片材的成型特性

/片材的成型特性?用于成型加工的無論單層或多層復(fù)合片材，都必須具備以下性能:

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一、塑性記憶,即當(dāng)拉伸軟化的片材時，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可以使己經(jīng)成型的制品如果重新加熱到原來的成型溫度,它會回復(fù)到原來平片形狀。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響.

?二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性對于產(chǎn)品的形狀和質(zhì)量有很大影響。有些可以拉伸１5%~20％,而有些甚至可以拉伸至５00％~600％。

??三、熱強(qiáng)度，即加熱軟化的片材只要稍受壓力，就會在模具上形成清晰的輪廓.反之,如果需要太大的壓力才能成型,而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限,對某些細(xì)微的花紋就很難顯示出來。

?四、成型溫度,即成型片材需具備適宜一定的加工溫度范圍.既在其受熱軟化溫度,容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度范圍較寬;不能只在較小的某一特定溫度范圍內(nèi)成型，溫度偏高或偏低時,成型容易撕裂、熔塌等現(xiàn)象。

?為了更加深入了解吸塑成型用片材的特性，我們將從以下幾個方面去分析.

?一、熱塑性塑料化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)

??熱塑性塑料是由分子鏈長度達(dá)到10—3mm的大分子（聚合物)組成的.這些大分子可以是線性的,比如說HDＰE,也可以是支化的，如ＬDPE.大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結(jié)構(gòu)的大分子,比如線型聚乙烯或聚甲醛,能形成部分的規(guī)則排列，大分子按一定規(guī)則部分結(jié)晶,我們稱之為部分結(jié)晶熱塑性塑料。

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無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料的區(qū)別,無定形熱塑性塑料由于其不對稱結(jié)構(gòu)或大側(cè)基，是不結(jié)晶的，在不進(jìn)行改性和著色的情況下均是透明的.無定形熱塑性塑料的使用溫度應(yīng)低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度爪.部分結(jié)晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域，稱之為結(jié)晶區(qū).因為結(jié)晶作用，部分結(jié)晶的熱塑性塑料通常是不透明的，并且透明度會隨著結(jié)晶度的增加而減小。部分結(jié)晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點Tm之間。

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如果ＨDPE的片材被加熱到晶體熔點以上,晶體將會熔融，片材將會全部變成無定形,進(jìn)而透明起來。在冷卻過程中,晶體會再次形成。對于許多部分結(jié)晶的熱塑性塑料而言，結(jié)晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制,最終得到透明的制品（如ＰEＴ瓶,透明的PＥT片材和透明的無規(guī)聚丙烯片材）.

??無定形熱塑性塑料部分結(jié)晶熱塑性塑料聚抓乙烯(PＶC-U和PVC—P

）高密度聚乙烯（HＤPE

)

苯乙烯聚合物（PS/SB/SAN/ABS／ASA

）低密度聚乙烯(ＬDＰE

）

聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA

）聚丙烯（PP

)

聚碳酸醋（PC

)聚酞胺(PＡ6/PＡ６６/Paｌl/ＰＡ12

)

聚苯醚(ＰＰＥ

）聚甲醛（POＭ

）

纖維素衍生物(CA、ＣAＢ、CP

）線型聚酷（PET、PBＴ

）

無定形聚酞胺（ＰA6一3一Ｔ

)聚苯硫醚（PPS

)

聚礬（ＰUＳ

）

聚醚礬(PＥS

）

??ｂ部分結(jié)晶的１～2－工作溫度;2~3－軟化區(qū)(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tｇ);

3~4-成型溫度區(qū);11~12-無定形部分的軟化區(qū)（Tg）;

12~1３-工作溫度區(qū)；13~1４—結(jié)晶區(qū)的熔程(晶體熔融溫度Tm

)

;

1４～15-成型溫度區(qū);E—彈性模量，σ-強(qiáng)度；ε-熱變形率

??PＥT片材的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項目指標(biāo)密度,g/cm3

1．38～１。４2機(jī)械性拉伸強(qiáng)度，MPa斷裂伸長率,Ｘ280光學(xué)性透明度，％霧度，％≥90≤5.0熱特性適用溫度，oC成型溫度,oC-

40～7575~85透氣性水分透過率,ｇ/（cm2·2４·mm）氧氮透過率,ｍL／(m2·24h·MPa）０．2１20

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透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的,比如說進(jìn)行了著色和改性的無定形塑料就是如此。由于分子鏈部分有序排列,部分結(jié)晶熱塑性塑料不再透明，根據(jù)結(jié)晶度不同，其透明程度也會不同。無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度范圍,后面將會介紹。在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

Ｔg時(以前稱之為軟化溫度），熱塑性塑料通常是非常脆(比如普通聚苯乙烯ＰS

)，熱塑性塑料的剛性(模量Ｅ）和強(qiáng)度（σ)的會隨著溫度的升高而降低,但可變形性（ε）會增大.材料在最高工作溫度時,還必須有足夠的剛性。熱膨脹系數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)可以認(rèn)為是隨溫度線性增加的，后面將會介紹。

?

當(dāng)加熱熱塑性成型材料時，無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料會產(chǎn)生如下的差異。對于無定形熱塑性塑料,溫度升高到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（軟化點)時就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關(guān)，真空成型時所需要的溫度就比壓力成型時所需要的溫度要高.部分結(jié)晶的熱塑性塑料絕不會完全結(jié)晶，分為無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū).當(dāng)結(jié)晶度較低時，材料在溫度低于結(jié)晶熔融區(qū)時就能進(jìn)行真空吸塑成型，結(jié)晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度。

?

熱塑性塑料這種現(xiàn)象是如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結(jié)晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作,或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒,它就需要承受熱—應(yīng)力條件而不發(fā)生形變,這就需要在熱加工過程中部分結(jié)晶區(qū)域被完全熔融，也就是說,這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。

以部分結(jié)晶的聚丙烯熱成型杯子為例,說明了不同的真空吸塑成型溫度對制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響.圖中的各種不同現(xiàn)象可以作如下解釋：聚丙烯的結(jié)晶熔融區(qū)大致為1５8～１6５℃,當(dāng)真空吸塑成型溫度低于158℃，結(jié)晶區(qū)不會完全熔融，它們就像一些小的塑性塊一樣，在成型過程中產(chǎn)生形變，但仍以固態(tài)形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱（如高溫消毒),杯子開始形變，這是因為結(jié)晶區(qū)的應(yīng)力要想恢復(fù)到它最初的形狀。

??

另一方面,若成型溫度為16３℃，結(jié)晶區(qū)會完全熔融，聚丙烯成型材料會變成無定形的，在一定條件下冷卻,會形成新的不含應(yīng)力的晶體，不會在１2１℃高溫消毒的時候發(fā)生逆轉(zhuǎn)，因此杯子的幾何尺寸不會發(fā)生變化。從以上的分析可知,若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進(jìn)行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度.對于部分結(jié)晶熱塑性塑料,真空吸塑成型溫度至少應(yīng)該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。如果用較高的溫度成型，無定形熱塑性塑料的形狀改變也會減小。

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在實際生產(chǎn)中,如果把這些因素都考慮進(jìn)去的話，就會產(chǎn)生下面的問題:片材就會因為真空吸塑成型機(jī)器達(dá)不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進(jìn)行生產(chǎn)(通過機(jī)器時無法得到一個光滑平整的表面)，或者是材料的熔體強(qiáng)度太低，會產(chǎn)生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結(jié)得過緊。在加熱和成型時易于結(jié)晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。CPＥT是含有結(jié)晶成核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型材料,ＣPＥT是完全無定形的,但在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下仍具有快速結(jié)晶的特性。其結(jié)晶速度與材料的成型溫度有關(guān),在1７0℃時結(jié)晶溫度最大.CPET晶體的熔程是在255～２58℃之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在７８～8５℃，故下列條件可用于ＣＰET的真空吸塑成型。

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真空吸塑成型溫度為130～135℃，加熱時間應(yīng)盡可能短,盡量少發(fā)生結(jié)晶，使材料具有理想的可變形性。結(jié)晶度高不利于制品的精確度。真空吸塑成型模具必須加熱到170℃。在真空吸塑成型過程中(0．6～0.7mｍ厚的片材用３.5～4s

的時間），材料可以獲得25％～３0％的結(jié)晶度.成型后,制品在60℃下在另一個模具中冷卻。ＣPET真空吸塑成型制品的最大長期工作溫度為２２0℃，但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，制品的穩(wěn)定性取決于結(jié)晶度.比如用CPET做成的容器,結(jié)晶度也僅僅只有２5％~３0%.

