塑料片材吸塑成型技术

王如明 王克俭

（北京化工大学机电工程学院）

1 前言

真空吸塑热成型工艺，早在20世纪初在欧美国家已为人所知，但应用于工业生产还只是 60年代以后的事，到80年代才有较大的发展，但近几年它已发展成包装领域包装材料的重要加工包装方法之一[1]。

真空吸塑工艺广泛地应用于电脑台、音箱板、橱柜、复合门和办公家具制造中，并大量应用于汽车内饰件的加工制造。这种工艺最大的特点是不需要再喷涂油漆或涂料，是一种免漆工艺。此外它还可以包覆凹凸槽、曲面边、镂空雕刻件，是其他工艺不能比拟的。由于其具有模具制造方便、模具制造费用低、设备投资少、模具制造周期短、产品规格适应性强、成型工艺好、废品率低、成型表面质量好、生产效率高等优点，现已成为塑料类薄壳制品成型的首选加工工艺[2]。工程经济性是真空吸塑成型的主要优点。

在国外，真空吸塑热成型是一种应用领域相当广阔的成型工艺，经过不断的开发和改进，目前已达到了自动化、智能一体化的生产工艺，实现了全流水线自动生产的系统成型工艺。我国在吸塑模具制造技术上与国外还存在很大差距，国产模具制造精度较低、制造周期长、寿命短、性能较差[3]。

2 吸塑成型工艺介绍

2.1 吸塑工艺原理

吸塑成型也称真空吸塑成型，是将塑料片材或板材加热到粘弹性状态，再通过真空吸引、与模具表面贴合，冷却后获得所需要形状的成型方法[4]，其工艺原理如图1所示：

图1 真空吸塑原理示意图[4]

2.2 吸塑成型主要工艺步骤

吸塑成型技术也叫真空吸塑成型工艺。它是一种热成型加工方法，利用热塑性塑料片材，制造开口塑料壳体制品的一种方法，是将塑料片材裁成一定尺寸加热软化后，借助片材两面的气压差和机械压力，使其变形后敷贴在特定的模具轮廓而上，经过冷却定型，并切边修整后完成吸塑制品的过程[5]。具体吸塑工艺流程图如图2所示：

图2 吸塑工艺流程图

2.3 吸塑成型设备和模具

根据吸塑成型加压方式的不同，主流的吸塑设备主要分为下列三类[6]：(1)真空负压吸塑机，主要通过负压抽真空的方式，使塑料片贴合在模具上；(2)正压吸塑机，通过空压机在塑料片正面加大气压，使软化的塑料片贴合在模具上；(3)正负压吸塑机，则是通过加压和抽真空的方式，在塑料片两边形成强大的压力差，使软化塑料片成型的方式。

真空吸塑成型机，又叫热塑成型,其设备组成分为七部分[7]：①夹紧装置。②加热装置。③真空装置。④压缩空气装置。⑤冷却装置。⑥脱模装置。⑦控制装置。

吸塑模具对于吸塑制品的优劣起到非常重要的作用，吸塑模具可分为凸模、凹模与凹凸模三种。模具的材质也可根据产品设计和使用条件的不同，分为石膏模和胶模、刀模和冲孔模、电镀铜模、电木模、铝合金模、热合模、高频模具[8]。

不同于其它工艺，吸塑成型只需要单边模具。在成型过程中，由于板材首先接触模具的部位不同，产品受拉伸的情况也有所不同，图3展示了两种模具形式对应的产品厚/薄部位。由于模具上要开吸气孔，一般紧贴模具的产品一侧较为粗糙，而另一面则很光滑。在实际生产时，需要根据产品外观、性能的具体需求，来选择合适的模具方案[9]。

图3 吸塑凸/凹模对比[9]

凹模成型过程如图4所示，图4(a)将加热后的板材与模具形成一个密闭的环境，图4(b)抽真空泵开始工作，将模腔中的空气抽出，使得模腔内形成一个负压的环境，板材模具表面进行贴合，保持压差一段时间，使得板材完全成型，如 4(c)所示；再经过冷却定型处理之后，通过真空孔对制品进行反向吹气，结合脱模工具，完成成型制品的脱模过程，如图4(d)所示；最后对吸塑制品进行切边处理，从而得到成品[10]。

图4凹模成型[10]

凸模成型过程如图5所示，图5(a)板材加热后移走加热器，模具向上运动与夹紧框接触形成一个密闭的环境，图5(b)抽真空泵将模腔中的空气抽出，板材模具表面进行贴合，保压使板材完全成型，图 5(c)再经过冷却定型处理之后，通过真空孔对制品进行反向吹气，结合脱模工具，完成成型制品的脱模过程，如图5(d)所示；最后对吸塑制品进行切边处理，从而得到成品。

图5 凸模成型[10]

2.4 真空吸塑产品的质量控制

真空吸塑产品产生质量问题原因有多方面，如产品设计，材料选用和加工工艺等都有可能影响到产品的质量，所以必须从工件装饰线型设计、材料选择、工件毛坯处理、喷胶及复塑工艺等几个方面综合处理才能得到高质量的产品[11]。

表1 真空吸塑产品常见质量缺陷及产生原因[11]

3 结语

在塑料制品加工工艺中，吸塑工艺作为一种比较成熟的热成型技术已经得到了广泛的应用，生产成本较低，包装技术比较简单，制作时间短，生产效率高，适合自动化包装，节省人力，未来发展将会越来越好。