二次成型資料

第七章塑料的二次成型二次成型是指在確定條件下將塑料一次成型所得的型材通過再次加工成型為制品的方法。目前二次成型技術(shù)主要包括：中空吹塑成型、拉幅薄膜成型、熱成型等。成型對(duì)象成型溫度形變一次成型粉料、粒料Tf或Tm以上粘流態(tài)流動(dòng)或塑性形變二次成型熱塑性塑料的型材Tf或Tm以下類橡膠狀粘彈形變第一節(jié)二次成型的粘彈性原理一、聚合物的物理狀態(tài)類橡膠態(tài)下聚合物表現(xiàn)出粘性和彈性，要產(chǎn)生不行逆形變必需有較大外力作用。無定形聚合物在Tg～Tf呈類橡膠狀；部分結(jié)晶聚合物在Tm旁邊有類橡膠狀。二、聚合物的粘彈性形變Tg比室溫高得多的無定形聚合物的二次成型過程是：先在Tg~Tf范圍內(nèi)加熱，使之產(chǎn)生形變并成型為確定形態(tài)，然后將其置于接近室溫下冷卻，使其形變凍結(jié)并固定其形態(tài)。部分結(jié)晶聚合物的二次成型在接近熔點(diǎn)Tm下進(jìn)行，形變狀況與無定形聚合物一樣，但冷卻定型有本質(zhì)的區(qū)分。分子鏈因結(jié)晶被固定，不行能產(chǎn)生彈性回復(fù)。三、成型條件的影響1.成型溫度以聚合物能產(chǎn)生形變且伸長率最大的溫度為宜。一般無定形熱塑性塑料的最宜成型溫度比其Tg略高。如硬聚氯乙烯(Tg=83℃)的最宜成型溫度為92~94℃。2.凍結(jié)溫度（模溫）凍結(jié)溫度↓，可回復(fù)形變↓，有效形變↑所以凍結(jié)溫度低于Tg最好。相同凍結(jié)溫度下，成型溫度高有更高的殘余形變。但伸長率在Tg以上某溫度達(dá)最大值。3.成型速度完成確定形變所需時(shí)間或在某確定時(shí)間內(nèi)的形變率。Tg以下成型速度慢，伸長率高；Tg以上成型速度快，伸長率高。其次節(jié)中空吹塑成型

含義：借助氣體壓力使閉合在模具型腔中的處于類橡膠態(tài)的型坯吹脹成為中空制品的二次成型技術(shù)。最常用于中空成型的熱塑性塑料品種有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；生產(chǎn)的吹塑制品主要是用作各種液狀貨品的包裝容器，如各種瓶、壺、桶等。一、成型工藝注坯吹塑熱坯吹塑擠坯吹塑冷坯吹塑1.擠出吹塑工藝過程：擠出管坯→合?！腿雺嚎s空氣，吹脹型坯→保壓、冷卻定型后脫模優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，型坯溫度勻整，熔接縫少，吹塑制品強(qiáng)度較高；設(shè)備簡潔，投資少，對(duì)中空容器的形態(tài)、大小和壁厚允許范圍較大，適用性廣，故在當(dāng)前中空制品的總產(chǎn)量中，占有確定優(yōu)勢(shì)。2.注射吹塑

