塑料-加工方法

塑膠材料 加工方法

加工方法

一、壓力模製法（ Compression Molding ）

二、移轉模壓製法（ Transfer Molding ）

三、熱塑性塑膠注射模製法（ Injection Molding of Thermoplastics ）

四、熱硬性塑膠注射模製法（ Injection Molding of Thermosets ）

五、擠製法（ Extruding ）

六、旋轉模製法（ Rotational Molding ）

七、吹模製法（ Blow Molding ）

八、袋裝（ Potting ）與封裝（ Embedding ）

九、軟片及薄片的製造

十、加熱造形法（ Thermoforming ）

十一、加強塑膠（ Reinforced Plastics ）的製造

十二、夾層塑膠（ Laminated Plastics ）的製造

（一）壓力模製法 Compression Molding

壓力模製法的工作原理如圖所示，包括：

1. 先將金屬模加熱至適當溫度（由 120~ 205 ℃ ）。

2. 加入適當數量的塑膠原料。

3. 合模加壓（約 0.7~5.5Mpa ）使塑膠軟化隨模穴的形狀流動。

其中，所使用的原料可以是粒狀的塑膠，也可以是預壓成形的小塊。

此外，在操作上必須注意：

(1). 若原料為熱硬性塑膠，則因壓製過程是先塑化而後聚合，故加熱溫度必須予以嚴格控制，且注意保持內部溫度。

(2). 若原料為熱塑性塑膠，則必須等模子冷卻之後，始可自模中取出製品，因此，模子的加熱冷卻循環必須加快。

（二）移轉模壓製法 Transfer Molding

係將熱固性塑膠粉或預行壓製的小塊置於模子上方的加壓穴內，經加溫塑化後變成液體，在壓力下射入下方的模穴中。

優點：

1. 因原料大都為預行壓製，體積小且密實，因此，裝料及加熱時間短。

2. 原料為熱固性塑膠，一經聚合即不再軟化，可不必等到模子冷卻，即可脫模，節省整體工作時間。

3. 進入模穴的材料為液體或可塑性極高的近似液體，所需壓力不必太大。

4. 進入模穴的材料為液體或可塑性極高的近似液體，因此，可適用於複雜而不規則或切面變化甚大的工件。

缺點：

1. 原料為熱固性塑膠，一經聚合即不能再使用，所切除的澆口、進模道及其他剩餘材料均成廢品，不能重複使用。

2. 模子造價高。

（三）熱塑性塑膠注射模製法 Injection Molding of Thermoplastics

注射模製法的機器與壓鑄機甚為相似。圖示為塑膠注射機的示意圖，其注射模的工作程序為：

1. 顆粒狀的熱塑性材料先在加熱室中加熱塑化。

2. 施以壓力，將之注射入模穴。

3. 待凝固後，自模中頂射出模。

其中，兩個關鍵的因素為：注射時模內外的壓力與熔體塑膠的溫度。

模外的壓力來自柱塞，其目的是為了將塑膠壓到模內，並使原料能充滿模

內，而模內的壓力則源自加熱圓筒中，由柱塞產生，其目的是為了使塑膠

在冷卻時能維持其與模穴的尺寸關係，防止因凝固而縮小。至於溫度方面

，則視其所需要的黏性而定，溫度愈高，黏性愈低，流動性愈高，愈容易

充滿於模穴中的細微部位。

圖中，模子的構造與冷卻條件，可以控制冷卻速度，一般而言，冷卻速度愈高，塑膠硬化所需的時間愈短。此外，在加熱室部份，裝有一魚雷形擴散器（ Torpedo-LikeSpreader ）， 其目的在於使材料分佈成薄層，以能均勻而迅速地塑化。右圖為一塑膠射出成型機外觀照片。

（四）熱硬性塑膠注射模製法 Injection Molding of Thermosets

熱硬性塑膠製模機可以利用一般標準的熱塑性模機為基礎，改良噴射嘴，使其能在每一個注射程序中，具有加熱與冷卻循環的能力。

如圖所示的螺桿式注射模製法的過程，材料自漏斗中下落於螺筒內，受筒內加熱及摩擦生熱的作用而塑化，塑化後的材料受螺桿的推動前移，並聚集在前端，直到適當的數量，然後柱塞下降，螺桿停止旋轉並直接向前推進，使定量的材料進入移轉室，然後以液壓推動柱塞上升，使塑化的材料注射入模。

其中，塑膠在注射入模前，必須以循環水冷卻擠壓缸的頭端，以防止材料在此即進行聚合的化學變化，一旦入模後，則必須等到完全聚合後，才可以脫模。

（五）擠製法 Extruding

擠製法可適用於熱塑性塑膠（如各種纖維素衍生物、乙烯樹脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及尼龍等），以擠製成任何長度的簡單型材。此外，長條的管、桿、各種特殊斷面、電線導管與化學品輸送管等皆可用此法製造。

