材料課件塑料的一次成型

塑料的一次成型★<一次成型>：塑料原材→粘流態(tài)→流動→成型→定型（冷卻<熱塑>、交聯(lián)固化<熱固>）→后處理

★<二次成型>：一次成型產(chǎn)品（片、管等）→高彈態(tài)→→成型→→定型、后處理★

一次成型工藝：①擠出（extrusion）；②注射（injection）；③模壓（molding）；④壓延（calendering）；⑤鑄塑（casting）；⑥傳遞模（transfermolding）；⑦模壓燒結(jié)（moldedsintering）；⑧泡沫塑料（foamplastic）Δ外力Δ1擠出成型（擠塑、擠壓、模塑）★定義：借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱融化的塑料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法?！锓N類：連續(xù)—螺桿擠出；

間歇—柱塞擠出。

★

適用范圍：

原材料：熱塑性、熱固性（較少）

產(chǎn)品：管材、片材、線纜包覆等。1.1連續(xù)法擠塑的工藝過程及主要設(shè)備★擠出過程：擠壓→→熔化→→強行通過口?！玫揭欢ㄐ螤畹闹破贰?/p>

（1）工藝及設(shè)備*工藝過程：原材料準(zhǔn)備和干燥→→擠出成型→→定型→→牽引→→后處理*主要設(shè)備：擠出機

定徑套牽引機

切割機冷卻系統(tǒng)

卷取裝置等Δ擠壓（2）擠出機*基本結(jié)構(gòu)：傳動裝置、加料裝置、料筒、螺桿、機頭與口模。A.螺桿：→→經(jīng)過濾網(wǎng)到機頭加料段（75%固態(tài)）、壓縮段（固/液共存區(qū)）、均化段*選擇螺桿應(yīng)注意幾個特征參數(shù)：直徑（D）、長徑比（L/D）、壓縮比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等。

①直徑（D）：D↑，加工能力↑。擠出機生產(chǎn)率∝D2，D通常為45~150mm；但L/D過大，物料可能發(fā)生熱降解，螺桿也可能因自重而彎曲，功耗增大；L過小則塑化不良。L/D通常為18~25；②長徑比（L<工作部分有效長度>/D）：L/D↑，改善物料溫度分布，有利于混合及塑化，生產(chǎn)能力↑；④螺旋角（φ，螺紋與螺桿橫斷面的夾角）：φ↑，生產(chǎn)能力↑，對塑料的剪切作用和擠壓力↓。通常φ=10~30o，若用等距螺桿，螺距=直徑，則φ=17o41’；⑤螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，傳熱效率↑，混合及塑化效率↑，生產(chǎn)率↓。故熱敏性塑料（如PVC）宜用深螺槽，而熔體粘度低且熱穩(wěn)定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用淺螺槽。③壓縮比（螺桿加料段第一個螺槽與均化段最后一個螺槽的容積比）：壓縮比↑，塑料受到的擠壓作用↑；B.機頭與口模：濾網(wǎng)、多孔板、分流器、模芯、口模和機頸等?！镒饔茫簷C頭將處于旋轉(zhuǎn)運動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運動，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并導(dǎo)入口模?？谀＝o予塑料熔體所需的形狀?！锝M成：1.2擠出成型原理（1）固體輸送（主要發(fā)生在加料段）