注射型坯包復(fù)在一根金屬管上，管的一端通入壓縮空氣，另一端的管壁上開有微孔。(1)無拉伸注坯吹塑成型過程：注射型坯→開啟注射?！鸁嵝团饕迫氪邓苣?nèi)→合模→吹入壓縮空氣→定型、脫模優(yōu)點(diǎn)：壁厚勻整，不需后加工；制品無接縫，廢料少；對(duì)塑料品種的適應(yīng)范圍較寬。缺點(diǎn)：需注塑和吹塑兩套模具，故設(shè)備投資較大；成型周期較長；型坯內(nèi)應(yīng)力較大，易開裂，生產(chǎn)容器的形態(tài)和尺寸受限。(2)注射－拉伸－吹塑型坯被橫向吹脹前受到軸向拉伸，所得制品具有大分子雙軸取向結(jié)構(gòu)。工藝過程：注射型坯冷卻→加熱到拉伸溫度→轉(zhuǎn)入拉伸吹脹模內(nèi)優(yōu)點(diǎn)：注拉吹制品的透亮度、沖擊強(qiáng)度、表面硬度和剛度都能有較大的提高，制造同樣容量的中空制品，注坯拉伸吹塑可以比無拉伸注坯吹塑的制品壁更薄，因而可節(jié)約成型物料50％左右。二、工藝過程的影響因素1.型坯溫度型坯溫度對(duì)其形態(tài)穩(wěn)定性的影響通常從兩個(gè)方面表現(xiàn)出來：一是熔體粘度對(duì)溫度的依靠性，T↑η↓，變形量↑。二是離模膨脹效應(yīng)，T↓長度收縮和壁厚增大現(xiàn)象↑，表面質(zhì)量↓。一般型坯溫度限制在材料的Tg~Tf(m)之間，并偏向Tf(m)一側(cè)。2.吹氣壓力和充氣速度壓縮空氣的作用：吹脹、施壓、冷卻。吹氣壓力一般在0.2～0.7MPa，粘度低、易變形、厚壁、小容積→低壓力。充氣速度（空氣容積流率）大，可以縮短吹脹時(shí)間，有利于取得勻整厚度和較好的表而質(zhì)量。但充氣速度過大，會(huì)造成型坯內(nèi)陷，氣流拖斷。3.吹脹比是制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹脹的倍數(shù)。吹脹比↑節(jié)約材料，但壁厚↓，吹脹成型困難，強(qiáng)度和剛度↓。一般吹脹比為2～4倍。4.模和順冷卻時(shí)間依據(jù)塑料的種類來確定，Tg或Tf高者，允許接受較高的模溫。模溫過低過早冷卻，吹脹困難，制品的輪廓和花紋會(huì)變得很不清晰。模溫過高冷卻時(shí)間長，生產(chǎn)周期增加，脫模易變形。冷卻時(shí)間一般占成型周期的1/3~2/3，防止未經(jīng)充分冷卻即脫模引起猛烈的彈性回復(fù)。還受到塑料品種、制品形態(tài)和壁厚等的影響。第三節(jié)熱成型含義：將熱塑性塑料片材加熱至高彈態(tài)，接受適當(dāng)?shù)哪＞呋驃A具，在壓力作用下使其貼近模具的型面，經(jīng)過冷卻獲的制品的一種成型方法。熱成型主要用來生產(chǎn)薄殼制品，面積可以很大，但深度有確定的限制。片材可用擠壓、壓延和流涎等方法來制造優(yōu)點(diǎn)是成型壓力較低，對(duì)模具要求低，工藝較簡潔，生產(chǎn)率高，設(shè)備投資少，能制造面積較大的制品。缺點(diǎn)是原料須經(jīng)過一次成型，故成本較高，制品的后加工較多。一、熱成型的基本方法1.差壓成型產(chǎn)生壓差有兩種方法真空成型壓力成型工藝過程：特點(diǎn)：①制品結(jié)構(gòu)顯明，與模具面貼合一面的光滑度較高；②與模具面貼合時(shí)間愈后的部位，其厚度愈?。虎勰＞呓Y(jié)構(gòu)簡潔，通常只有陰模。2.覆蓋成型多用于制造厚壁和深度大的制品。其成型過程基本上和真空成型相同，所不同的是所用模具只有陽模。陽模頂入片材或片材扣覆在模具上，密封后再抽真空成型。3.其它方法二、熱成型的影響因素1.成型溫度保證較大的伸長率和足夠的抗張強(qiáng)度，以承受壓力的作用。提高溫度塑料的伸長率增大，達(dá)某一溫度時(shí)有一極大值，超過這一點(diǎn)伸長率反而下降，抗張強(qiáng)度隨溫度上升而下降。將片材加熱到成型溫度所需時(shí)間，約占整個(gè)成型周朗的50％～80％。片材加熱時(shí)間主要確定于材料的品種和片材厚度，片材比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)。2.成型速度拉伸速度的大小與片材成型時(shí)的溫度有親密關(guān)系，溫度低，片材變形實(shí)力小，應(yīng)慢速拉伸，若要接受高的拉伸速度，就必需提高拉伸時(shí)的溫度。由于成型時(shí)片材仍會(huì)散熱降溫，所以薄型片材的拉伸速度一般應(yīng)大于厚型的。3.成型壓力在成型溫度下，只有當(dāng)壓力在材料中引起的應(yīng)力大于材料在該溫度時(shí)的彈性模量時(shí)，才能使材料產(chǎn)生形變。成型壓力隨聚合物品種、片材厚度和成型溫度而變更。第四節(jié)拉幅薄膜成型含義：將擠出成型所得的厚度為1～3mm的厚片或管坯，重新加熱到材料的高彈態(tài)下進(jìn)行大幅度拉伸而形成的薄膜。拉幅薄膜的生產(chǎn)可以將擠出和拉幅兩個(gè)過程干脆聯(lián)系起來進(jìn)行連續(xù)成型，也可以把分為兩個(gè)獨(dú)立的過程來進(jìn)行。拉幅薄膜是大分子具有取向結(jié)構(gòu)的一種薄膜材料。特點(diǎn)：強(qiáng)度提高；厚度減小，成本降低；耐熱、耐寒性，透亮性等改善。一、拉幅薄膜的成型工藝管膜法是以雙向拉伸為特點(diǎn)，成型設(shè)備和工藝過程都與吹塑薄膜很相像，但由于制品性能較差，事實(shí)上此法主要用于生產(chǎn)熱收縮薄膜。平膜法的生產(chǎn)設(shè)備及工藝過程較困難，但薄膜質(zhì)量較高，故目前工業(yè)上應(yīng)用較多，尤以逐次拉伸平膜法工藝限制較簡潔，應(yīng)用最廣，主要用于生產(chǎn)高強(qiáng)度薄膜。1.平膜法逐步拉伸薄膜的成型目前生產(chǎn)上用得最多的是先縱后橫的方法。

