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吸塑工艺技术

2021-04-17

吸塑工艺技术重庆吸塑包装


真空吸塑成形技术是塑料包装中最常用的成型方法之一,它是一种以热塑性塑料片材为成型对象的成型技术。虽然吸塑工艺在20世纪初已经开发出来,但还是在60年代大力应用于工业生产上。经过不断的开发与变化,目前真空吸塑工艺已实现高度自动化、机械化,通过对吸塑设备不断改良,提高了吸塑机的温度控制及传送方式的技术难题,解决了高拉伸及高精度吸塑制品的工艺技术,包括解决不了不同塑料材料以及厚片材料的加工工艺问题。下面就简单介绍一下吸塑工艺及其相关技术。




吸塑成型原理及设备


首先来介绍一下吸塑成型技术的原理,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面上,经过冷却定型,并切边修整后完成吸塑制品的过程,如图1。




在加工过程中,塑料片加热后,然后快速将其与模具间空气抽走,造成真空状态,形成压力差,这样塑料片就贴服在模具的成型面上,如图2。




然后将塑料片冷却定型后,经过裁切修整成为需要的单 个制品。


在了解吸塑的基本原理后,进一步需要了解的就是吸塑 设备及具体工艺。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:(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,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。这三种设备,各有其优缺点,需根据产品的特性对机器进行选择。




同时吸塑成型机还根据成型步法分为两类:(1)一步法成型机,是把塑料片加热、吸塑成型、模切加工融为一体,生产效率高,适用于质量要求不高的吸塑制品;(2)两步法成型机,是把塑料片加热、吸塑成型工序与模切加工分开处理,适用于品质要求较高的吸塑产品,如图4。




吸塑成型技术


要制作出一个品质优良的吸塑制品,需要特别关注到两点:一是吸塑成型模具,二是加工工艺要求。下面就分别介绍这两点。


首先,介绍吸塑模具。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、铜模、五金模等,分别如图5-图7。




对于凸模成型,制件的内尺寸是很精确的,因为它是与真空吸塑成型工具相接的一面。相反,对于凹模成型,制品的外尺寸是很精确的,因为其外部与真空吸塑成型模具相接触如下图8。




凹模生产的制品不与模腔壁贴合的一面质量较好,最薄部位在模腔侧面与底面的交界处,而且随模腔深度的增大制品底部转角处的壁就变得更薄,因此在加工较深的产品时,要有相应较大的开口面积。凸模生产的制品壁厚的最大部位在凸模的顶部,而最薄部位在凸模侧面与底面的交界区,该部位也是最后成型的部位,制品侧面常会出现牵伸和冷却的条纹,造成条纹的原因在于片材各部分贴合模面的时候,先与模面接触的部分先被模具冷却并产生条纹,而在后继的相关过程中,被牵伸到模腔的侧面。这种条纹通常在接近模面顶部的侧面处最高处,会影响吸塑制品的外观。


凸模生产时要注意如下情况:(如下图9)


(1)在使用高的直角模具进行加工时,特别是当模具高度较高的时候,容易产生拉线皱褶;


(2)在角落处容易产生冷却条纹;


(3)在凸缘处壁厚不均匀;


(4)由于侧壁斜度不够而使脱模困难。




凹模生产时要注意:(如下图10)


(1)边缘厚度的均匀性;


(2)比较薄的角隅部位要小心注意不要穿孔。




其次,在重点介绍一下吸塑加工工艺过程中需要注意的几个要点。


(1)脱模斜度


为了能够顺利脱模,模具侧面必须具有一定的倾斜度。在脱模方向上,模具侧面的倾角被称为脱模斜度。脱模斜度应该取得尽可能大,脱模斜度越大,脱模越快,成型周期越短,而且在脱模的过程中制品变形的可能性小,脱模斜度一般大于1度,如图11所示。当然也有企业经过多年的研发,已经突破了0度脱模的吸塑技术难题,为吸塑制品的应用开拓了一条全新的方向。




(2)宽高比


模具宽度与深度的比值通常称为宽高比。一般来说,因为凸模可以对片材有拖拽和预拉伸的作用,所以用凸模成型时的高度可以略微小些,但也不能小于1。用凹模成型时的宽高比通常不小于1.4。如图12所示,图中L是长,B是宽,H是高,D是圆柱直径。








