在大約探討了塑料材料的基本物性,以下將做更深入的分析。下面所列之各表乃是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法制成試片所測(cè)得之?dāng)?shù)據(jù),與實(shí)際生產(chǎn)所制出的成品性質(zhì)仍有相當(dāng)大之差距,但做為不同等級(jí)材料性質(zhì)之比較已足矣。下表1-1為一般常見塑料機(jī)械性質(zhì)之比較。
表1-2則為塑料拉伸強(qiáng)度之范圍,表1-3為抗沖擊強(qiáng)度之范圍。
表1-4及表1-5,則為塑料之其它性質(zhì)。參考以上各表,即大約可知塑品用何種材料可達(dá)到其用途之所須性質(zhì)要求。
一般而言加了玻纖后,可增加拉伸力、減少拉伸量、抗磨耗力降低、撓曲力增高、熱變形溫度增加、熱膨脹降低及較不透明,而耐沖擊力則不一定。但是硬度(除非高填充)、電氣性質(zhì)、抗化學(xué)性及抗天候性則甚無影響。
表1-6則為一般材料之機(jī)械性質(zhì)之定性趨勢(shì)表。
若是依各種用途來分,所使用之塑料大概可列表如1-7所示。
1-2 塑料加工方式之選擇
塑料之加工方式五花八門,隨著材料及成品而有極大之差異。以下對(duì)一般常見的加工方式,作一番簡(jiǎn)介:
1. 射出成形(injection molding)
在所有之塑料加工成形方法上,射出成形最為被廣泛使用。其法為熱塑性塑料或熱固性塑料導(dǎo)入于射出成形機(jī)的加熱筒中,俟其完全熔融后,藉由柱塞或螺桿之壓力,產(chǎn)生熱能及摩擦熱能,將其注入于閉合模具之模穴中,固化后,再開啟模具取出成品。此種加工技術(shù)因材料、機(jī)械設(shè)計(jì)及制
品要求而衍生出其它之方法,如預(yù)嵌入金屬零件之插件成形、多色及混色的射出成形,結(jié)構(gòu)發(fā)泡的射出成形、氣體輔助射出成形(gas assisted injection molding)、共射出成形(coinjection)、射出中空成形及利用液態(tài)單體或液態(tài)預(yù)聚合物為原料之反應(yīng)射出成形(RIM)等方法。
2. 押出加工(extrusion)
將熱塑性材料于押出機(jī)中加熱、加壓,再用螺桿予以押出,押出品之?dāng)嗝嫘螤钜滥n^而定,可為棒狀、管狀、平版狀、異形狀等等。其它如吹膜押出、押出中空成形、壓延加工,押出涂裝及混煉切粒等皆在前半段應(yīng)用押出機(jī),現(xiàn)今流行的趨勢(shì)是共押出加工(coextrusion),制成多層高功能
的制品。
3. 壓縮成形(compression molding)
此為熱固性塑料成形法之一種,先將熱固性樹脂預(yù)熱后,置于開放的模穴內(nèi),閉模后施以熱及壓力,直至材料硬化為止。酚醛樹脂,美耐皿樹脂及尿素甲醛等樹脂常用此法成形,所制之成品為:家電制品外殼、零件、齒輪、家俱餐具等。
4. 中空成形(blow molding)
其法為先將熱塑性塑料由押出機(jī)之模頭押出,使成為薄管,此稱為型胚(parison),再閉合模具,吹氣而后成形。此法之應(yīng)用已愈來愈廣泛,如汽車業(yè),所用之材料也由傳統(tǒng)之PE、PP、PVC、PET等,走向高性能的工程塑料。其優(yōu)點(diǎn)為制造大形品方便及一次成形,缺點(diǎn)則為塑品之各部份肉厚
不易控制。
5. 回轉(zhuǎn)成形(rotational molding)
將常溫粉狀或液狀之成形材料注入于回轉(zhuǎn)模具中,利用加熱及離心力使樹脂均勻布滿于模壁面,冷卻后即可得中空之成形品。此法最適當(dāng)做大型物品之成形,缺點(diǎn)則為肉厚較難控制。
6. 吹膜押出(blown film estursion)
一般制造薄膜之方式有二:(a)T模法(T-die method)。
(b)環(huán)模法(ring-die method)。
(a) T模法為平膜押出,制成之薄膜厚度較環(huán)模法制造的來的均勻。由于引取方向之拉力較大,使得縱向強(qiáng)度較橫向強(qiáng)度大的多,故很多已用雙軸延伸的方法來制膜。