溶出試驗重金屬（４%乙酸)（以Pb計）/10ˉ６<1

??蒸發(fā)殘渣正已烷/10ˉ6＜３0

乙醇/1０ˉ6〈３0

乙酸/１0ˉ6〈3０

蒸餾水/10ˉ6＜３0

高錳酸鉀消耗量/１0ˉ6＜10

??褪色試驗65%乙醇陰性浸泡液（水,20%乙醇,4％乙酸，正已烷)陰性冷餐油或無色油脂陰性

??二、片材性能及其對真空吸塑成型加工的影響

?1.吸濕性

?當(dāng)基體樹脂具有吸濕性,或者含有吸濕性的添加劑,如滑石粉、碳素或特殊的顏料被加人到樹脂基體中,這樣一些熱塑性片材就具有吸濕性,也就是說他們吸收水分.在這個過程中,水分可能被塑料吸收，主要集中在其表面。ABS、ＡSＡ、CA、CdA、CAB、擠出的PMＭA、ＰＣ、AＰET、PSU、PＥＳ以及聚酰胺都具有吸濕性.吸濕性的成型材料通常都是密封包裝，只有在加工的時候才打開。

現(xiàn)今還沒有一種簡便的方法來判定成型材料中水分含量的多少。當(dāng)受潮的材料在真空吸塑成型過程中被加熱時，就會在制品的表面產(chǎn)生氣泡，故吸濕材料必須在干燥的條件下進(jìn)行加工，要么把密封包裝打開后直接使用，要么干燥后立即進(jìn)行加工。通常情況下空氣中的相對濕度是60%~7０％。根據(jù)材料的不同等級，ＰC片材可以在熱成型前在空氣中存放０.5~5h，但ABS材料可以開口存放2～３天.

若沒有特別的要求，一般的預(yù)干燥的方法可(參見附件表1）.干燥可以在空氣循環(huán)干燥爐中進(jìn)行，片材必須垂直放置，兩者之間留有空隙，以便熱空氣可以穿過板的兩側(cè)自由循環(huán)。人們已經(jīng)很少將卷取的薄片進(jìn)行干燥。受潮的成卷的卷材進(jìn)行干燥需要花上幾天的時間。干燥了的成型材料如果不是在干燥后馬上進(jìn)行成型加工的話，需要立即包裝在ＰE薄膜中。

2.成型中片材的摩擦行為

在真空吸塑成型過程中,當(dāng)在片材和真空吸塑成型的模具之間存在著滑動時,就需要考慮片材的摩擦行為。這種情況可能會在陰模成型中模具的預(yù)拉伸過程中出現(xiàn)，或者在陽模成型中,模具在向里推進(jìn)的過程中與片材發(fā)生接觸時出現(xiàn)。當(dāng)摩擦力比較大的時候，片材與模具一接觸就會黏結(jié)在一起。黏在一起的地方進(jìn)一步牽伸是不可能的了，比如說用黏結(jié)劑層合就是一個典型的例子。

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如果沒有摩擦力存在，比如說在模具表面涂層或者用PTFＥ做成模具,被加工的材料就很容易在接觸表面上滑動,這對于真空吸塑成型加工是不利的。當(dāng)材料太容易滑動通過模具時,要想將塑料用這樣的模具將其壓到陰模的底部是不可能的，因為這樣底部總是會太薄.因此在真空吸塑成型過程中,摩擦行為必須引起足夠的重視。

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影響模具側(cè)面摩擦的因素有：真空吸塑成型模具所用的材料;模具與片材接觸部分的溫度;表面粗糙度。影響成型片材摩擦性能的因素有:接觸面上的片材的種類；表面處理和條件（是否加入防黏劑或脫模劑）;成型片材與模具表面接觸時的溫度

。

??實際應(yīng)用要點如下.①將模具表面輕微砂磨或用人工的方法使其稍微粗糙一些,與非常粗糙的表面或經(jīng)過拋光的表面相比，這種表面可使成型材料較好的滑動，只是需要在陽模的拐角處拋光成鏡面，以便加熱的材料相對容易滑過。②模具溫度在真空吸塑成型的時候起了非常重要的作用。片材在真空吸塑成型時,非常容易粘接到模具上，降低模具溫度會使摩擦力降低。③對于具有明顯黏結(jié)傾向的成型材料，如帶有熱封合層的片材和復(fù)合的成型材料,接觸表面材料的成型溫度比主體基材的低。

但ABS

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ＰＭMA雙層材料不存在這樣的問題，因為ＡＢS和PＭMＡ有相同的真空吸塑成型溫度。而SB

／

ＰE雙層復(fù)合的片材，當(dāng)PＥ層與模具表面接觸，在用輔助模（通常叫上模)進(jìn)行預(yù)拉伸時就會出現(xiàn)問題。這種片材非常不適用于真空成型,因為SB的熱成型溫度至少要16０℃，而在這樣的溫度下，PE和密封層都已經(jīng)變黏，可能和模具黏結(jié)在一起。許多帶有密封層的材料在真空吸塑成型的時候需要把熱合層與溫度較低的模具相接觸，但這種方法使制品的設(shè)計受限。

?

不同情況下解決黏結(jié)問題的實際操作方法：在盡可能低的溫度下加工真空吸塑成型用片材；在片材容易發(fā)黏的一側(cè)少加熱;如果材料發(fā)黏的一側(cè)與模具接觸,成型溫度應(yīng)盡可能低；如果材料發(fā)黏的一側(cè)與進(jìn)行預(yù)拉伸的模具相接觸,就應(yīng)該選用PTFE的模具或者用PTFE涂層的鋁質(zhì)模具;加人防黏劑（比如PET）涂層熱塑性材料時需要特別注意。需要注意的是，片材的滑動摩擦行為與是否有防黏劑涂層而產(chǎn)生很大不同。

如果用于某種成型片材的模具的幾何尺寸已經(jīng)確定,那么接下來采用的片材也需要有相同的涂層。如果涂層不同的話，也可以改變模具參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了將這種具有不同涂層的片材成型出讓人滿意的壁厚分部的制品,必須有一套不同的預(yù)拉伸的模具。

??3.成型片材的收縮在真空吸塑成型中，收縮(shrinkagｅ)是指在沒有任何機(jī)械應(yīng)力作用的受熱條件下，熱塑性片材或吸塑制件所發(fā)生的尺寸變化.在材料進(jìn)行真空吸塑成型之前，建議對材料進(jìn)行收縮測試。①精確測量并紀(jì)錄一塊２0０ｍｍX200mm的片材,用箭頭標(biāo)志出擠出方向并記錄下切割方向.②將烘箱加熱到片材真空吸塑成型的溫度③將片材放進(jìn)烘箱中，為了進(jìn)行測量，需要在一塊木板上覆蓋上一層PTFＥ薄膜（例如Telflon或Ｈｏｓｔaｆloｎ

），然后噴撒上滑石粉，再將片材放置其上，并再次噴上滑石粉,最后用PTFE薄膜輕輕蓋上，薄膜可以用圖釘固定在木板邊緣。④片材在烘箱中至少置留

30min，片材厚度每增加lmm,置放的時間需要增加5ｍｉｎ。⑤片材從烘箱中移出并冷卻。⑥冷卻后測量片材尺寸，片材的收縮可由下式得到：

??為了測量片材的各向異性，建議測定片材的縱向和橫向的收縮率.如果新提供的成型片材出現(xiàn)諸如起褶、夾持處發(fā)生斷裂、接觸加熱的連接處發(fā)生嚴(yán)重收縮等問題,就應(yīng)該用新舊兩種片材進(jìn)行收縮率對比測試。兩種片材因具有不同的收縮率,并且在真空吸塑成型時表現(xiàn)出不同的行為，故需要不同的加工參數(shù)。真空吸塑成型制品的收縮可以通過比較制品和相應(yīng)模具的尺寸之間的差異來得到。熱收縮包括了加工收縮(VＳ）、后收縮（NS）和總收縮(GS

），它們之間存在著差異.加工收縮可以由下式計算:

?