圖示為擠壓機的簡圖，其中，粒狀或粉狀的材料裝在上方的漏斗中，然後受螺旋的推動送到加熱室中，在塑化成濃厚而黏性大的流體，被迫自模中擠出，再利用空氣、水、或與激冷的金屬面相接觸，逐漸硬化，並置於輸送帶上隨同向前移動。

下圖所示為一覆蓋擠製法（ Extrusion Coating ），其係將熱塑性塑膠經過一個薄扁形模孔，落在其下方的板料上，當擠製品尚在柔軟狀態時，受到橡膠輥子的壓力，而與板片板料粘合，至於，不整齊的毛邊，則以隨後的輥子剪除，最後，再於壓力下捲繞成品。

（六）旋轉模製法 Rotational Molding

圖示為旋轉模製法的工作

原理，其是使用一種薄殼構造的模，圍繞在兩個互相垂直的軸旋轉，並利用離心力使塑化的塑膠在殼模內造形。模體本身則可裝置在一懸臂上，以便能使旋轉模分置在加熱爐與冷卻室中，作交互循環操作。旋轉模除了採用上述搖擺式的設計方式外，亦可將之置於一軌道上，分別在裝料、加熱、冷卻及卸件的各站循環工

作。

此法主要是用於熱塑性塑膠中空件的製造，而所使用的模可以是薄鋁鑄件，也可以是電積銅或板金，而模的尺寸必須精確，配合緊密，避免濕氣侵入，以防止製品扭曲或不平；至於旋轉模的旋轉速度，則視模的大小，塑化後材料的流動性，及製品厚薄要求等不同而異。

（七）吹模製法 Blow Molding

如圖所示，主要用於熱塑性塑膠中空薄壁容器的製造。其操作程序為：

1. 塑化材料先擠製成圓管形的胚料。

2. 快速送到分裂式的模內。

3. 模子閉合，管的兩端夾緊並切斷。

4. 壓縮空氣由擠製端吹入，使模內的管子脹大而與模壁相貼（模子必須留下通氣孔）。

5. 維持壓力並降溫。

6. 打開模子，取出製品。

圖示為一八站連續式用夾捏管子法吹製瓶子的機器，此法的製品有化妝品盒子、瓶子、沉浮子、汽車加熱器導管、液體清潔劑容器與熱水瓶等。

（八）袋裝（ Potting ）與封裝（ Embedding ）

將電氣或機械機件包裝入塑膠體或容器內，以資保護時所用的方法：

1. 袋裝：將零件置於模中，裝於塑膠體之內，以將該零件栽置於一定位置或利用塑膠作為絕緣體。

2. 封裝：將零件封於透明的塑膠內，以資保護或作為展覽用。

（九）軟片及薄片的製造

塑膠軟片與薄片的製造方法，依熱塑性塑膠的種類不同而異，而塑膠的選用，又與製品要求的性質有關，常用的方法有：滾壓法、擠製法、吹管擠製法（ Blow Tubular Extrusion ）、軟片鑄造法（ FilmCasting ）與板槽鑄造法（ Cell Casting ）。

1. 滾壓法

如圖所示，將塑膠粉料置於兩個輥子之間，經輥子軋壓後，熱塑性塑膠即形成薄片，其中，加入的材料包括樹脂、塑化劑、填充料及顏料等，而板片的厚度則與輥子間的間隙及最後一道輥子的拉伸程度有關。

軟片在最後捲繞前，須先經水冷輥子予以冷卻之。常用來製造聚乙烯、乙烯及醋酸纖維的軟片或薄片、乙烯塑膠地板與烤補輪胎的未熟化橡膠布。

2. 擠製法

如圖所示，將塑膠材料混合後，置於饋斗子之中，加熱至 315 ℃ 以下，用

螺旋輸送機加壓，送至擠壓模中，擠製完成後，塑膠底片表面鍍鉻，且用油或

水冷卻的輥子加以軋壓成形。其中，板厚係以阻塞桿及模口間隙的聯合作用來

控制。常用來製造聚丙烯、聚乙烯及聚苯乙烯板片。

3. 吹管擠製法 Blow Tubular Extrusion

塑膠先經一環形的擠製模，擠成直徑較大的薄管，同時吹入空氣使其膨脹，使直徑與圓管內徑相同，再用空氣冷卻之，然後用兩個輥子將其壓平，捲繞成軸。常用於塑膠袋、垃圾袋及塑膠紙等的製造。