(b) 吹膜押出是采用環(huán)模法的操作方式,押出之熔膠經(jīng)環(huán)形模,用空氣吹成管膜,再予冷卻即成膠膜。聚烯烴類之塑料常以此法制造各種垃圾袋,收縮膜及食品包裝膜等。現(xiàn)在之高級(jí)包裝膜則為利用共押出之方法來制造多層膜。
7. 熱成形(thermoforming)
此法為將熱塑性塑料板加熱軟化后,用真空、空氣或套合之金屬予以加壓成形。其強(qiáng)度與塑板之厚度有關(guān),產(chǎn)生之制品須經(jīng)裁剪,多余的邊料再予以回收。
8. 押出涂裝與積層(extrusion coating & lamination)
其法為用押出機(jī)將熱塑性塑料熔化押出,經(jīng)過T形模頭后形成淋幕,然后涂布于連續(xù)移動(dòng)的板狀或膜狀基材上,常用于日用品及食品之包裝。
9. 轉(zhuǎn)移成形(transfer molding)
為用于熱固性塑料的成形法,塑料料先于加熱室(轉(zhuǎn)移室)內(nèi)加熱軟化,然后藉由轉(zhuǎn)移沖柱之高壓,迫使熔融材料穿過流道及澆口進(jìn)入模穴中進(jìn)行硬化反應(yīng)。此法非常適合于有金屬插件時(shí)之情形且成形品精密度比壓縮成形高者,但模具設(shè)計(jì)則較復(fù)雜且成品之機(jī)械強(qiáng)度較低。
10. 鑄塑成形(casting)
此法為將液狀樹脂配合硬化劑后,注入至開口之模具中,使其流至模具表面,在常壓下使其干燥完成聚合反應(yīng)的成形法;或者是將液狀樹脂涂布于移動(dòng)之皮帶上,或是在化學(xué)溶液中沉淀之,以獲得塑料薄膜的方法。
11. 輪輾涂裝(calender coating)
利用滾輪表面之熱,使熔融塑料涂布于布、皮或紙上的加工方法,PVC皮布是最常被輪輾加工之產(chǎn)品。
12. 粉末涂裝(powder coating)
此法是在被涂物上放置粉末,然后加熱使粉末熔融的連續(xù)涂布法,可分為下列三種方式:
(a) 焰噴法:將塑料粉末以丙烷或乙炔燃料氣之火焰噴射,再熔化附著于受質(zhì)體表面。
(b) 靜電涂裝:為利用靜電將塑料粉末附著于受質(zhì)體表面,再加熱使之熔解。
(c) 流動(dòng)浸漬涂裝:將塑料粉末在流動(dòng)床中浮動(dòng),再浸入加熱過的金屬物體,使熔著一層塑料覆膜。
一般我們常用之塑料粉末為PE、PP、PVC、Nylon及Epoxy等。
13. 發(fā)泡加工(foaming)
發(fā)泡材料為含有氣泡之材料,其假比重較實(shí)質(zhì)密度為低。依發(fā)泡法之分類有:常壓加熱法、加壓發(fā)泡法、押出發(fā)泡法、射出發(fā)泡法、二液混合法及二段發(fā)泡法等。
一般押出發(fā)泡法所用之模頭可分為T形模及環(huán)形模,后者常被用于聚苯乙烯發(fā)泡板,但如果是厚度大于5mm,則須使用T形模頭來發(fā)泡。常見之發(fā)泡材有PE、PP、PS、PVC、CPE、ABS及PC等。結(jié)構(gòu)發(fā)泡之設(shè)計(jì),在本書第六章會(huì)另做詳細(xì)說明。
14. 拉擠成形(pultrusion)
此加工方式是玻纖補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品產(chǎn)生的一種,藉由加熱模頭,連續(xù)式的拉出經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)及硬化的樹脂,而后成形。
其實(shí)一個(gè)最佳的塑料加工方式之選擇,主要之決定在于材料之種類、產(chǎn)品之外形,產(chǎn)量之多寡及最重要的成本效益。而往往一個(gè)同樣之產(chǎn)品,可經(jīng)由各種不同之加工方式而產(chǎn)生,如表1-8所示。
至于常用的塑料加工方法與所選擇的熱固性及熱塑性材料則可藉表1-9,做個(gè)比較參考。
若產(chǎn)品之形狀較為復(fù)雜及須要做內(nèi)部之加工,則加工方式之選擇可參考表1-10。至于各加工方式、成本及產(chǎn)率之關(guān)系,可參考表1-11。
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