发泡剂会释放出大量的气体，气体因为熔体的弹性而形成了许多微小的闭孔气泡，这些闭孔的气泡形成了断面为蜂窝网状的结构，得到密度小、刚性好、强度大的轻质材料。

所述的新加工方法是薄壁熔体板胚在熔融状态下，由压力装置压力的作用成型，加上闭孔气泡向外膨胀与压力装置压力方向对冲，板胚在双重压力的作用下将充满模具的型腔，并迅速完成成型和冷却过程，把气泡封闭在熔体内，得到表面硬度高、尺寸精确、形状饱满、棱角分明的制品。

所述的新加工方法的薄壁熔体板胚以平板的方式覆盖模具的全部型腔，成型时熔体板胚只做小范围的流动和形状的校正，既得到制品所需的形状和尺寸，生产工艺流程简单，同时薄壁熔体板胚处于熔融状态，熔融状态下的熔体的拉伸比较大，又可以成型复杂形状的制品。

所述的新加工方法是材料在板材挤出机的剪切塑化作用下通过板材模具成型为薄壁熔体板胚，通过压力装置中冷却状态的模具直接成型，薄壁熔体板胚成型后能短时间完成热量转移，使得制品快速冷却定型下来，生产周期非常短，生产效率高。

新加工方法是薄壁熔体板胚在熔融状态下，由压力装置的压力直接作用于模压模具的凸模和凹模成型，薄壁熔融板胚将承受巨大的压力，再加上闭孔气泡向外膨胀与压力装置压力方向对冲，薄壁熔体板胚在双重压力的作用下将充满模具的型腔，并迅速完成成型和冷却过程。这与吹塑成型、吸塑成型不同，新加工方法的成型压力，是直接作用在模压模具凸模和凹模上的液压力，是刚性压力，而吹塑成型、吸塑成型加工只有阴模，没有阳模，是靠压缩空气和真空吸附成型，是柔性压力。新加工方法更易于得到表面硬度高、尺寸精确、形状饱满、棱角分明的制品。

新加工方法的使用的材料经过挤出机热传导和剪切得到了足够的塑化而形成熔体，熔体的粘度较小，易于流动和拉伸，并且以薄壁平板的方式覆盖在模具型腔上，成型时熔体只做小范围的流动和形状的校正，再施以不大的压力短时间内完成成型的过程，生产工艺流程简单，不像压制成型加工需要巨大的压力，设备模具也十分的复杂，同时成型时间非常长，通常是其他加工方法的十倍以上。

在新加工方法中，熔体板胚在板材牵引机的牵引下匀速单向向后移动，经过安装在压力装置上的模具和裁切机制成制品，制品与板胚边角分离后，继续在板材牵引机的牵引下匀速单向向后移动，压力成型装置返程回到指定位置，等待指令信号进行下一次的成型过程，从而实现薄壁制品的连续不间断地循环生产。就这一点而言，新加工方法对于薄壁宽幅塑料制品的生产，比注射成型、吹塑成型、吸塑成型和压制成型有更大的优势。

与现有技术相比，本发明是一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型的新加工方法，新加工方法是一种薄壁宽幅熔体在熔融状态下直接模压成型的新方法，实现了薄壁宽幅制品复杂形状的成型，而且制品表面硬度高、尺寸精确、形状饱满、棱角分明。新加工方法还实现了连续不间断的循环模压成型，生产工艺流程简单，生产周期短，生产效率高。新加工方法使用的是热塑性塑料、填充料、导热材料和助剂的复合体系，生产出来的制品除了能满足传统制品的使用要求外，还实现了价格廉价、质轻、密度小、刚性好、强度大，产品还具有防水、防霉、防虫、阻燃、抗氧化等功能。

附图说明

图1是本发明生产线结构示图；

图2是本发明工艺流程图。

附图标号说明：

1-高速混合机；11-螺旋上料器；2-造粒机；21-真空上料机；3-板材挤出机；4-板材模具；5-板材牵引机；6-压力装置；61-滑轮；62-导轨；63-液压缸；64-机座；65-上下升降台；66-凸模；67-凹模；7-裁切机；a-混合料；b-颗粒；c-制品板坯；d-制品。