*依靠力：

壓力流動拖曳流動*W.H.Darnell等認(rèn)為，料筒與螺桿間的固體離子連續(xù)整齊地排列著，并塞滿了螺槽，形成“彈性固體”。受力情況：Fs—

螺桿對固體塞的摩擦力，推力；Fb—

料筒對固體塞的摩擦力，阻力。

Fbz—Fb在Z軸方向上的分力。流動的的基本本條件件：Fbz>FsQ=V·vaQ—單位位時間間內(nèi)固固體物物料的的流動動體積積；va—物料料前進(jìn)進(jìn)速度度；V—螺槽槽截面面積。。當(dāng)Fbz=Fs=0時，物物料不不發(fā)生生任何何移動動；Fbz<Fs，螺桿桿帶動動物料料轉(zhuǎn)動動而不不移動動。其中：：N—螺桿桿轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)，Φ—展開開后的的螺線線角，，Φ+θθ=90o，l—螺桿桿轉(zhuǎn)動動一周周物料料移動動距離離的軸軸向投投影。。，故，∴，故故N↑↑，D↑，，h↑↑，Q↑（2）熔化化過程程①整整個熔熔化過過程：：②一一個螺螺槽中中固體體物料料的熔熔化過過程：：固體物物料充充滿螺螺槽→→→→→形形成成熔膜膜→→→→→→→→→→→→→→→→→螺螺紋紋刮下下熔體體進(jìn)入入熔池池→→因因熔熔池中中的熔熔體擠擠壓而而使固固體床床形變變，徑徑向加加厚，，固體體進(jìn)入入熔膜膜以補補充熔熔體流流入熔熔池→→→→不不斷往往復(fù)逐逐漸熔熔化。。（δ——螺桿桿與料料筒間間隙））熱傳導(dǎo)導(dǎo)當(dāng)熔膜膜厚度度>δ（3））均化化段——熔熔體體輸送送：設(shè)：Q1——送料料速率率；Q2——壓縮縮段熔熔化速速率；；Q3—均均化段段擠出出速率率。當(dāng)Q1≥≥Q2≥≥Q3，均均化段段為控控制區(qū)區(qū)，操操作平平穩(wěn)；；若Q1<Q2<Q3，，供料料不足足。★流流態(tài)：：①正正流（（QD）；②②逆逆流（（機頭頭、口口模的的反壓壓引起起的反反壓流流動，，QP）；③③橫橫流（（環(huán)流流，QT）；④④漏漏流（（QL）A.若若熔熔體為為牛頓頓型：：Q—擠擠出及及生產(chǎn)產(chǎn)率（（cm3/sec））；D—螺螺桿直直徑（（cm）；；N——螺桿桿轉(zhuǎn)速速（round/sec）；；h——均化化段螺螺槽深深度（（cm）；；ф——旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角（（o）；e—螺螺紋斜斜棱寬寬度（（cm）；；ΔP—均均化段段料流流壓力力降（（kg/cm2）；δδ—螺螺桿與與料筒筒間隙隙（cm））；ηη—塑塑料熔熔體粘粘度（（kg·sec/cm2）；L—均均化段段長度度（cm））。Q=QD-（QP+QL）其其中，，，，*一一般QL值不大大，實實際計計算時時常略略去。。若令，，，，用機頭頭壓力力P代代替ΔΔP，，則有有：Q=AN-B(P/ηη)→螺桿桿特征征曲線線。對對某一一特定定螺桿桿，A、B為常常數(shù)。。B.若若熔體體為非非牛頓頓型：：則式中，K—流流動常數(shù)，m—常數(shù)。。（4）螺桿和和機頭的特征征曲線與擠出出機生產(chǎn)率之之間的關(guān)系①螺桿特征征曲線牛頓型熔體Q=AN-ΔP(B/η)非牛頓型熔體體Q=AN-B’K(ΔP)m→→Q~ΔP在一定的的N下繪出曲曲線。②機頭特征征曲線牛頓型熔體Q=K(ΔP/η)非牛頓型熔體體Q=K’K(ΔP)m對圓管→→對不同同的D有不同同的Q~ΔP曲線。如圖：∴N↑，Q↑；D↑，，Q↑。