模具和制品尺寸應(yīng)在相同條件下測定，如在真空吸塑成型后24ｈ在２３℃下進(jìn)行測定。塑料制品加工后，在室溫條件下，經(jīng)過一段時間可以發(fā)現(xiàn)有后收縮.如果真空吸塑成型制品需要進(jìn)一步加工，比如泡沫填充，那么準(zhǔn)確知曉材料后收縮的值就是必要的,以便吸塑制品能夠與另外的模具準(zhǔn)確配合?？偸湛s值為：總收縮值(GＳ)=加工收縮值（VS

）+后收縮值(NＳ

）

未發(fā)泡的ＡBS

/

PVC片材在真空吸塑成型后持續(xù)5天都會發(fā)生后收縮,供應(yīng)商和消費者都必須知道材料的收縮行為及其加工順序,這是因為材料的費用和質(zhì)量會隨之發(fā)生波動。特別注意的問題是要確定沖模、修邊模和真空吸塑成型生產(chǎn)線上的其他一些切割模具的尺寸.因為在真空吸塑成型后制品不會馬上完成熱收縮,在修邊的時候,吸塑制品仍是溫的,所用的切割工具的尺寸就必須精確測定,最好是切割模具的單個部件能夠根據(jù)不同的材料分別進(jìn)行調(diào)整。

各種塑料的收縮值可這些只是參考值，它們還與加工條件有很大的關(guān)系。對于收縮值分布很寬的塑料，要得到正確的熱收縮值，就應(yīng)該在真空吸塑成型之前,要么詢問材料的制造商，要么進(jìn)行測試。精確的熱收縮值只有通過在相似幾何尺寸的真空吸塑成型模具上進(jìn)行測試得到。對于尺寸公差要求很高的模塑制品,必須制造出原型的模具進(jìn)行測試，并且各部位的收縮也必須確定。

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與收縮有關(guān)的最重要的影響因素：塑料種類，費用上的波動也必須考慮;冷卻速率高，會減少加工收縮；脫模溫度高比脫模溫度低會產(chǎn)生更大的收縮;高牽伸在多數(shù)情況下就等于低收縮；成型片材的生產(chǎn)條件是用不同的擠出機(jī)造粒，或同一臺擠出機(jī)具有不同的加工參數(shù),生產(chǎn)的成型片材就有可能具有不同的收縮行為；陽模成型制品比陰模成型制品的收縮會更??；在相同條件下，用相同片材真空吸塑成型的吸塑制品,其收縮率波動的最大范圍為1０%。提示：需要進(jìn)行收縮測定的制品的測定部位或測定方法本身都應(yīng)該進(jìn)行選擇,以確定在進(jìn)行測試的時候不會發(fā)生形變,并且制品公差小于收縮值的１0％是不可能達(dá)到的。

??４.成型片材的取向

?收縮率測試也會得到成型材料和制品中有關(guān)大分子取向的信息。如果材料發(fā)生高度取向,比如在擠出方向,這將會產(chǎn)生不該有的皺褶.對于縱向和橫向距離相等的多型腔模具,在擠出方向上的皺褶要比橫向的明顯很多。

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就真空吸塑成型而言，牽伸會產(chǎn)生另外一種大分子的取向。圖３—6是用高抗沖擊聚苯乙烯真空吸塑成型成的制品,它在徑向上就很容易撕裂成條。這些條本身在徑向上強(qiáng)度非常高,這是因為在真空吸塑成型時產(chǎn)生高度取向,使與牽伸垂直的方向強(qiáng)度大大降低,故在與牽伸平行的方向易發(fā)生撕裂。

?

請注意，塑料在其取向方向強(qiáng)度非常高（如繩,包裝帶),但在垂直方向上強(qiáng)度非常弱。

制品中發(fā)生取向通過以下方法證實:收縮率測試;從模塑制品中沖出一個圓片，然后測定al和bｌ，再將圓片放進(jìn)爐子里加熱。經(jīng)過收縮后,得到尺寸a

2和ｂ

2,如果必要的話，可以得到收縮率。若a２

＜<

b２,則產(chǎn)生嚴(yán)重的取向。注意:在研究取向的時候，建議對成型材料進(jìn)行收縮測試，以使制品中存在的取向不能被忽略。

5．片材的靜電荷

?

除了導(dǎo)電的成型材料，比如說摻人了抗靜電劑、填充碳、電鍍和鍍膜材料而外，真空吸塑成型材料都會在下列過程中產(chǎn)生電荷：從卷筒上展開卷繞的材料；從疊放的材料中抽出；撕掉片材的保護(hù)薄膜；加熱；冷卻。靜電荷的副作用較大的顆粒，比如說塑料的鋸屑或鋸粉會被帶有靜電的材料所吸引，會粘到材料的表面上。

這種現(xiàn)象，特別是對于高質(zhì)量的吸塑制品，將會產(chǎn)生次品,這可以通過如下方法來預(yù)防和減少：在另一個房間進(jìn)行最后的機(jī)加工;對成型材料表面直接噴射離子化的空氣;用導(dǎo)電的光滑的刷子清理成型材料。如果不用抗靜電的材料進(jìn)行生產(chǎn)，吸塑制品在成型加工后會吸收灰塵。一種簡單但很有效的方法是用含有洗滌液的水沖洗。從根本上解決這個問題,必須做好防塵和防污染源的工作,實行無塵無污染化生產(chǎn)環(huán)境建設(shè)和管理。

??6．片材加熱時的行為

??在加熱熱塑性塑料時,下列都是一些非常重要的影響因素:加熱時間；膨脹量和凹陷量；成型溫度下成型片材的強(qiáng)度;成型溫度范圍；成型片材厚度方向的溫度梯度。

?⑴加熱時間的影響

?加熱的方式會影響加熱的時間，真空吸塑成型各項參數(shù)設(shè)置相同時，真空吸塑成型片材的加熱階段主要取決于：塑料的種類（如PＳ、HIPＳ、PＶC、PＰ

等)及其顏色;片材的厚度.因為塑料是熱的不良導(dǎo)體，加熱時間的增長超出成型材料厚度的增長，如果在整個加熱過程中，在材料的兩個表面以材料所能承受的最大溫度進(jìn)行加熱（但不破壞材料），所需要的加熱時間就會最短。

?

在實際加工中，人們先用能獲得的最大熱能進(jìn)行加熱，然后逐漸減少熱量輸人。作為加熱強(qiáng)度和加熱時間的函數(shù),用這種方法處理的任何一種成型片材的厚度方向都會產(chǎn)生溫度梯度.如果在加熱后或者成型過程中,成型材料的溫度低于最低成型溫度，要么將不可能進(jìn)行真空吸塑成型,要么真空吸塑成型制品的質(zhì)量將會非常差。如果不破壞材料的話，其內(nèi)部的溫度是無法測量的。因此就需要大量的實際經(jīng)驗,以便正確設(shè)置最佳的加熱參數(shù)，如熱量單位消耗和加熱時間、現(xiàn)代的真空吸塑成型機(jī)器、基本設(shè)置和加熱參數(shù)都實現(xiàn)了電腦控制。

??注意：橫截面上溫差小的成型材料，如緩慢加熱的片材，就更容易模塑成型，制得的制品具有更好的力學(xué)性能。將片材加熱到破壞區(qū)所得到的模塑制品。其力學(xué)性能差,壁厚分布不均勻。厚度小于2。5mm的片材可以單方向加熱到所需要的時間；厚度超過２。5mm時，片材應(yīng)該兩面同時加熱.增韌的聚苯乙烯(HIPＳ或SＢ)通常被當(dāng)作參照物,也就是說如果HIPS的加熱時間已知的話，那么其他塑料的加熱時間可以通過乘以一個“材料因子”。

⑵膨脹量和凹陷量

??在真空吸塑成型機(jī)器上加熱熱塑性塑料,為了測定其凹陷量,必須知道塑料的線性熱膨脹系數(shù)l,塑料的熱膨脹量基本上是線性的，可以通過線性熱膨脹系數(shù)l計算得到：加熱產(chǎn)生的線性膨脹量

?

式中△l―產(chǎn)生的熱膨脹量,mm

l１―材料在溫度T1下的長度或尺寸，mm

；？λ―線性膨脹系數(shù);T1―初始溫度，通常為溫度；T2―加熱結(jié)束時的溫度.上式僅適用于真空吸塑成型過程中的操作溫度和低溫情況。連續(xù)操作溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的膨脹舉例:

?

AＢＳ材料，

?

線性膨脹量

?

收縮量可以按下式簡單計算：

收縮量

??式中-收縮量，ｍm

bl-機(jī)器加持框內(nèi)的片材寬度或者是輸送片材的寬度；△b—溫差為Ｔ2

-

T１時片材產(chǎn)生的線性膨脹,按上式的△ｌ計算得到。注意：按上式計算收縮量時，沒有考慮成型材料的內(nèi)應(yīng)力。例：

?