具体实施方式

下面结合附图1-2和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本发明的制品中，其材料是由以下重量百分比组分构成的复合材料，热塑性塑料50%聚氯乙烯树脂、木粉15%、导热材料10%、填充料15%和助剂10%，其中热塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚苯乙烯聚酯、聚碳酸酯、尼龙等的一种或两种以上，本实施例采中热塑性塑料采用聚氯乙烯树脂，采用聚合度700的树脂粉，木粉选用100目以上的已做偶联处理的纯木粉，导热材料包括铝粉、铁粉、铜粉等金属单体或氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化硼等金属或非金属化学和，本实施例中导热材料选用400目的氧化铝，填充料选用400目的碳酸钙，助剂包括稳定剂、外润滑剂、内润滑剂、发泡调节剂、成核剂、防霉剂、抗氧化剂等。

首先，把以上的各组分按照配方比例，投放到500/1000L的高速混合/冷拌机1中，启动高速混合机1直至物料温度110℃，然后放料到冷拌机冷却至物料温度40℃，物料排出冷拌机得到混合料a，完成物料的混合和预塑化。

冷却到40℃的混合料a通过螺旋上料11器被送到双螺杆造粒机2的料斗上，混合料a经过计量加料器被送到双螺杆造粒机2的螺杆中，经过热交换和螺杆的剪切，混合料a熔融被螺杆输送和挤压经过造粒机2的造粒模具成为直径φ3.5mm胶条，胶条被旋转切刀切成φ3.5mmX3mm的颗粒b，颗粒b经过风送冷却储存。

常规的颗粒b在经过95℃热风干燥1小时后，通过真空上料机21被输送到单螺杆板材挤出机3中的料斗，颗粒b在重力作用下直接进入单螺杆板材挤出机3的螺杆，经过与螺杆和机筒的热交换和剪切，颗粒b中填充料含有的AC发泡剂会释放出大量的气体，熔融的颗粒b熔体经过500mm宽板材模具4成型为2mm发泡熔融板坯。

2mm发泡熔融板胚在滚筒式板材牵引机5的牵引作用下，匀速地由压力装置6的上下升降台65之间向滚筒式板材牵引机5的方向移动，压力装置6的上下工升降台65各安装了模压模具的凸模66和凹模67，压力装置6在接收到合模的控制命令后，模压模具的凹凸模在压力装置6的液压缸63压力作用下合拢，完成一次模压成型的过程，发泡熔融板胚被模压成制品板胚c，同时合拢的模压模具与发泡熔融板胚迅速完成热交换，使得发泡熔融板胚冷却定型为的制品板胚c，模压模具的凹凸模内部设有冷却装置，具体为循环的冷却水道，循环冷却水迅速把模压模具与发泡熔融板胚热交换的热量带走。

在模压成型的过程中，压力装置6的底部的设有同步移动装置，具体包括滑轮61、导轨62，所述滑轮61设置在机座64的底端，所述导轨62设置在压力装置6的下侧，所述压力装置6通过滑轮61套接在导轨62上，压力装置6随制品板胚c同步向板材牵引机方向运动，在完成制品板胚c的模压成型后，压力装置6的上下升降台65打开，成型后的制品板胚c脱模向板材牵引机5方向继续移动，压力装置6通过同步移动装置反向回到初始的工作位置，整个成型工作时间大约为15秒，然后等待接收指令进行下一轮的成型过程。

制品板坯c经过板材牵引机5，进入到裁切机7的上下工作平台之间的工作区域，裁切机7的上下工作平台之间装有刀模和垫板，裁切机7在接收到裁切指令时，裁切机7的上下工作平台在液压的作用下合拢,完成新型天花板c与边角料的裁切分离过程，得到制品d。裁切机7完成制品d的裁切后，裁切机7的上下工作平台分离，等待指令进行下一次的裁切过程。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法,其特征在于，包括连续不间断循环进行的以下步骤：

a.将热塑性塑料50%、木粉15%、填充料15%、导热材料10%、助剂10%的重量组分，放入高速混合机中制成混合料；

b.将步骤a中的混合料放到造粒机制成颗粒;

c.将步骤b中的颗粒投放到板材挤出机经过热传导和剪切形成熔体;

d.将步骤c中的熔体经过板材模具形成熔体板胚；

e.将步骤d中熔融板坯经过压力装置上的模具压制成制品板胚；

f.将步骤e中的制品板坯通过板材牵引机牵引至裁切机裁切后分离，得到成品。

2.根据权利要求1所述热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法,其特征在于，步骤e中制品板胚的压制和步骤f中制品板胚的裁切之间为分步进行或同步进行。

3.根据权利要求1所述热塑性塑料薄壁熔体连续直接模压成型方法,其特征在于，步骤e中的压力装置为液压压力装置或气动压力装置或机械压力装置。