4. 軟片鑄造法 Film Casting

將塑膠溶於溶劑之中，然後傾倒於極為光平且連續式的金屬上，使其能均勻分佈，經加熱去除溶劑，並熟化塑膠，再經過軋滾及冷卻步驟，即可捲繞成軸。

5. 板槽鑄造法 Cell Casting

用兩塊光平的玻璃板，並在其間墊入適當厚度的間隔墊條，形成一種薄板形的槽，中間注入經觸媒催化的單體液體塑膠，然後加熱至適當溫度使其完全熟化。常用於丙烯透明塑膠板的製造。

（十）加熱造形法 Thermoforming

先將熱塑性塑膠板加熱軟化，然後利用空氣壓力差或某種機械方法加壓，使其與模子的形狀相同；其中，加壓的方法有：

1. 空氣壓力差自由造形法（圖 A ）：利用兩面壓力的不同，令樹脂玻璃依表面張力的自然法規而成形，不需要陰模或陽模。

2. 真空反彈造形法（ Vacuum Snapback Forming ）（圖 B ）：樹脂玻璃經加熱並夾妥當後，在下方的真空室中抽取真空，平板樹脂即如圖中虛線所示的球面，裝上陽模後，減低下方的真空度，平板即逐漸彈回，最後完全貼於陽模之上，得到與陽模完全一樣的製品。

3. 模中抽空或正壓造形法（ Blowing Forming ）（圖 C ）：利用正壓力將平板樹脂壓於模內造形，此法可在模內塗上一層特殊的合成樹脂，以利滑動。

4. 覆蓋造形法（ Drape Forming ）：將樹脂玻璃夾持，加熱後在陽模壓緊抽拉，或將陽模壓向板上，平板即隨模的形狀而凹凸。

5. 由柱塞協助的真空或壓力造形法：先將平板加熱，而後封夾於模穴面上，再用略小於模穴的陽模壓入，使平板近乎貼於模穴的最深處，最後自底面用真空或上面加壓使其與模穴完全相符。

6. 配合模造形法（ Matched Mold Forming ）：先將樹脂玻璃加熱，再以普通板金的陰陽模壓製法造形。

（十一）加強塑膠（ Reinforced Plastics ）的製造

加強塑膠是用熱硬性塑膠及散亂或編織的纖維作成，其中，纖維就是塑膠的加強材料。除了玻璃纖維外，石棉、棉紗及合成纖維亦經常用來作為加強材料，而所使用的塑膠，則有多元脂樹脂、環氧材料、矽酮等。

加強塑膠的製造方法大抵可分成：

1. 敞開模（如圖示）：只使用一個模子，將玻璃纖維及塑膠混合體均勻佈置在模內，然後用真空或壓力袋以產生額外的壓力。此法可用來製造飛機零件、行李箱、大型容器等。

2. 閉合模：包含陽模及陰模，其間的間隙即為製品的厚度。模子常以金屬製造，表面光平，且模子可以加熱，生產速度頗快。常用於製造行李箱、頭盔、煙盤、機器殼子等。

除此之外，亦有：

(1). 將纖維玻璃及塑膠同時噴射在模子上，常用於製造大尺寸件，如船體等。

(2). 用線繩捲繞法，如圖示，其中，成股的線或繩通過液體樹脂，經飽和後，繞 ) 於圓軸形的模型上。

（十二）夾層塑膠（ Laminated Plastics ）的製造

所謂『夾層塑膠』係指利用紙張、纖維板、石棉板或木材薄片等板片材料，浸蘸或覆蓋塑膠，經加壓及加熱熟化而製成的板材。此種材料具有堅而強、耐衝擊、防水、耐熱且具有電氣用途上的各種優良性質。

夾層塑膠的製造（圖示）是先將樹脂溶於溶劑之中成為液體，令成捲的紙張、木片或纖維板通過此溶液，以吸取飽和的樹脂液，然後利用壓擠輥子擠去多餘的樹脂，經烘乾，並切成適當的長度，即成為夾層塑膠的層料。

此後，再依最後製品厚度的需要，將若干層料疊置起來，置於兩個光面金屬板之間，予以加壓加熱，熟化後即成為堅硬的板材，稱之為夾層塑膠。若為管子的製造，則是將浸滿樹脂的薄板捲繞在鋼軸上，或直接置於管子模中，加壓加熱。

夾層塑膠可依板狀材料的不同，區分成：

1. 紙基夾層塑膠：用於電氣製品。

2. 纖維基夾層塑膠：用於製造高應力製品。

3. 帆布基夾層塑膠：用於製造齒輪（運轉聲音小）。

4. 木材基夾層塑膠。

5. 安全玻璃。

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