1.3擠出出成型工藝與與過程（自學(xué)學(xué)）*工藝過程：原原材料準(zhǔn)備和和干燥→→擠出成型→→定型→→→牽引引→→后后處理針對課本P124/式6-5討論θθ角、φ角與與Q的關(guān)系。?？词欠衲艿玫贸稣n本上的的結(jié)論，并解解釋理由。作業(yè)：2注射成成型2.1注射射成型的含義義：注射成型就是是將塑料(一一般為粒料)在注射成型型機的料筒內(nèi)內(nèi)加熱熔化，，當(dāng)呈流動狀狀態(tài)時，在柱柱塞或螺桿加加壓下熔融塑塑料被壓縮并并向前移動，，進(jìn)而通過料料筒前端的噴噴嘴以很快速速度注入溫度度較低的閉合合模具內(nèi)，經(jīng)經(jīng)過一定時間間冷卻定型后后，開啟模具具即得制品。。這種成型方法法是—種間歇歇操作過程。。2.2注塑塑機的基本結(jié)結(jié)構(gòu)及工作原原理（1）注塑機機的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)注射系統(tǒng)：塑化、注射。。（包括：加料料裝置、料筒筒、螺桿（分分流梭和柱塞塞）、噴嘴））鎖模系統(tǒng)：注射時，保證證模具閉合；；取制品時，，保證模具打打開。模具具：給制品一定的的形狀和尺寸寸。（包括：主流流道、分流道道、澆口、型型腔、排氣孔孔（槽）、導(dǎo)導(dǎo)向零件、脫脫模裝置、抽抽芯機構(gòu)、加加熱或冷卻系系統(tǒng)）臥式柱塞式注注塑機分流梭噴嘴臥式螺桿式注注塑機鎖模系統(tǒng)模具具★注意：①分流梭———在螺桿注注射機中是沒沒有的；②螺桿：注注塑螺桿與擠擠出螺桿的區(qū)區(qū)別。③螺桿和柱柱塞的雙重功功能：i）推推擠——活塞塞；ii）擠擠壓塑化。（2）工作原原理塑化——充?！骸鋮s——脫模2.3影響注塑的因因素*注塑核心心：塑化的好好不好？又無無均勻充滿模模具的型腔？？有否充分冷冷卻？*相應(yīng)的影影響因素：a.料溫：：料筒末端溫度度：Tf（Tm）~Td之間；b.注射壓壓力：c.注射周周期和注射速速度：快速注射與慢慢速注射e.模具溫溫度：d.保壓時時間：3壓制成型型層壓成型：以以片狀材料作作填料，通過過壓制成型得得到層壓材料料的成型方法法。模壓成型：又又稱壓縮模塑塑；即將粉狀狀、粒狀、碎碎屑狀或纖維維狀的塑料放放入加熱的陰陰模模槽中，，合上陽模后后加熱使其熔熔化，并在壓壓力作用下使使物料充滿模模腔，形成與與模腔形狀一一樣的模制品品，再經(jīng)加熱熱(使其進(jìn)一一步發(fā)生交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)而固化化)或冷卻〔〔對熱塑性塑塑料應(yīng)冷卻使使其硬化〕，，脫模后即得得制品。（主要用于熱熱固性材料及及大型制件））壓機結(jié)構(gòu)（1）模壓成成型工藝：加料→合合模→加加熱熔化→→加壓充模?！袒四Ｄ！筇幪幚?物態(tài)：固固態(tài)→熔熔化態(tài)→固固態(tài)（2）模壓成成型的工藝特特性和影響因因素：*特點：加加壓預(yù)成型→→熔化→→加壓充充?！坦袒尚?影響因素素：①溫度——T↑，，交聯(lián)反應(yīng)速速度↑，固化化時間↓，模模壓周期↓。。▲溫度過高高的缺點：a.固化太快快易充模不足足；b.易引引起物料分解解變色；c.外層固化較較內(nèi)層快，內(nèi)內(nèi)層揮發(fā)份難難以排除。模壓成型工藝藝（3）層壓成成型工藝②模壓壓力力——P↑，，物料流動性性↑，制品密密度↑，收縮縮率↓，性能能↑?！珘毫^過大，則模具具壽命↓，設(shè)設(shè)備功耗↑。。