正文 第三節 熱成型機及模具設計(2 / 3)

真空成型塑件收縮量大約有50%是塑件從模具中取出時立即產生的,25%是取出後在室溫下保持1h內產生的,其餘是經24h存放後產生的。一般而言凹模真空成型的塑件收縮率比凸模真空成型的要大,因為用凸模成型時凸模有阻止收縮的作用。收縮率可按表9-3-2選取。成型收縮率與工藝條件間關係很大,片材成型溫度越低則收縮率越大,但過高的成型溫度收縮率也會增加。每種材料都有其最佳成型溫度範圍,在此區間收縮率最小,如PVC為120~130℃,ABS為90~150℃等。

由於數據缺乏,設計時要準確地確定收縮率是困難的,當製品精度要求高、批量大時,最好先製作一簡易模具,通過成型試驗實測出收縮率再進行模具設計。

(3)型麵粗糙度設計真空成型模具需保持一定的粗糙度,因為真空成型時壓差不大,模具表麵的粗糙痕跡不會直接印在製品上,而粗糙的表麵使排氣孔之間的氣體能沿模麵與料片之間的間隙進入排氣孔,而在氣推脫模時該間隙又有利於氣體均布和製品脫出,因此將模具的型麵加工達Ra0.8μm後,通常都要進行噴砂處理或麻紋化。但對於高光亮度的透明製品的型麵需進行拋光處理。

(4)邊緣密封設計為了達到良好的成型效果,需在抽真空時保持高的真空度,為此需避免空氣從片材的周邊漏入片材與型麵之間,因此片材的夾持裝置或片材的邊緣需設置橡膠密封墊,而且還要維持一定的接觸壓應力才能保持良好的密封作用。

(5)加熱與冷卻片材加熱可采用片材直接與熱板接觸加熱和片材與熱源保持一定距離的輻射對流加熱。加熱可在片材的單麵進行,也可雙麵同時加熱。厚度大於2mm的片材為了加熱均勻,提高加熱效率,應采用雙麵同時加熱,加工厚度大於2mm的PP、PE板和大於6mm的ABS、PVC板時應將板材堆放在烘箱內先進行預熱,然後再加熱,以提高成型速度。

選用紅外線輻射加熱,單麵加熱時加熱器應放在片材下方,利用熱空氣上升對流提高加熱效率,雙麵加熱時下方熱源的溫度應比上方低,取下方熱源功率為上方的60%~80%。還應注意下方輻射加熱器與片材間應保持足夠距離,同時還要精確控製片材軟化後的下垂距離,以免片材接觸下方高溫加熱器而造成意外。

遠紅外輻射加熱器能發出5.6~1000μm的電磁波,許多塑料在此波長範圍內具有很好的吸收帶,如ABS、PVC、PMMA等其加熱效率會很高,它不僅能縮短加熱時間、節約能源,而且對料片有較好的穿透作用,使片材受熱均勻,內外溫差小。同時遠紅外線與高頻微波感應加熱相比,前者設備投資費用低、占地麵積小,對人體和環境都沒有危害,可節電30%~50%,因此應用較廣。

常用遠紅外加熱器有電熱棒、電熱板、陶瓷石英電熱器、紅外燈及表麵塗有SiC的遠紅外加熱板。

吸塑成型時製品緊貼在模壁上,為提高生產效率必須加快冷卻。小型製品多用風冷,大型製品在型壁內設冷卻水通道,模溫不宜過低,以免在製品上產生冷斑。視塑料種類不同模溫可控製在50~60℃。為使表麵溫度均勻,冷卻水孔應距型腔表麵10mm以上。小型模具水孔直徑取8~10mm,大型模具可達12mm以上。除了用鑽孔法加工外,鑄鋁模具也可在鑄造時預埋紫銅管或其他冷卻水管。

2.壓縮空氣熱成型模具

(1)排氣孔和吹氣孔的設計壓縮空氣成型模具型腔孔的位置和排布與真空成型模具的型腔基本相同,真空成型模具的抽氣孔在這裏作為排氣孔使用,排氣孔要盡快地將型腔內空氣排盡,但若孔徑太大將在製品上留下明顯的痕跡,因此孔徑與真空成型一樣,采用φ0.5~1.0mm的排氣孔。厚片和在成型溫度下流動性較差的片可采用較大的孔,但一般不會超過片厚的1/3~1/2。同樣可將排氣孔遠離型麵的一段直徑加大,而隻保留5mm左右的小直徑段,這樣可大大降低排氣的阻力。此外也可采用等寬的窄縫來代替小孔進行排氣。壓縮空氣熱成型模具還必須有吹氣孔,吹氣孔直徑可大一些,應使氣流均勻分布,而不宜集中吹在片材的某一點上,以免造成溫度不均和受力差異。