線性膨脹量

?故，收縮量

當(dāng)在真空吸塑成型機(jī)器上加熱熱塑性材料，材料加熱到成型溫度以上時,將會產(chǎn)生下列情況。

①熱塑性塑料片材膨脹,直到軟化溫度.②當(dāng)超過軟化溫度(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)，凍結(jié)的應(yīng)力將會釋放；高度取向的片材，如OＰS或LＤPE,在?？騼?nèi)及在達(dá)到軟化點時主鏈伸展;另外一些材料,比如ＰP或PVC,繼續(xù)膨脹直到它們達(dá)到成型溫度.③當(dāng)用接觸平板加熱時，膨脹會使接觸的壓力發(fā)生改變,在成型片材表面會產(chǎn)生黏結(jié)波浪（adhｅｓioｎ

sｔｒecｈs）。④當(dāng)進(jìn)行輻射加熱時,會產(chǎn)生兩個問題.ａ.若片材未支撐發(fā)生凹陷，由自身重量產(chǎn)生的膨脹必須與熱膨脹量相加。輻射加熱可能會產(chǎn)生加熱不足，或片材受熱破壞。生產(chǎn)薄的PP材料時，在真空吸塑成型機(jī)上加熱時，必須采用凍結(jié)應(yīng)力的方法,否則,片材不發(fā)生熔塌是十分困難的.b。在成型材料用空氣支撐以防止下垂凹陷的地方，為了保持其水平,會產(chǎn)生皺褶，若在凸起和凹陷部分存在明顯的溫差，將對模塑制品的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。對于產(chǎn)生嚴(yán)重凹陷的成型材料，對其進(jìn)行實際凹陷量的計算是不可能的.表3-10聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中對溫度要求

片材加熱溫度模具溫度輔助柱塞溫度脫模溫度130～14０℃41～46℃60～14９℃﹤50℃

?就熱膨脹和凹陷而言,操作人員應(yīng)該知道以下內(nèi)容。

?

①凹陷是塑料材料種類與成型溫度有關(guān)的函數(shù),對于幾乎所有的片材而言,都會有不同程度的凹陷；當(dāng)訂貨的時候，如果有必要,需要詢問相關(guān)內(nèi)容。

?②就聚丙烯而言,其與1０%

PE的共混物或填充的PP片材，都幾乎不會產(chǎn)生凹陷，并且高收縮的片材在加熱的時候就會表現(xiàn)出較少的凹陷.

③帶有空氣支撐的片材的加熱工藝中，PP片材要適當(dāng)有一點凹陷，以便盡可能容納膨脹起皺;如果加熱的片材不能在加熱期間或之后由空氣支撐，除了線性膨脹而外，凹陷成為塑料材料的操作因素，凹陷與材料在成型溫度下的強(qiáng)度有關(guān),也與片材在生產(chǎn)過程中引入的內(nèi)應(yīng)力有關(guān).

⑶成型溫度范圍成型溫度范圍決定于以下幾方面。①在保證足夠精度的情況下，材料能被模塑成型的最低溫度。②最高溫度是指材料不發(fā)生熱損傷時的溫度。熱損傷可能由表面燃燒、顏色改變、過亮、氣泡、表面裂開,或材料不能再加工（通過機(jī)器時表面不再光滑）。HIＰＳ片材有80K寬的成型溫度范圍：加壓成型時的成型溫度１20~15０℃（

20０℃）；真空成型時的成型溫度165

（

1４0℃）~1９0℃（

20０℃）。OPS材料僅有1０K的成型溫度范圍;加壓和真空吸塑成型的成型溫度１1０～１１5℃(１２0℃）.ＯＰS片材通常在實際生產(chǎn)中純真空吸塑成型是很難控制好成型溫度的，通常利用空壓成型設(shè)備.附件表1列舉出供參考的成型溫度。真空吸塑成型片材加熱的主要目的是使整個成型表面受熱均勻。對于輻射加熱而言,值得注意的是，在加熱區(qū)的?？蚝湍Ｐ疽惨鸬搅己玫淖饔?。

??7.成型片材的牽伸

?

每一種熱塑性塑料在一定溫度范圍內(nèi)，都會發(fā)生很大的牽伸，在最佳成型溫度范圍內(nèi)牽伸只需要很小的力。如果真空吸塑成型機(jī)器不能提供必要的成型力,就需要對成型片材進(jìn)一步加熱，以便制品獲得所要求的尺寸精度。這相當(dāng)于片材沒有在最佳的拉伸性范圍內(nèi)模塑成型。如果在實際加工中精度要求高，并且需要高牽伸率，成型片材就需要更高的溫度，比如說用陽模真空成型冰箱內(nèi)膽，其邊緣部分的半徑要小于6mｍ,或者用陰模壓力成型底部半徑小于1．5mm的制品就是這樣.

?

設(shè)計要求越高，就會偏離其最佳拉伸性越遠(yuǎn)，這會使壁厚分布不均勻,吸塑制品的側(cè)壁上呈現(xiàn)薄斑。當(dāng)成型非常尖銳的部件，用某些成型材料在進(jìn)行真空吸塑成型的時候就會變得不穩(wěn)定.對成型材料厚度上要求非常小的尺寸公差非常容易產(chǎn)生次品。工藝支撐設(shè)計十分有意義,但設(shè)計者經(jīng)常沒有對其產(chǎn)生足夠的重視。如果在未成型的片材上劃有格子,在真空吸塑成型后，就可以對牽伸進(jìn)行評價（見圖３－９)。

??８。片材對制品細(xì)節(jié)的清晰度的影響

制品細(xì)節(jié)的清晰度被理解為成型模具的輪廓被模塑復(fù)型的精度，其標(biāo)準(zhǔn)是看與模具接觸表面的半徑非常小的拐角和表面結(jié)構(gòu)(皮革和木材紋理）。細(xì)節(jié)的清晰度受下列因素影響：·塑料的種類·片材的厚度·成型片材厚度方向的成型溫度·真空吸塑成型系統(tǒng)中的成型力·成型模具的溫度·成型模具的排氣孔·牽伸率

ＨIPＳ、PＰ、PE、AＢS和PPE都是能成型為清晰度很好的制品的塑料.而PC、APET和一些等級的PVC只能在特定條件下獲得足夠的清晰度。

片材厚度決定了真空吸塑成型模具的設(shè)計和細(xì)節(jié)精度，表3—2和圖3—10表示其相互關(guān)系.

??名稱面積牽伸①低（〈

2

:

ｌ

）中(2～3

）高(＞

3

:

l

)推薦半徑Ｒ

/

mｍ〉

0。5s>

（

0．5～ｌ

)

s＞

1.5s

??①相應(yīng)的厚度減小.

?

選擇的成型溫度越高,細(xì)節(jié)的精度也就越好。只是對于結(jié)晶型的塑料，如AＰＥT、CＰET是一個例外.如果材料的厚度在4mｍ以上,若要得到較好的細(xì)節(jié)清晰度的話,就要對材料有足夠的加熱。若有必要的話,可以減小加熱強(qiáng)度，延長加熱周期。成型作用力越大，得到高清晰度就越容易。請注意:對于許多塑料片材，機(jī)器的成型力不足（如真空吸塑成型)可以通過更高的成型溫度來彌補。

上述標(biāo)準(zhǔn)也適用于面積牽伸為4:１或成型高寬比達(dá)到1：２的情況。在高溫下進(jìn)行更大的牽伸,很難獲得均勻的壁厚。真空吸塑成型模具溫度越高，細(xì)節(jié)清晰度就越好。就壓力成型而言,模具溫度低可以通過提高成型壓力來彌補。這種方法通常被用來成型OPＳ的薄片材，不能用過冷的模具獲得到較好的制品細(xì)節(jié).如果片材將被模塑成表面有工程結(jié)構(gòu)的制件,模具就必須加熱到接近材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

??

排氣好的模具可以得到更高的細(xì)節(jié)清晰度。當(dāng)空氣被包裹在模具的平面或結(jié)構(gòu)中，模塑制品上的結(jié)構(gòu)深度會變淺,表面呈光滑狀。整體牽伸越大,對獲得高清晰度越不利。就真空吸塑成型而言,被模塑成型的塑料仍然會保持彈性,并沒有完全塑化，因此具有橡膠片的特性。為了使制品得到更好的細(xì)節(jié)清晰度，隨著整體牽伸增大，所需要的成型力也就越大。

９.成型片材的冷卻過程行為

?

一旦在真空吸塑成型機(jī)上完成加熱過程，比如將加熱源從真空吸塑成型機(jī)上移走，或者是成型材料從機(jī)器上的加熱部分傳送到成型部位，材料開始冷卻.但是到真空吸塑成型開始時,成型材料仍然具有必要的成型溫度.