工藝過程：厚片急冷→縱向拉伸→橫向拉伸→熱定型、冷卻→切邊、卷取急冷保證結(jié)晶聚合物處于無定形態(tài)縱向拉伸有單點(diǎn)、多點(diǎn)拉伸，裝置包括預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥橫行拉伸在拉幅機(jī)上進(jìn)行，縱、橫拉伸比隨材料種類而不同，一般縱拉伸比小于橫拉伸比熱定型使內(nèi)應(yīng)力消退，收縮率大為降低，性能改善2.管膜法雙向拉幅薄膜

的成型工藝過程：管坯成型↓雙向拉伸↓熱定型壓縮空氣吹脹，夾輥牽伸，因而橫行拉伸的同時(shí)也產(chǎn)生縱向拉伸。此法通?？蛇_(dá)到縱、橫兩向接近平衡的拉伸。無定形和結(jié)晶聚合物的拉幅工藝區(qū)分：無定形：擠出厚片加熱到Tg以上→拉伸→Tg~Tf間張緊熱定型。結(jié)晶形：不在結(jié)晶態(tài)拉伸，緣由：需更大的力；取向速度快，以致薄膜中取向度不勻整。加熱到Tm后擠出厚驟冷→加熱到稍高于Tg上→快速拉伸→驟冷至Tg以下→于Tmax下短時(shí)間熱處理和冷卻，二、拉幅薄膜成型的影響因素1.拉伸溫度T↑，有利取向，并使達(dá)到確定取向度所需拉應(yīng)力↓，單T過高，解取向也加快。2.拉伸速度v↑，伸長率↓，拉應(yīng)力↑，取向↑3.拉伸倍數(shù)倍數(shù)↑，取向度↑?？v向拉伸倍數(shù)不宜過大，縱、橫拉伸多在3～4倍。4.熱定型條件熱定型溫度：無定形在Tg旁邊，結(jié)晶在最大結(jié)晶速率的溫度下。熱定型須在連續(xù)張緊下進(jìn)行。請(qǐng)同學(xué)們自己總結(jié)一下拉伸速度、拉伸倍數(shù)、拉伸溫度、取向度之間的相互關(guān)系。第五節(jié)冷成型既不是一次成型也不是二次成型，是移植金屬的加工方法，使塑料在常溫下固相成型。優(yōu)點(diǎn)：避開高溫降解；取向提高性能；生產(chǎn)周期短；成本低；可加工極大分子量的聚合物；制品無熔接焊縫。缺點(diǎn)：制品尺寸、形態(tài)、精密度差；引起各向異性。基本條件：完整坯料，形態(tài)近似成型制品；成型溫度可從室溫到軟化點(diǎn)；在屈服點(diǎn)加壓進(jìn)行成型。冷成型工藝：鍛造、沖壓成型、滾軋成型思索題：1.說明擠出吹塑的工藝過程。(作業(yè)題)2.成型中空吹塑制品時(shí)，如何限制吹塑模的溫度和充氣速率?3.成型“注射一拉伸一吹塑”制品時(shí)，拉伸前為什么要重新加熱型坯？4.塑料片材熱成型的工藝原理是什么?列出三種具體方法，說明其成型過程。(作業(yè)題)5.描述平膜逐次拉伸的工藝過程。塑料制品成型工藝設(shè)計(jì)依據(jù)不同高分子材料制品設(shè)計(jì)其成型工藝，畫出流程圖，寫出設(shè)計(jì)說明書。1.聚氨酯（PU）人造革6.塑料門密封條2.聚氯乙烯全塑涼鞋7.一次性塑料注射器3.聚氯乙烯木紋膜8.電視機(jī)后殼4.塑料暖瓶殼9.塑料切菜板5.密胺塑料餐具格式要求：塑料制品成型工藝設(shè)計(jì)制品：典型配方：說明各組分的作用工藝流程（或加工過程）：設(shè)備、模具：盡量具體工藝條件：具體具體設(shè)計(jì)者：舉例：

輸血袋、輸血液成型工藝設(shè)計(jì)制品：輸血袋、輸液袋等醫(yī)用品是用聚氯乙烯醫(yī)用薄膜制成的。典型配方：工藝流程：聚氯乙烯樹脂經(jīng)加料風(fēng)機(jī)送入密閉振動(dòng)篩，篩去雜質(zhì)后落入提升風(fēng)管，送到料倉，經(jīng)電子秤定量加至高速捏合機(jī)。增塑劑、穩(wěn)定劑等助劑經(jīng)三輥研磨機(jī)，分散勻整，經(jīng)校塞泵定量打至高速捏合機(jī)。樹脂溶脹完善后放至冷混合機(jī)。經(jīng)冷卻分散送至擠出塑化機(jī)。再經(jīng)開煉機(jī)勻整喂給四輥壓延機(jī)。設(shè)備和模具：高速捏合機(jī)為通用設(shè)備。擠出塑化機(jī)，可選用Ф120mm、Ф150mm