③模壓時間間——模壓時時間短，則物物料固化不完完全(欠熟)，制品物理理機械性能差差，外觀無光光澤，脫模后后易變形；模模壓時間過長長，則會使塑塑料“過熟””，成型周期期↑，生產(chǎn)率率↓，功耗↑↑，制品收縮縮率↑，性能能↓。*工藝過程程：填料浸膠膠→浸膠膠材料干燥→→壓制成成型4壓延成型型（主要用于熱熱塑性非晶態(tài)態(tài)塑料）（1）壓延成成型的含義：：將已經(jīng)塑化的的接近粘流溫溫度的熱塑性性塑料通過一一系列相向旋旋轉(zhuǎn)著的水平平輥筒間隙，，使物料承受受擠壓和延展展作用，成為為具有一定厚厚度、寬度與與表面光潔度度的薄片狀制制品。（2）壓延設(shè)設(shè)備：壓延機（主要要結(jié)構(gòu)：機體體、輥筒（有有加熱冷卻功功能）、輥筒筒軸承、輥距距調(diào)整裝置、、檔料裝置、、切邊裝置、、傳動系統(tǒng)、、安全裝置和和加熱冷卻裝裝置等。）壓延機輥筒排排列（3）壓延工工藝過程：（供料階段））（壓延階段））捏合→塑化→供料→壓延→牽引→刻花→冷卻定型→輸送→切割、卷?、偃嗽旄锏牡纳a(chǎn)人造革就是以以布(或紙)為基材，在在其上復(fù)以聚聚氯乙烯糊的的一種復(fù)合材材料。刮涂法：將聚聚氯乙烯糊涂涂于布(或紙紙)上。不屬屬于壓延技術(shù)術(shù)。壓延法：壓延法：通過過輥壓方式將將熔態(tài)聚氯乙乙烯復(fù)合于布布(或紙)上上。擦膠法：上、、中、下三輥輥轉(zhuǎn)速比=1:(1.3~1.5):1貼膠法：上、、中、下三輥輥轉(zhuǎn)速比=1：1：1擦膠法原理圖圖②軟質(zhì)聚氯氯乙烯薄膜的的生產(chǎn)混合→預(yù)預(yù)塑化→塑塑化→壓壓延→冷冷卻→卷卷取5其它成型型方法（1）鑄塑成成型*分類：靜靜態(tài)鑄塑、嵌嵌鑄、離心鑄鑄塑、流涎成成膜、搪塑和和滾塑等。*工藝流程程：配制澆鑄鑄液→過過濾及除泡→→澆鑄→→聚合→→后處理理和后加工*優(yōu)缺點：：優(yōu)點：設(shè)備較簡單，，成型時不需需加壓，對制制品的尺寸限限制較少，制制品的內(nèi)應(yīng)力力低，質(zhì)量良良好；缺點：成型周期較長長，制品的尺尺寸準(zhǔn)確性較較差等。①靜態(tài)鑄塑塑（澆鑄）：：用液狀單體、、部分聚合或或縮聚的漿狀狀物、以及聚聚合物與單體體的溶液等，，將其與催化化劑(有時為為引發(fā)劑)促促進(jìn)劑或固化化劑一起倒在在模腔中，使使其完成聚合合或縮聚反應(yīng)應(yīng)，從而得到到與模具型腔腔相似的制品品。*工藝流程程：原料配制制與處理→→澆鑄入模模→硬化或或固化→制制品后處理理*常用原料料：聚甲基丙丙烯酸甲酯、、聚苯乙烯、、堿催化聚己己內(nèi)酰胺、有有機硅樹脂、、酚醛樹脂、、環(huán)氧樹脂、、不飽和聚酯酯、聚胺酯等等。*典型產(chǎn)品品：有機玻璃璃。②嵌鑄:又稱封入成型型。即在澆鑄鑄的模型內(nèi)放放入一預(yù)先經(jīng)經(jīng)過處理的樣樣品（或零件件），然后將將準(zhǔn)備好的澆澆鑄原料傾入入摸中，在一一定的條件下下硬化（或固固化）后，樣樣品（或零件件）便包嵌在在塑料中。*常用原料料：透明性好好的丙烯酸酯酯類塑料及有有機硅、不飽飽和聚酯、環(huán)環(huán)氧樹脂等。。③離心澆鑄鑄：將塑料原料澆澆鑄入高速旋旋轉(zhuǎn)的模具或或容器中，在在離心力的作作用下，使其其充滿回轉(zhuǎn)體體型的模具或或容器，再使使其硬化定型型而得的制品品。*與普通澆澆鑄成型的區(qū)區(qū)別：模具要要求轉(zhuǎn)動。