?

事實上，在加熱結(jié)束到開始成型這段時間必須盡可能短。這段時間越長，成型材料就需要越熱。然而有些塑料不能被加熱到成型溫度以上，因為它們在高溫下會被破壞，加工性能得不到保證.從單工位機(jī)器上移走熱源應(yīng)盡量快，帶有獨立加熱、成型工位的加熱片材也要快速移出，開始進(jìn)人真空吸塑成型工序。預(yù)成型采用吸或吹的方式預(yù)拉伸，然后通過熱輻射、對流開始冷卻，并且與模塞助壓局部接觸。

由于與成型模具接觸,真空吸塑成型一開始,冷卻就很迅速.隨著與模具的接觸,冷卻加劇。在成型周期中，薄制品只花十分之一秒，厚制品要花幾秒,因此，為使制品良好,片材應(yīng)保持足夠的溫度。如圖３-１1所示,a表示薄片在真空吸塑成型時,隨時間變化的溫度曲線.這種情況下,表面溫度一內(nèi)部溫度。b是厚片的溫度曲線，其表面溫度與內(nèi)部溫度不等。

?

對于真空吸塑成型來說，冷卻時間與下列因素有關(guān):塑料的種類;拉伸后的材料厚度；成型溫度;真空吸塑成型模具的材質(zhì);模具間的接觸程度；由空氣或其他介質(zhì)冷卻,制品表面不接觸模具的冷卻方式。由于具體加熱量（材料的熱容值)不同,塑料種類對冷卻性有很大的影響,ＨIPS為0．361W·h/

(kg·K）或1．3kＪ/（kg·Ｋ）,

PＰ為０。５5５W·h/（kg·K）或2.0kJ/(

ｋg·K

），也就是說,冷卻過程中，PP消耗的熱量是HIPS的1.5倍.

塑料自身消耗的熱傳導(dǎo)也是不同的，各級各類的塑料材料均可如PP那樣，與標(biāo)準(zhǔn)值類比。若已知標(biāo)準(zhǔn)HIＰS的冷卻時間為tR，相同厚度的另一種材料的冷卻時間ｔｘ可按下式計算:冷卻時間tX

=

ｔR·材料的冷卻時間系數(shù)式中tＲ―標(biāo)準(zhǔn)材料HＩPS的冷卻時間；ｔX―不同塑料材料的冷卻時間。材料的冷卻時間系數(shù)可從（附件表１)中查取。由于成型材料與模具表面直接接觸的熱傳導(dǎo)作用，使得拉伸后的厚度非常重要，即片材越拉伸，面積越大，厚度越薄,冷卻時間越短。

??請注意:當(dāng)拉伸最小，制品壁最厚處冷卻充分時，冷卻工序即告結(jié)束，制品可以脫模了。對于厚制品，芯部材料的實際溫度無法測出，這種情況下，可以參考塑件變形的時間,如逐步減少冷卻時間，直至得到制品不再變形和回復(fù)的時間。成型所需的溫度越高，冷卻過程排出的熱越多，冷卻周期就越長。

?

由于這個原因,真空吸塑成型機(jī)的操作循環(huán)時間比壓力熱成型系統(tǒng)長。大多數(shù)情況下,脫模溫度僅低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，冷卻時間越長,制品剛性越大。真空吸塑成型模具的材質(zhì)導(dǎo)熱性越好，冷卻時間越短，因此,環(huán)氧樹脂、鋁和熱平衡鋁材質(zhì)模具的冷卻時間比為18

：

12

:

7。例如:假設(shè)厚度為3mm的HIPS片材，拉伸比為1:２,用環(huán)氧樹脂的冷卻時間為５４s，采用熱平衡鋁的冷卻時間為：tKＡ１

=

54

Ｘ（7/18）=

2１s

b厚片在真空吸塑成型時的溫度隨時間變化的曲線，適用于表面溫度(連續(xù)方向）與芯部溫度(斷面方向）不等RT—室溫,ET－軟化溫度(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度幾）；

Tu-成型溫度;THｍaｘ-片材的最高加熱溫度；Tｍax—對片材加熱的最大溫度；１-加熱操作結(jié)束時間;2-成型開始時間(預(yù)拉伸、吹脹等);3

—成型時間；4—片材與模具充分接觸時間；4～５－冷卻時間;5-脫模時間

??自動卷片的真空吸塑成型機(jī),模具部分由鈹—銅合金制造,這使得導(dǎo)熱性比鋁材有所改進(jìn),薄片達(dá)到0.5mm，冷卻時間減少了15％～20％。低溫真空吸塑成型模具需要的冷卻時間較短,但模具溫度不能隨便降低。最低模溫取決于：塑料材料;所需的型腔斜度；板坯材料的厚度,若模塑件不能在各向等速冷卻，隨壁厚的增加，變形的可能性增加；換言之,壁越厚,模具的溫度就應(yīng)越高；制品的形狀,軸向?qū)ΨQ的制件比一側(cè)的制件脫模溫度高。當(dāng)塑件和模具間夾帶空氣時,接觸不良且冷卻時間增加。當(dāng)模具表面太滑或排氣槽太少時，會存在接觸不良。若真空吸塑成型制品畸變，說明與模具存在不良接觸，其結(jié)果是導(dǎo)致冷卻時間延長,否則，制品太軟會變形。對于真空吸塑成型,片材與模具接觸一側(cè)的冷卻通常比不接觸的更有效(表3—3)。當(dāng)然,若雙面均勻冷卻，效果更優(yōu)。

?

項目無模冷卻空氣冷卻噴霧式空冷與鋁接觸傳熱值/〔W

/

(

mＺ·K）〕５.757５70→∞

?

空氣冷卻的改進(jìn)由下述條件達(dá)到：加強(qiáng)空氣流動；氣流直接對著塑件厚的部位;盡可能排出制件中的空氣；加水產(chǎn)生氣流；使用過冷的空氣。請注意：靜止的空氣幾乎沒有冷卻效果.對于卷喂料的真空吸塑成型機(jī)的模具冷卻，空冷和接觸式冷卻區(qū)別很小,每個周期的最大冷卻時間為3s，使用冷卻的空氣對減少冷卻時間不明顯。

?三、成型片材的制造工藝

??成型材料厚片和薄片的生產(chǎn)主要步驟是：聚合物產(chǎn)品；聚合物配混成模塑材料（粒料或粉料）；將這些模塑材料加工成厚度從0.5～１５mm的片材。

??配方可以是將顏料、填料、潤滑劑、加工助劑、增塑劑、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗靜電劑等與聚合物混合，成為可加工的塑料材料，也可以是與其他塑料或回收料共混。

??1.片材的擠出成型

?一般擠出機(jī)能生產(chǎn)的材料范圍從0．lmｍ厚的薄膜到厚50mｍX２000mｍ寬的片材,甚至寬度可達(dá)５0０0mm。擠出機(jī)加熱，將粒料、粉料、破碎料或回頭料混合，排氣，然后在壓力下從狹縫模中擠出.根據(jù)塑料類型和材料的厚度,熱的擠出物被牽出和定型，或擠到帶冷卻的同步轉(zhuǎn)動的牽引輥上（輥冷卻工藝)。擠出物通過一個冷卻段，然后裁邊、卷取.片材按規(guī)格切割。單層的和復(fù)合的成型材料都可以生產(chǎn)。

?擠出機(jī)的缺陷可造成熱成型片材的問題如下。

①厚度公差,能夠形成片材厚度不均勻，原材料制造部分產(chǎn)生的厚度公差大約為±5

%，厚度低于2mm的公差百分比略大，超過５ｍｍ的略小.假如是生產(chǎn)大批的熱成型材料,應(yīng)采用較緊的公差值。高級的擠出機(jī)生產(chǎn)線帶有厚度自動反饋控制系統(tǒng)，使厚度從0．25～lmm的薄膜，厚度公差為±0.00５mm。

②若擠出物的熔體溫度太低或壓光輥太冷，片材光滑的表面會在熱成型機(jī)上加熱時變粗糙或呈橘皮狀。

?③太高的牽引速度會導(dǎo)致沿縱向的高取向。

④片材中非常低的內(nèi)應(yīng)力造成加熱時的熔塌。

?

⑤太大的熔痕在壓光輥上形成斑痕，如在薄膜或片材上出現(xiàn)規(guī)則的橫向條紋。

?⑥機(jī)頭上的掛料產(chǎn)生的輕微的劃線在片材加熱時隆起.

