短玻璃纤维增强PP板材成型方法分析综述
塑料制品的成型是指将各种形态(粉末状、颗粒状、棒状等)的塑料原材料配合适量的添加剂,在特定的温度和压力下制成所需形状及尺寸的制品的工艺过程。目前,塑料板材的成型方法主要有挤出成型、注射成型、浇铸成型、压制成型等。
1.1挤出成型
挤出成型又称挤塑、压出、挤压成型,是塑料成型加工中最早出现的成型方法之一,也是目前高聚物加工领域中运用最广泛、最多的方法之一,目前用于挤出的塑料,其产品约占总量的1/3以上,为诸成型方法之首。
挤出成型具有生产率高、适应性强、塑化能力强、操作简单、用途广泛等特点,其基本工作原理是将颗粒状或粉末状物料通过挤出机料斗连续加入到机筒中,借助螺杆的挤压、推动作用,使熔融的物料以黏流态在压力推动下强制、连续地通过口模,形成与口模相似、具有恒定断面的连续型材(如薄膜、单丝、异型材、板材),再经过冷却定型、牵引切割,得到改性聚合物材料或产品。
挤出成型工艺适应性很广,几乎可用于所有高分子材料的加工,特别是在塑料产品成型加工方面应用最多,造粒及塑料改性是挤出成型工艺的重大用途之一。
1.2注射成型
注射成型方法适用于部分热固性塑料和全部热塑性塑料,是目前塑料加工中普遍采用的方法之一。其优点是产品精度高,成型周期短,能耗小,形状可以由简到繁,产品尺寸准确,具有极高的经济效益。
注射成型将颗粒状或粉末状的热塑性塑料从注射机的料斗送入机筒内,物料在料筒内加热熔化后借助螺杆或柱塞加压,将熔体注入温度降低的闭合模内,经过冷却或热固化后,开模得到制品。
热塑性复合材料的注射成型主要发生物理变化。增强粒料在注射机的料筒内加热熔融至黏流态,在高压下迅速注入预先闭合的模具型腔内,转变为成型物后经过一段时间冷却,使物料在保持模腔形状的情况下恢复到玻璃态,然后脱模取出制品。
1.3浇铸成型
浇铸成型又称为铸塑,是将准备好的浇铸原料注入模具中,经聚合固化定型成制品的成型方法。浇铸方法主要有离心浇铸、静态铸塑、流延铸塑、嵌铸、滚塑等。用于浇铸的成型物料也从树脂的单体和预聚体扩展到树脂的溶液、分散体和熔体。
各种浇铸方法在成型时都只施加很低的压力或不施加压力,故对模具和成型设备的强度要求不高,此外大部分物料可以直接灌入模腔而不经加热塑化,因此所用设备的结构也较为简单。由于成型设备结构简单以及成型压力低,使得生产中对制品尺寸限制较小,特别适合大型塑料产品的成型,所得产品的内应力都比较低。因而近年来在生产产量上增长较快,缺点是成型周期长、所得制品的强度都比较低。
1.4压制成型
压制成型是一种较为古老的成型方法,成型技术已经相当成熟,广泛应用于橡胶制品和热固性塑料的加工。压制成型是依靠外压和热的作用,实现物料一次造型的成型技术。根据成型设备及工艺的特点、成型物料的性状,压制成型可分为层压成型和模压成型两大类,前者包括复合材料的高压和低压压制成型,后者包括热固性塑料的模压成型(即压缩模塑)、橡胶的模压成型(即模型硫化)和增强复合材料的模压成型。
表2.11塑料板材成型方法的选择
成型方法
塑料种类
制品厚度/mm
优缺点
挤出成型
热塑性塑料
0.02~20
设备简单、成本低
层压法
热固性塑料
1.0~50
光洁度好、设备庞大价贵
压延法
PVC
0.09~0.8
产量大、厚薄均匀性好
浇注法
PMMA
1.0~200
透明度高、劳动强度大
经过几种成型方法的比较,本论文采用挤出成型法生产短玻璃纤维增强聚丙烯板材,选用双螺杆挤出机生产短玻璃纤维增强聚丙烯粒料,后通过单螺杆挤出机将粒料加工成板材。