優(yōu)優(yōu)點：宜于生生產(chǎn)薄壁或厚厚壁的大型制制品，精度更更高，后加工工量少；缺點點：設(shè)備較復(fù)復(fù)雜。*常用原料料：熱穩(wěn)定性性較好的熱塑塑性塑料如聚聚酰胺、聚烯烯烴等。*典型產(chǎn)品品：圓柱形或或近似圓柱形形的制品，如如大型管材、、軸套、墊圈圈、滑輪、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、齒輪等等。④流涎成成膜：將熱塑性塑塑料與溶劑劑等配成一一定粘度的的膠液，然然后以一定定速度流布布在連續(xù)回回轉(zhuǎn)的基材材（一般為為無接縫的的不銹鋼帶帶）上，通通過加熱排排除溶劑成成膜的成型型方法。*產(chǎn)品：：流涎薄膜膜。薄膜的的寬度取決決于鋼帶的的寬度，長長度可以是是連續(xù)的，，厚度取決決于膠液的的濃度和鋼鋼帶的運動動速度等。。*優(yōu)缺點點：優(yōu)點：薄膜厚度小小（可達(dá)5—10微微米）且厚厚薄均勻、、不易帶入入機械雜質(zhì)質(zhì)、透明度度高，內(nèi)應(yīng)應(yīng)力小，光光學(xué)性能好好；缺點：生產(chǎn)速度慢慢，需耗用用大量溶劑劑，設(shè)備昂昂貴、成本本較高。（2）模壓壓燒結(jié)成型型*主要用用于聚四氟氟乙烯和超超高分子量量聚乙烯等等樹脂的成成型。（原料特點點：粘流溫溫度過高，，甚至超過過分解溫度度。）①定義：：模壓燒結(jié)法法是將粉末末狀的聚四四氟乙烯等等原料冷模模壓成密實實的各種形形狀的預(yù)成成型品（錠錠料），然然后將預(yù)成成型品加熱熱到高于其其結(jié)晶熔點點以上的溫溫度，使樹樹脂顆?；セハ嗳劢Y(jié)，，形成一密密實的連續(xù)續(xù)整體，最最后冷至室室溫即得產(chǎn)產(chǎn)品。②工藝流流程：選擇樹脂→→搗碎碎過篩→→加料預(yù)預(yù)成型→→燒結(jié)→→冷卻卻→成成品檢驗和和后處理（3）傳遞遞模塑①定義：：又稱傳遞成成型或注壓壓成型。是是將熱固性性塑料置一一加料室內(nèi)內(nèi)加熱熔化化后，借助助于壓力使使塑料熔體體通過鑄口口進(jìn)入模腔腔成型的一一種作業(yè)。。②分類：：活板式（最最常用）、、罐式、柱柱塞式。③工藝流流程：固體原材料料熔化→→加壓流流動（注模模）→固固化成型④優(yōu)缺點點：優(yōu)點：可生產(chǎn)外形形復(fù)雜，薄薄壁或壁厚厚變化很大大、帶有精精細(xì)嵌件等等的制品，，并能提高高制品的精精度，縮短短成型周期期。且成型型溫度較低低；缺點：成型壓力較較高，模具具結(jié)構(gòu)較復(fù)復(fù)雜，成型型浪費較大大；且工藝藝條件嚴(yán)格格，操作技技術(shù)要求高高。（4）泡沫沫塑料的成成型*泡沫塑塑料是以氣氣體物質(zhì)為為分散相以以固體樹脂脂為分散介介質(zhì)所組成成的分散體體；它是一一類帶有許許多氣孔的的塑料制品品。*泡沫塑塑料的分類類：i）按按照氣孔的的結(jié)構(gòu)不同同開孔（孔與與孔是相通通的）閉孔（各個個氣孔互不不相通）ii）而按按成品硬度度：軟質(zhì)、硬質(zhì)質(zhì)和半硬質(zhì)質(zhì)*主要原原料：熱塑塑性或熱固固性塑料均均可。主要要有聚氯乙乙烯、聚乙乙烯、聚苯苯乙烯、聚聚胺脂、脲脲醛樹脂等等。*發(fā)泡方方法：機械械法、物理理法、化學(xué)學(xué)法。①機械械法：用強烈的攪攪拌將空氣氣卷入樹脂脂液中，先先使其成為為均勻的泡泡沫物，而而后再通過過物理或化