产品设计工艺知多少——浸渍成型

浸塑成型是工业产品中常见的一种成型工艺，大部分产品设计师在考虑产品成型中，会忽略浸塑成型的工艺。这种成型方式在一些情况下，可以避免拔模问题，在医疗、健身、工具、一次性产品领域都有广阔的使用空间。大家好奇的避孕套，就是利用乳胶浸塑工艺进行生产的。

这种低成本生产热塑性产品的方法被用来生产柔性和半刚性材料的几何形中空材和板材。作为一种涂覆方法，该工艺可以在金属零件上形成厚而明亮的绝缘层和保护层。

今天赫兹工业设计小编给诸位介绍一下塑料成型中的浸渍成型工艺：

工艺简介

20世纪40年代，浸渍成型和浸涂工艺就已经被用于商业应用。我们的日常生活中有许多电气、汽车和手工工具都采用了该工艺。即使如此，它仍然是许多人不熟悉的工艺。

浸渍成型使用范围广且成本低。柔性材料可以形成中空型材和大凹角，并且所有材料都可以形成板材型材。通过更换脱模剂，可以很容易将它转化成涂覆工艺。聚氯乙烯（PVC）涂层常用于电子设备、金属工具和手柄。

它通常只使用一个压入式阳模，从而使成本降至最低。与热成型一样，不与模具接触的一面是平滑的，并可避免分割线、飞边或划痕。

典型应用

浸渍成型广泛应用于工业领域，包括汽车、矿业、船舶、医疗、航空航天等。由于PVC具有很高的电绝缘性能，大约60％的浸渍成型用于电气绝缘套。

浸涂工艺可以用在工具和把手、游乐设备、户外用具、线架（例如电冰箱和洗碗机中的线架）和电气外壳上。

相关工艺

浸渍成型与热成型和注塑成型所生产的零件具有相似的几何形状。热成型和浸渍成型的主要区别在于浸渍成型用于生产柔性零件，尤其是小批量生产零件，成型成本较低。另一个优点是可将柔性材料模制成空心型材和具有较大弯曲角度的零件。

塑料涂层方法包括浸涂和粉末喷涂。浸涂用在对舒适性和灵活性有要求的应用上，如把手

加工质量

浸渍成型和涂层工艺生产的零件表面光滑无缝。单一的压入式阳模使之没有分模线、飞边等或其他相关的缺陷。外表面（与零件不接触的一面）常常带有光泽，也可以是亚光或泡沫状。

零件与模具接触的一面很精确，压纹细节和纹理将准确地呈现在这个面上。可以在模制后反转零件，以使纹理在外面。

由于材料是液态的，在凝结过程中，它会像涂料一样流挂下来。因此，零件底部的壁厚会稍微比顶部的厚。为了避免这个问题，可将模具在浸渍后倒转，这也减少了在模制件底部形成的滴漏。

浸渍操作的速度和模具的温度会影响模制零件的质量。如果模具温度高，浸入速度慢，会出现蠕变线。另一方面，如果浸入速度太快，则会有气泡形成。原型制造对计算最佳浸入速度和工具温度至关重要。

设计机遇

该工艺的一个主要优点是模具成本非常低。因为没有给模具加压，所以磨损很小，因此模具可以被重复使用进行原型和实际生产。可以将多种模具安装在一起同时浸渍，以大幅缩短周期。通常，该模具是机加工铝或铸铝，并且它是一种压入式阳模，对机器来说，比阴模更容易加工。

壁厚取决于两个因素：模具温度和浸渍时间（停留时间）。在合理的范围内，高温和长时间浸渍会产生厚壁部分。壁厚通常在1～5mm之间。

可以浸渍两次，以产生两层材料。这样做的优点是可产生双色和不同的硬度。除了明显的美学优势，双浸可以提供功能优势，如电绝缘，双浸可耐磨损，避免材料变薄。

有许多鲜艳的颜色可供选择，零件可制成亮光、亚光或像泡沫似的饰面。PVC也有透明、金属、荧光和半透明可供选择。

技术说明

浸渍成型工艺

浸渍成型工艺由预热、浸渍和烘烤组成。自动化和连续生产速度很快，这3个阶段同时进行，因为同时处理多个批次。

首先对工具进行清洁和预热。烘箱温度设置为300～400℃。预热时间长短取决于模具质量，通常为5～20分钟，一般模具由铸造或机加工的铝制成，也有的使用钢和黄铜。

热浸金属模具涂有稀释的有机硅溶液，用于浸渍成型，底涂底层涂料用于作浸涂。模具现在温度介于80℃和110℃之间，位于盛放液态塑料PVC容器的上方。

容器上升，将模具浸没到填充线。接触时，塑料溶胶在模具表面上形成聚合PVC。壁厚迅速增大，在60秒内达到2.5mm。PVC在60℃聚合，厚度增大，聚合速度减慢。一旦PVC聚合，它不能回到液体状态，因此不能直接回收。

液态聚合物的停留时间通常为20～60秒。为了增大壁厚，模具加热时间更长，或使用钢材，以便在更长时间里保持更高温度。

将凝胶部分从塑料溶胶中取出并置于烘箱中以充分固化。有时倒置成型件，以便液体滴落返回，有时也不需要这么做。固化烤箱温度设定为120-240℃，具体温度取决于零件质量和壁厚。保持材料的温度和柔韧性，使其更容易取出，特别是如果它有严重的凹角问题。通过把它放在水浴中冷却去除凹角，将它的温度降到处理温度，然后用压缩空气分离零件。约24小时PVC完全固化。

设计注意事项

此工艺仅适用于单一模具的成PVC材料会失去某些特征，如尖角。这将产生可变的壁厚，这是突出的细节会带来的问题，因为这样就不能有足够的材料覆在它们的表面。

模具设计受到液体材料性质的影响。塑性PVC黏性很强，与热金属接触时会凝胶化。因此，平面、底切和孔，如果没有经过仔细设计，就会产生气泡。气泡会阻止进入的材料与热金属模具接触，导致凹陷甚至孔洞中材料未充分凝胶化。相反，气泡可能被故意设计以产生孔，否则这些孔需要进行二次冲孔操作。

为了避免气泡，建议在与液体聚1合物表面平行的面上设计介于5°和15°之间的起模角。还建议划定界限以促进塑料的流动。这类似于砂型铸造，需要起模角度和圆角来避免熔融金属中的气泡。这意味着它可以被砂型铸造，那么很有可能也会浸渍模具。

适用材料   

用于浸渍成型和涂覆的最常用材料是PVC。其他材料，包括尼龙、用，但仅用于专业领域。很多添加剂被用来提高材料阻燃性能、耐化学性、抗紫外线稳定性和耐热性，并降低食品毒性。增塑剂用量的多少取决于希望得到什么样的硬度，它可以达到肖氏硬度A30～100，其中30非常软，100为半刚性。

加工成本

模具成本很低，周期短，多个模具同时生产可以大幅缩短周期。劳动力成本适中。

环境影响

PVC是最适合浸渍工艺的材料，因此被用于绝大多数的浸渍成型和涂层产品。近年来，由于二噁英在生产和焚烧过程中会释放出有害的有机化合物，PVC对环境的有害程度一直在被调查中。

由于反应过程是单向的，所以胶凝材料不能在浸渍成型中重复使用。可以将其研磨并用于其他应用。