2．片材的壓延成型

?PVC片材主要由壓延法生產(chǎn)（圖３-14

）,透明片材最大厚度0.8ｍm，不透明的著色片1．２ｍｍ，以及帶皮革紋、木紋的薄片。PＰ和ＡBS片材也可用壓延法生產(chǎn)，現(xiàn)代壓延機(jī)壓延產(chǎn)品的厚度公差可達(dá)±０.005mm。

?

擠出機(jī)和壓延機(jī)的主要區(qū)別是：由壓延法生產(chǎn)高質(zhì)量的ＰVＣ材料比較容易,并在真空吸塑成型時有許多優(yōu)點。由于生產(chǎn)過程將應(yīng)力凍結(jié)，使得材料加熱時熔塌很小，尤其對PP材料非常顯著。壓延只能生產(chǎn)單層片,較厚的片可由壓延機(jī)“貼合”。壓延機(jī)可生產(chǎn)木紋或壓花材料.擠出的材料比壓延的成本低。

??3．澆鑄成型的片材澆鑄在片材在生產(chǎn)過程中用的較少。有機(jī)玻璃(ＰMMA）和醋酸纖維素板片采用澆鑄成型.澆鑄的PMＭA在熱成型時與擠出的變形情況完全不一樣。對于熱成型來說，澆鑄材料的大問題是造成的厚度公差。受材料厚度和制造的影響,厚度公差可達(dá)士2０

％，這會給熱成型工藝帶來多重問題.

?

4.片材生產(chǎn)的特殊工藝

高級塑料的小片材有時可用注射成型,例如，熱成型心臟模型的聚氨酯片材。當(dāng)不能用共擠出法生產(chǎn)雙層片材時,兩層片材可采用層合、熱合工藝，如火焰處理或黏和（聚氨酯黏合劑)。擠出后的雙向拉伸可生產(chǎn)取向聚苯乙烯（OPS)。

5.片材的處理工藝

在擠出成型之后,材料表面會立即產(chǎn)生紋理。當(dāng)擠出物溫度較高時,可用壓花輥在表面壓花。當(dāng)材料在熱成型機(jī)上加熱時,表面的刻痕經(jīng)冷卻而回復(fù),如損失掉表面的紋理效果會變成光面。封合層或擠出涂覆,一般用多臺擠出機(jī)共擠出法生產(chǎn)，兩層片材在狹縫機(jī)頭內(nèi)黏合或是熔體剛從機(jī)頭中擠出時熔合.

印刷真空吸塑成型片材時，除了印刷色以外，可使用熱黏合涂料及防護(hù)涂料。作為真空吸塑成型所需的印刷顏料,應(yīng)使用與塑料材料有很好相容性的顏料種類，以確保其良好地附著.植絨是一種處理工藝,通常是用專門的貓合劑把尼龍纖維植絨到材料表面。由于熱成型有拉伸作用,會使植絨從材料表面分離.植絨的一面在真空吸塑成型時不與模具面接觸。高真空條件下的金屬化處理，是將鋁蒸鍍到片材的一側(cè)表面。

?

以下材料可金屬化處理：聚苯乙烯(PS)、聚酯（PET)、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（ＰP）等。鍍層是不牢固的.金屬化處理的材料均可用于熱成型,但在拉伸時鍍鋁層減薄，并會因此而不透明。覆蓋壓塑層的電鍍片材成為反射片，可采用模塑真空吸塑成型，其伸展量僅為有限的一點。金屬化及電鍍的真空吸塑成型材料，電鍍的一面反射輻射加熱器的熱輻射，因此只能去加熱沒有金屬化的那一面。若是在真空吸塑成型之后電鍍塑件，應(yīng)使用特殊的電鍍材料。

?

例：常見的月餅托盤的用料就是電鍍金色的片材成型的制品。

?四、常見片材的成型特性

1。聚對苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥT)

??聚對苯二甲酸乙二醇酯俗稱聚酯。

?1946年英國人惠菲德首先發(fā)表聚酯的專利,并在英國ICI公司進(jìn)行試生產(chǎn)，１9５３年該公司又首先進(jìn)行聚酯薄膜試生產(chǎn)，１954年美國杜邦公司也生產(chǎn)該種薄膜，以后德、法和日本相繼生產(chǎn)聚酯薄膜和纖維、片材等。

聚酯樹脂的特點：

?聚對苯二甲酸乙二醇酯系結(jié)晶形聚合物，密度為１。3０～1.3８g/ｃm３，熔點為２55oC～２60oC，在熱塑性塑料中具有最大的強(qiáng)韌性，其薄膜拉伸強(qiáng)度可與鋁箔相匹敵,為聚乙烯的9倍,聚碳酸酯和尼龍的3倍。

聚對苯二甲酸乙醇在較寬的溫度范圍內(nèi)，保持其優(yōu)良的物理機(jī)械性能,-20oC~80ｏＣ溫度的影響很小，長期使用溫度可達(dá)120oＣ,能在150oC使用一段時間。

聚對苯二甲酸乙二醇酯的透氣率雖然比聚偏二氯乙烯大些，但作為包裝材料仍是屬阻氣性良好的。對25ｕm厚的薄膜，透氧為2９cm3／m2·Ｍｐa、二氧化碳為13０cm3/ｍ2·h·Mpａ,吸濕性低，25ｏC水中浸1周,吸濕率〈0.6％,保持尺寸穩(wěn)定性.

聚對苯二甲酸乙醇在較高溫度下,也能耐氟氫酸、磷酸、乙酸、乙二酸,但鹽酸、硫酸、硝酸能使它受到不同程度的破壞，如拉伸強(qiáng)度下降。強(qiáng)堿尤其是高溫下的堿,能使它的表面發(fā)生水解,其中以氨水的作用更劇.醋酸乙酯、丁酮；二甲苯、石腦油、乙二醇甲酯、甲醇、醋酸等，在室溫或近它們沸點的溫度下不受侵蝕,溶解在鄰－氯代苯酚、四氯乙烷、甲酚的混合溶液或過量的硝基苯之中。

聚酯片材系列的性能：

?

聚酯片材系列包括PETＧ、ＡＰET、PＣT等品種,是近年開發(fā)和發(fā)展很快的新片材產(chǎn)品。

?

聚酯片材具有優(yōu)良的綜合性能、透明度高、強(qiáng)度好、后加工容易等諸多優(yōu)點。由于強(qiáng)度好,同樣厚度的產(chǎn)品,其保護(hù)作用明顯優(yōu)于ＰＶC片材，若同樣強(qiáng)度來比較,則可用較薄的聚酯片材,所以雖然聚酯片材重量價格較高,但實際成本增加不大，更主要的是聚酯片材的透明晶瑩增加了包裝的效果，使包裝上了更高的一個檔次。再有它無毒、無臭、無味，符合食品包裝的衛(wèi)生要求，它無ＰＶC片材焚燒理時會二次污染環(huán)境的問題，在ＰVC片材禁止使用于一次性包裝的情況下，能符合包裝應(yīng)用的有較高強(qiáng)度的片材，無疑是聚酯片材。聚酯片材的加工（吸塑或折盒）方便，普通的吸塑機(jī)便能正常加工，效率與ＰVC片材一樣，所以原生產(chǎn)PVC片材吸塑制品的設(shè)備無需進(jìn)行任何改造。

?⑴無定形聚酯片材(APＥT

)

?

APET片材是使用間苯二甲酸及二甘醇對聚酯進(jìn)行改性后的樹脂經(jīng)擠出成型而得。由于從機(jī)頭擠出的熔融PＥＴ物料經(jīng)過驟冷定型成片,使樹脂處于無定型狀態(tài),因而ＰEＴ片材具有很高的透明性;同時保持有PET的眾多優(yōu)點，如無毒、高光澤、良好的機(jī)械性能、阻隔性能、印刷性能；易壓花裝飾;易金屬化處理；可以用r射線消毒；可對廢棄物經(jīng)濟(jì)地處理,包括回收利用、燃燒處理等，燃燒時僅產(chǎn)生二氧化碳和水,不產(chǎn)生有害物質(zhì).但APET不耐紫外線，APET有良好的電絕緣性能。

?APET還具有許多性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過PVC，例如耐低溫性好、耐摩擦性能優(yōu)越等，是一種大有發(fā)展前途的新型塑料包裝材料，其應(yīng)用領(lǐng)域正在進(jìn)一步地探討、拓展過程中。

?

ＡＰEＴ片材可供選用的范圍在０．1~5.0mm，相當(dāng)廣泛，為AＰET制品設(shè)計和利用提供了較大的余地。

?

