第五章 热成型(thermoforming)之产品设计

发布日期:[09-01-25 21:42:15] 浏览人次:[]

5-1 概 论

热成形就是将热塑性板片加热至其软化点,藉抽真空、空气压力、重力及机械力使之成形于母模或公模内,再冷却、脱模、修剪而成。此加工方式通常亦称真空成形(vacuum forming),因为最常用的方式是抽真空而使塑板与模面贴合来成形。一般而言,热成形可分类如下:

(a) 直接真空成形(凹模成形):常用母模如图5-1所示。

(b) 包模真空成形(drape vacuum forming):将热塑性板片夹于活动之框架上预热后,框架下降使板片覆盖于阳模四周,然后于阳模侧真空吸引成形。

(c) 模塞助压成形(plug assist forming):模穴部份固定不动,以公模塞下压使之预成形,再抽真空吸引成形的方法(图5-2)。

(d) 模塞助压反拉伸成形(plug assist reverse draw forming):模塞于下压前充气使受热板片些微膨胀,至定位时再抽真空吸引成形(图5-3)。此法可避免成形品产生擦痕,极适用于成形宽且深的塑品。

(e) 真空迫回成形(vacuum snap-back forming):先下抽真空使塑板片成凹状,再强力的往上抽真空,使板片与公模紧紧的贴合。此法可使肉厚之分布较均匀及使冷痕缺陷减到最少。

(f) 滑动环成形(slip-ring forming):用一可松动的夹具使成形时有容许的塑料慢慢往内滑行,以取代直接的拉引。此法可使肉厚较匀称。

(g) 对模热成形(matched-mold forming):将热塑性板片加热软化后,再以上下两模对合加压而成形(图5-4)。此法可得较精确的成品尺寸及光滑表面。模具通常须用金属,成本较高。

(h) 其它之热成形:如利用空气压力,通常为反方向的预成形,再正方向的成形,可制得均匀肉厚且深度较深的产品。

热成形最适宜制造薄肉厚且浅深度的塑品,最常见的是用于消费性的包装品。其它如公交车、飞机内部的嵌板,电冰箱的衬套、广告板、小舟、事务机之外壳、搬运箱、轮廓地图、电视机后嵌板、门板及家具镶板等。在包装上的应用包含食物、化妆品之容器,糖果盘、可丢弃杯、盛蛋包装等等,不胜枚举。

热成形之板材可从小到如邮票般大小,做到3m×9m(10×30ft)之大,厚度亦可从0.001英吋到0.5英吋或更厚。但成形品如太小就要考虑到成本问题,用射出成形反而会较合乎经济效益。其它要注意之限制如肉厚细化在拉引处或靠近拉引处最明显;成品之机构不可似其它成形法之成品如此复杂变化;尺寸精确度较其仍成形法为差。

热成形最大的好处是加工工具低帘,因为只须半个模具;且因为是低压成形,所以模具可用热石膏、木材、聚脂类、环氧树脂及其它非金属材料制造。这使得热成形常被用于试产品(prototype)及少量生产品的制造。当须大量的制造热成形品时,最好用铸铝模或钢模,以免模具须经常更新。基本上,热成形还是较适宜中小量的生产。然而,在包装之应用上:饮料杯及类似的食物容器可利用多模穴的热成形每分钟生产200到300个。虽然修剪、装饰及充填的费用增加了,但其高产率的事实使得此项投资仍属值得。

高容积的非包装热成形塑品通常不用多模穴,而且所用板材极厚,生产同期极长,如浴缸或小舟,其成形时间可能须要5到10分钟,但仍比玻纤补强的聚脂涂布方法快的多了。

5-2 材料之考虑

在适切的加工技术上,几乎所有的热塑性塑料皆可以热成形,其中PS及其它高熔融黏度材料又特别适用。另外,HIPS因为可被拉伸超其原长度之100倍以上,所以也极适宜用热成形加工。PS不仅价格便宜且可为透明,故常应用于包装方面;类似系列的材料如ABS也极容易成形且应用广泛。

PP虽然成本低帘且成品性质颇佳,但由于较PS须较高的成形温度且温度的控制须较严格,故用于热成形之比例较其它加工成形为少。发泡之PS,由于其绝热性及有限度之拉伸力,所以较普通PS板片难成形。Nylon 6则拥

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