(3)成型面积与产品面积


成型面积指的是夹持框内部的长宽面积范围;产品面积 指的是成型过程中发生牵引拉伸的面积,它主要依赖于吸塑制 品的规格大小。在加热过程中,需要对拉伸部分进行加热,其 拉伸的范围较大,对于加热量较少的非产品面积,拉伸量也较 少。需注意加热不均匀,也会造成在成型冷却后收缩不均匀 而使吸塑制品变形的问题。如图13,图中L*B 为成型面积, L1*B1为产品面积。




(4)排气面、排气孔、排气槽


在真空吸塑成型加工过程中,为了除去塑料材料与模具 之间所存留的气体,模具必须是能排气的或有足够的排气孔或 排气槽;这可以使空气通过抽气装置(或转移)快速的除去。 因此在吸塑过程中,需要保证吸塑设备的真空系统能保持足够 的真空量,以保证塑料片加热软化后,能有足够的真空吸力是 塑料片能够完全贴服在模具表面上;另一方面,需要对排气 孔、排气槽等通道系统保持通畅状态,避免因异物堵塞导致真 空度减低,造成吸塑成型不到位。


(5)吸塑成型的收缩变形


在吸塑生产过程中,会经常出现产品收缩变形的情况, 针对不同的情况需要进行特别处理。在经过加热成型后,冷却 阶段通过模具定型和保持真空量,可以使吸塑产品的尺寸不会 发生太大的变化,但是脱模后由于温度的变化,尺寸会发生一 定的收缩变形,而且会随着时间的增大收缩变形会更大。成型 24小时后,收缩情况基本稳定,这时测量的尺寸较为精确。


案例分析


目前行业比较常用的吸塑材料主要以PET 、PS、PP及 PCR循环再生材料为主,在高端吸塑包装中,也会常用到植 绒或植布塑料片,也会用到一部分的ABS和PC材料。在一些 特殊行业,也会使用防静电塑料片、镀金镀银塑料片等。随 着对环保问题的日益重视,可生物降解的塑料片,如聚乳酸 (PLA)塑料片也已加入到吸塑材料的行列中,并在环保事业 上发挥着重要的作用。


塑料片的加工厚度可由0.3~3.0毫米不等。尤其是PET制 品,其高透明性、高均匀性、高抗冲性、高精准性得到改善, 同时攻克了吸塑0度脱模的技术难题,拓宽了吸塑工艺的应用 领域。在材料耐高温、耐低温性能的开发上,已经解决了在高 温和低温环境中吸塑托盘保持不变形、不塌陷、不脆裂的技术 瓶颈,能满足各种极端天气下的包装保护要求。


案例一:吸塑包装盒


本设计通过吸塑成型的方式制作包装外盒,能大幅度提 高生产效率,适合大规模工业化生产;采用单一材料,利于分 类回收;表面通过新颖的浮雕设计,立体地表现图案与文字; 对包装绿色化拓展了一个全新的思路,并为外盒制作提供了一 种新的生产工艺。如组图14所示图。




案例二:高拉伸吸塑托盘


这是一家国际化妆品牌的美容套装的吸塑托盘,吸塑高度达到100毫米,穴位数量较多,而且深浅不一,需要在清晰 展示产品的同时,也能起到很好的保护作用。如图15所示。




因此如图制作一个多层台阶的设计,便于产品不同层次 的摆放要求。高透明性的材料,除了可清晰展示产品外,更能 凸显产品的外观并吸引消费者的眼球,激发消费者的消费欲 望;吸塑的高均匀性,能用较薄的材料起到较强的支撑保护作 用;成型的高精准性,使各个尺寸的精度更高,能使产品更易 于固定和拿取,同时也避免损伤产品外观。


案例三:耐高温吸塑托盘


这是一家国内知名的终端品牌的产品内托,根据客户 的耐温要求,对PET材料进行了配方的改进,改性后的PET材 料在高温环境下,吸塑托盘仍然不会变形或软塌,能经受高温 运输的考验。同时,经过对结构的巧妙设计,能使用较薄的塑 料片,制作出能承受较重产品的吸塑托盘。如组图16所示。




吸塑工艺作为一种非常成熟的热成型技术已经达到广泛 的应用,在使用过程中其优势是模具加工成本低,制作时间 短;生产效率高,单位时间产量高;没有废气、废水、废物排 放,符合环保要求;能做成各种异形包装和透明包装,解决纸 包装的不足;适合机械化、自动化包装,节省人力。

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