AＰET片材的吸塑成型條件(附件表1）：成型溫度為90℃~１２0℃；模具溫度為３0℃~50℃。在溫度到120℃以后，AＰEＴ成為混濁不透明的，即后結(jié)晶,并且阻隔性降低.對于厚度為3～4mm的材料,在加熱過程中已經(jīng)開始后結(jié)晶。AＰEＴ真空吸塑成型模具的排氣通道比HIPS和PVＣ所需要多

20%～30%。

??ＡPEＴ片材的技術(shù)指標(biāo)如下,它強(qiáng)度好，擴(kuò)沖性能優(yōu)良、高透光率，適合高強(qiáng)度透明包裝，如食品或油脂性物品的包裝，文具、工具的吸塑包裝。

后處理：沖壓和切割性能優(yōu)異,但沖壓力要比PＶＣ高60%。另一方面，切割時間相當(dāng)短。加熱的刀模的切割長度可相應(yīng)增加，在１00℃時增加１1％，

１30℃時增加25%

,

16０℃增加40%。將AＰEＴ殼罩熱封合到板上的溫度是190～240℃，封合時間是1.２～2．5s；板上涂覆熱封合漆是非常重要的,ＡPＥT單膜比復(fù)合膜的熱封合更困難。AＰＥT膜對APＥT膜（單組分包裝材料)的熱封合在溫度范圍從1６0～２４0℃，熱封合時間0。７~２.5s間實現(xiàn)。

??專用復(fù)合材料ＰETG/APET/PETG

（GAG）

，

APＥT/Bａrex

,

APＥT/PE、ＰEＴ(ＰET是ＡPET或PEＴG中的任一個)／鋁／Bａrex［Bａrex是商品名，這種材料由丙烯腈/丙烯酸酯/丁二烯(A/MA

/B）組成］、PEＴ／PVDC/PＥ、ＰEＴ／PVC／PE、PET/EVOH／PＥ、PEＴ/PVC.

⑵非晶型聚酯片材

（PＥTG

）GPEＴ又稱ＰＥＴG，是用環(huán)己二甲醇進(jìn)行改性的一種非結(jié)晶態(tài)PEＴ樹脂，其熔點較低，僅18０℃～200℃。PETG片材在具有APET片材的特性時，它最大特點是熱封合性能突出，封合時容易操作且熱封合質(zhì)量可靠，與APET相比，

PETG在非常高的成型溫度下不結(jié)晶，對于真空吸塑成型，甚至能夠獲得復(fù)雜幾何形狀的清晰輪廓但因其價格較貴，應(yīng)用上受到一定限制。

?PETG的化學(xué)穩(wěn)定性與ＡPＥT相同。

?

成型的條件和模具溫度。

后處理：優(yōu)異的沖壓和切割性，所需的沖壓力比AＰＥT約?。?％.PETＧ對涂覆紙板的熱封合，封合溫度范圍180～2５０℃,封合時間為

1.2～3s；對涂覆罩膜的熱封合為170~2０0℃,時間在0.７～2s。PEＴＧ或PＥTＧ

/

ＡPET

/

ＰEＴG全塑罩可以熱封合。粘接與APET相同。焊接與APＥT相同,ＰEＴG也可由高頻焊接。專用復(fù)合片材，PETＧ

/

AＰＥT

／

PETＧ

，

PＥTG

/

ＰＳ

／

PＥTG

，

PS

/

PETG

，

ＰＥTG

／

PP。

??⑶結(jié)晶聚醋（CPET

）

?

ＣＰET是受晶核影響的PET,能在加工過程中使材料快速結(jié)晶.耐熱是熱成型中形成的結(jié)晶度的作用（最大結(jié)晶度可達(dá)３０%）。ＣPＥＴ對空氣和水蒸氣的阻隔性高?；瘜W(xué)穩(wěn)定性類似APＥＴ和PETＧ.

?成型的條件和模具溫度。

??CＰET需要專用的機(jī)器設(shè)備，其組成為朝上的加熱器沿縱向排列的閉合回路控制，加上橫向隔開以及向下加熱，橫向隔開的全部控制。加熱器下的片材應(yīng)用鉆板遮蔽，因為加熱時會超出加熱溫度的很多倍（2～3倍或更多）。建議準(zhǔn)確測量對材料溫度的影響。

??請注意：ＣPET在模具加熱至１7０℃,成型壓力１．６MＰａ和2．5ＭPa之間熱成型，成型時間約4ｓ。對于困難脫模的制品,需將模具冷卻至６5℃，按設(shè)計原則和穩(wěn)定性要求，脫模斜度應(yīng)大于5°。

?

后處理：沖壓和切割時,鋼模切割刀需加熱至約１30℃。CPＥＴ容器與覆蓋膜的熱封合，CPEＴ罩與熱合板的封合為180℃,2。5s。

??2．聚氯乙烯(PＶC）

??聚氯乙烯

早在183５年法國的Reｇnaulｔ首先發(fā)現(xiàn)氯乙烯單體，１872年，Bａn

ｍａnn又首先提出“氯乙烯單體在密封管內(nèi),在陽光的作用下，可得到白色粉末的聚氯乙烯”的重要論述。直到1９３0年，首先在德國工業(yè)化生產(chǎn).日本于

1９39年才開始工業(yè)化生產(chǎn)聚氯乙烯。

?①聚氯乙烯樹脂的特點：

??聚氯乙烯是無毒、無臭的白色粉末，密度為

１。4０g/ｃｍ3，加入增塑劑和填料的聚氯乙烯塑料的密度1．15~２。00g/ｃｍ3。聚氯乙烯的力學(xué)性能取決于聚合物的分子量、增塑劑及填料的含量。聚合物的分子量越大,力學(xué)性能、耐寒性、熱穩(wěn)定性越高，但成型加工較困難;分子量低則與其相反.增塑劑的加入，它不但能提高聚氯乙烯的流動性,降低塑料化溫度,而且使其變軟.通常，在10０份聚氯乙烯樹脂中增塑劑量大于２5份即變成軟質(zhì)塑料，伸長率增加，而拉伸強(qiáng)度、剛度、硬度等力學(xué)性能均降低；增塑劑加入量小于２5份時為硬質(zhì)或半硬質(zhì)塑料，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度。

?

聚氯乙烯的耐寒性較差，盡管其脆化溫度低于—50oC,但低溫下即使軟質(zhì)聚氯乙烯制品也會變硬、變脆.

?

聚氯乙烯是無定型聚合物,它的玻璃化溫度（Tｇ)為8０oC左右，在此溫度下即開始軟化，隨著溫度的升高，力學(xué)性能逐漸喪失。顯然,Tg是聚氯乙烯理論使用溫度的上限。但在實際應(yīng)用中,聚氯乙烯的長期使用溫度不宜超過6５oC。由于聚氯乙烯含氯量達(dá)6５％,因而具有阻燃性和自熄性.聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性差，無論受熱或日光都能引起變色，從黃色、橙色、棕色直到黑色，并伴隨著力學(xué)性能和化學(xué)性能的降低.

??聚氯乙烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。它自身的溶解度參數(shù)(&）為19。１～2２.１（MＪ/ｍ３)，因而在溶解度參數(shù)較低的普通有機(jī)溶劑中的溶解甚低，耐大多數(shù)油類、醇類和脂肪類的侵蝕，但不耐用消費品芳烴、氯代烴、酮類、酯類、環(huán)醚和硝基化物，溶于環(huán)己酮、四氫呋喃、二氯乙烷等溶劑。

?

聚氯乙烯具有較好的電性能，其電絕緣與硬橡膠媲美。

②ＰVC片材的特性：

??通常應(yīng)用于真空吸塑成型的是硬質(zhì)聚氯乙烯片材PＶC-U（或稱RPVC)

?

長期以來，人們普遍認(rèn)為聚氯乙烯的衛(wèi)生性差，很少用于食品包裝。但慢性毒性試驗表明，工業(yè)生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂本身是無毒的，它的衛(wèi)生性問題主要是兩個方面：一是樹脂中殘留的氯乙烯單體被證明對人體有害；使用的許多塑料助材劑尤其是熱穩(wěn)定劑大都有一定程度的毒性。不過，近年來，隨著聚氯乙烯合成技術(shù)水平的提高，聚氯乙烯樹脂中氯乙烯單體的含量己成功地降低到５/100０00０以下,基本上解決了樹脂中氯乙烯單體含量過高和問題；同時，通過無毒助劑的選用，合理的配方，是可以制得滿足衛(wèi)生要求的聚氯乙烯制品的.如近年來生產(chǎn)的無毒聚氯乙烯透明片材等，已廣泛應(yīng)用于食品包裝。

?

聚氯乙烯片材分為食品包裝用（199４年我國通過了食品包裝用聚氯乙烯硬片、膜的國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)為CB／Ｔ１５26７-９4）和非食品包裝用二種級別.此片材的性能特點:1、透光性好，光澤性優(yōu)良,可制成各種顏色的透明片材；2、機(jī)械性能優(yōu)良,沖擊強(qiáng)度、硬度及剛性適宜,耐寒、耐熱、耐候性；3、二次加工性能好，可熱粘接；4、可以回收再加工應(yīng)用;

５、印刷性能好，著色性能好；6、化學(xué)穩(wěn)定性好，阻隔性能好，無毒無味、對霉菌、細(xì)菌有抵抗性。所以在包裝中應(yīng)用范圍甚廣，如經(jīng)吸塑或壓塑等二次加工成型為盆、盒、盤、杯等容器，用來包裝食品，或成型為相應(yīng)被包裝商品外型的多穴泡罩，用來包裝玩具、小五金、工具等，滿足商品包裝中、小包裝要求.

聚氯乙烯片材的另一重要特點是價格較便宜,若不是在焚燒外理這類垃圾時會二次污染環(huán)境的話，無疑它是最有競爭力的一種片材。

?

擠出和壓延PＶＣ硬片通常選用PVC樹脂ＳG6型或SG７型，其K值為６5-６0,聚合度8５０－６３０。作為食品包裝材料用的PVC樹脂，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)ＧB48０3—94，即要求樹脂中的氯乙烯含量小于5mg/ｋg，1/2—二氯乙烷的含量要小于2mg/ｋｇ（乙烯法)或１50mg／ｋｇ（乙炔法）,若是一般性包裝材料用片材則只需符合國家標(biāo)準(zhǔn)GＢ/T５761—93。

?食品包裝用的PVC片材國家標(biāo)準(zhǔn)GＢ/T１5２6７-94，片材寬度及極限公差:

?

寬度＜7０0mｍ者，一級品公差±２，合格品為+4

/-２

寬度≥7０0mm者，一級品極限公差±２,合格品為±5

?

③PＶC片材的真空吸塑成型條件

?

聚氯乙烯片材在真空吸塑成型的最大拉伸比,因成型方法不同而異，各種成理方法的拉伸比如下:

??聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中對模具設(shè)計參數(shù)包括轉(zhuǎn)角圓半徑、模型壁斜度、真空孔的孔徑及孔數(shù)以及收縮率等的要求。真空孔置于凹櫓棱角處，不宜平均分配。

?

聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中對加熱溫度、模具的溫度、以及輔助柱塞溫度要求。

必須注意，應(yīng)使加熱充分深人到材料內(nèi)部，加熱不充分會在成型時使片材開裂。

?粘接采用溶劑基黏合劑和專門的PＶＣ黏合劑。焊接可用各種焊接工藝，但高頻焊接最好。后處理：當(dāng)沖壓和切割厚度大于lmｍ的PＶC片材時,所需的力大于

PS或PP。將PVＣ泡形罩封合到涂覆的紙板上時，封合溫度約160℃,縫合時間2。５s；封合溫度2０0℃，封合時間1。5s。對于全塑料罩形包裝，采用熱封膠涂覆PVC材料.

?

專用復(fù)合片材PVC

/

ＰＶDF、PＶC

／

ＰVDＦ

／

ＰＶＣ、PVC

/

PＥ、PＶＣ

/

PＶDC

/

PVC

/

PE、ＰVC

/

ABS、PVＣ

/

ＰA，也可將其金屬化。

??３.聚丙烯(PP）

聚丙烯

1955年，意大利納塔發(fā)表了他改進(jìn)的齊格勒催化劑——三氧化鈦—烷基鋁合物，即齊格勒-納塔催化劑。他使用該催化劑成功地將丙烯聚合成等規(guī)聚丙烯，并于1957年在意大利實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。此后,在世界范圍內(nèi)，聚丙烯的生產(chǎn)得到很快發(fā)展。

?①聚丙烯樹脂的特點：

?聚丙烯重量輕，密度為0.90-0.91g／cm３,是通用塑料中最輕的一種。聚丙烯的力學(xué)強(qiáng)度、剛性和耐應(yīng)力開裂都超過高度聚乙烯,而且有突出的延伸性和抗彎曲疲勞性能，用它制成的活動較鏈經(jīng)過７0０0萬次彎曲試驗，竟無損壞痕跡.聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性，長期使用溫度可高達(dá)100ｏC～120oＣ，無載荷時使用溫度可達(dá)1５0oC，聚丙烯是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能經(jīng)受１３5oC的消毒溫度的品種。

?

聚丙烯的耐低溫性能不如聚乙烯，脆化溫度約為－1０ｏC～-３0oＣ（聚乙烯為－60ｏC）。低溫甚至室溫下的抗沖擊性能不佳，低溫下易脆裂是聚丙烯的主要缺點。聚丙烯在成型和使用中易受光、熱、氧的作用而老化。聚丙烯在大氣中12天就老化變脆，室內(nèi)放置４個月就會變質(zhì)，通常需添加紫外線吸收劑、抗氧劑、炭黑和氧化鋅等來提高聚丙烯制品的耐候性。

?

聚丙烯是一種非極性塑料，肯有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性,并且結(jié)晶度越高，化學(xué)穩(wěn)定性越好。除強(qiáng)化性酸（如發(fā)煙硫酸、硝酸）對它有腐蝕作用外,室溫下還沒有一種溶劑能使聚丙烯溶解,只是低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴對它有軟化或溶脹作用。它的吸水性很小，吸水率還不到0.０1％。

?聚丙烯的電絕緣性能優(yōu)良，特別是高頻絕緣性很好，擊穿電壓強(qiáng)度也高，加上吸水率低，可用于1２0ｏC使用的耐熱絕緣材料。

②聚丙烯片材的特性：

聚丙烯片材一般都選用牌號的聚丙烯樹脂，通常應(yīng)用于真空吸塑成型是共聚丙烯樹脂及改性聚丙烯材料。改性聚丙烯材料主要著重于以提高成型工藝性能、透明性及耐熱性等，主要改性有以下幾個方面。

??a改善聚丙烯片材的成型性能

?

為改善聚丙烯片材的真空吸塑成型性能，最常使用的方法是采用聚乙烯(PE)對聚丙烯進(jìn)行摻和改性。在聚丙烯中摻混少量(20%～3０％）的低密度聚乙烯

（PE），即可使聚丙烯熔融性能狹窄、片材加熱時容易淌的缺點得以改善,可以使用普通的真空吸塑成型加工工藝。當(dāng)然，加入聚乙烯后也會帶來一些性能上的負(fù)面影響，例如剛性和耐熱性產(chǎn)生一定程度的下降,在應(yīng)用中空予考慮.

?b提高聚丙烯片材及其成型制品的透明性

??在聚丙烯中加入成核劑(透明劑)是提高聚丙烯片材及其成型制品透明性的有效途徑。成核劑配入以后，在生產(chǎn)聚丙烯片材時，會產(chǎn)生大量的微細(xì)的結(jié)晶，減少乃至避免生產(chǎn)大型球晶,大型球晶的減少或消除，使聚丙烯的透明性明顯改善。同時由于成核劑的作用，大量微細(xì)結(jié)晶的形成，使聚丙烯的潔凈度提高。采用成核劑改性,在提高聚丙烯透明性的同時，其剛性也有改善.

c改善聚丙烯片材的耐熱性與剛性

?

通過填充改性的方法,可以明顯改善聚丙烯片材的耐熱性與剛性。應(yīng)用較多的填充劑是滑石粉、碳酸鈣等,其中以滑石粉改性效果更為突出.加入30％～4０％的滑石粉,制得的聚丙烯片材不僅剛性明顯改善，其使用溫度可提高到１4０℃以上，同時保持純聚丙烯片材的優(yōu)良的衛(wèi)生性能及較佳的耐油性，且價格較為低廉。其成型制品可以適用于微波爐加熱。

③ＰP片材的真空吸塑成型條件

在真空吸塑成型工藝中,改性聚丙烯片材以配入(20％～３0％）低密度聚乙烯(PE）的成型性能最佳。

??聚丙烯對成型條件的要求,模具脫模斜度:凸模2

o~3

o（最優(yōu)為5

o)，凹模１o~3

o(最優(yōu)為5

ｏ）；成型溫度：片材溫度150~180℃,模具溫度70℃～90℃;成型收縮情況：凸模0．