第七章塑料的二次成型

1、第七章 塑料的二次成型一、本章基本內(nèi)容：1、二次成型的粘彈性原理2、中空吹塑，擠出吹塑工藝3、熱成型，拉幅薄膜的成型二、學(xué)習(xí)目的與要求:1、熟悉吹塑成型各種方法及特點2、掌握影響擠出管坯質(zhì)量3、熟悉吹塑工藝的影響因素三、本章重點、難點：重點：1、擠拉吹和注拉吹的工藝流程2、大型中空制品所用的原料和機頭難點：1、如何拉伸吹塑；2、擠出吹塑制品質(zhì)量的控制課時：4 在一定條件下將片、板、棒等塑料型材通過再次加工成型為制品的方法，稱二次成型法 二次成型過程中塑料通常都處于熔點或流動溫度以下的“半熔融”類橡膠狀態(tài)，所以二次成型是加工類橡膠聚合物的一種技術(shù)，它僅適用于熱塑性塑料的成型二次成型主要包括：中空

2、吹塑成型 熱成型 取向薄膜的拉伸 在一定條件下將片、板、棒等塑料型材通過再次加工成型為制品的方法，稱二次成型法 二次成型過程中塑料通常都處于熔點或流動溫度以下的“半熔融”類橡膠狀態(tài)，所以二次成型是加工類橡膠聚合物的一種技術(shù)，它僅適用于熱塑性塑料的成型二次成型主要包括：中空吹塑成型 熱成型 取向薄膜的拉伸第一節(jié) 二次成型的粘彈性原理 塑料的二次成型加工，就是在材料處于類橡膠狀條件下進(jìn)行的。聚合物在TgTm(或Tf)間，既表現(xiàn)液體的性質(zhì)又顯示固體的性質(zhì)。因此，在二次成型過程中塑料會表現(xiàn)出粘性和彈性。 各種聚合物的Tg有很大差別，適用于二次成型的只能是那些Tg比室溫高得多的聚合物，因為由它們所成型的

3、制品在室溫的使用條件下，才具有長時期的因次穩(wěn)定性。第二節(jié) 中空吹塑成型 中空吹塑成型是將擠出或注射成型的塑料管坯趁熱于半熔融的類橡膠狀時，置于各種形狀的模具中，并即時在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使其緊貼于模腔上成型，經(jīng)冷卻脫模后即得中空制品 塑料中空制品的成型，可以采用注射-吹塑或擠出-吹塑兩種方法兩種成型工藝優(yōu)缺點： 1、擠出吹塑成型：效率高、坯體溫度均勻，投資少，適用性廣；但有接痕和飛邊 2、注射吹塑成型：飛邊少、原材料損失少、口部規(guī)整，尺寸精度高；但需兩套模具，熱量消耗大一、成型工藝擠出-吹塑成型工藝原理示意圖注射-吹塑成型工藝原理示意圖注射-拉伸-吹塑成型工藝原理示意圖二、工藝過程的

4、影響因素 影響成型工藝和制品質(zhì)量的因素主要有型坯的溫度、壁厚、空氣壓力、吹脹比、模溫和冷卻時間等（一）型坯溫度 溫度高，粘度小，易變形，坯體易破壞 溫度低，彈性大，回彈性高，離模膨脹明顯（二）吹氣壓力和充氣速度 壓力高，易使坯體破裂 壓力太低，吹不起來（1）吹氣壓力與材料的形變能力有關(guān) 如PP、PA等易變形低粘度的聚合物，吹氣壓力低 PE、PET、PC吹氣壓力大 （2）吹氣壓力與制品的形狀 （大小、厚度）有關(guān) 制品厚，低壓；薄壁，高壓 制品大，高壓；制品小，低壓（3）吹氣速度 吹氣速度盡可能大一些，有利于產(chǎn)品的均勻性增加，但有可能在進(jìn)口處出現(xiàn)真空，出現(xiàn)凹陷或者可能吹斷3 吹脹比：制品與型坯尺寸

5、之比 吹脹比大，節(jié)省原材料，太薄，難吹，且強度剛度下降；但吹脹比也不能太小，能耗大，浪費原料4、模溫和冷卻時間 （1）冷卻速度太快，模溫低，輪廓花紋不清晰模溫太高，表面無光澤，脫模易變形，收縮率大模溫與材料的Tg相匹配 高Tg，高模溫；低Tg，低模溫（2）冷卻時間較長，因為其形變是強迫高彈態(tài)，彈性形變大，所以需要更長的時間來回復(fù)第三節(jié) 熱成型熱成型是將裁成一定尺寸和形式的片材，夾在模具的框架上，讓其在Tg至Tf間加熱軟化，片材一邊受熱、一邊延伸，憑借施加的壓力，使其緊貼模具的型面，取得與型面相仿的形樣，經(jīng)冷卻定型和修整后即得制品。熱成型動力： （1）加熱片材兩邊的氣壓差 （2）機械力 （3）壓

6、力特點：制品厚度不太大，表面積比較大，形狀為半殼形，深度不深，都可以用注射成型與注射成型相比 優(yōu)點：熱成型較注射成型的投資少，效率高 缺點：原材料價格要高，后加工處理要比注射成型多，不太精密幾種典型的熱成型工藝原理示意圖真空成型壓力成型復(fù)蓋成型柱塞輔助成型推氣成型對膜成型一、熱成型方法（一）差壓成型特點：1、制品結(jié)構(gòu)上比較鮮明和精細(xì)部位是與模面貼合的一面，而且光潔度比較高；2、成型時，凡片材與模面在貼合時間上愈后的部位，其厚度愈?。?、模具結(jié)構(gòu)簡單，通常只有陰模；4、制品表面光澤好，并不帶任何瑕疵，材料原來的透明性成型后不發(fā)生變化一、熱成型方法（二）覆蓋成型 只有一個模具（陽模），成型時借助于

7、液壓系統(tǒng)的推力，將陽模頂入由框架夾持且已加熱的片材中，然后再抽真空使片材包復(fù)于模具上而成型（三）其它成型 在差壓成型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，包括柱塞輔助成型，推氣成型，對模成型熱成型五項工序：1、材料的夾持；2、片材的加熱；3、成型；4、冷卻；5脫模二、熱成型的影響因素（一）成型溫度1、對伸長率的影響 溫度升高，延伸率有一峰值，熱成型在最大延伸率溫度時加工成型1-聚乙烯；2-聚苯乙烯；3-聚氯乙烯；4-聚甲基丙烯酸甲酯；- - - -抗張強度伸長率成型壓力與抗張強度要匹配加熱溫度低，節(jié)省能源、縮短冷卻時間 但制品外觀輪廓不清晰加熱溫度高，尺寸穩(wěn)定、但易變色由于有厚度影響，片材加熱盡量采取高溫片材加熱

8、時間較長，占成型周期的5080%片材厚度與加熱時間的關(guān)系1-耐沖擊聚苯乙烯；2-低密度聚乙烯；3-聚丙烯；4-高密度聚乙烯；5-醋酸纖維素；6-硬聚氯乙烯單位厚度片材的加熱時間隨厚度增加而減小（二）成型速度 熱成型時，在壓力或柱塞等的推動下，片材要產(chǎn)生伸長變形，直到形變達(dá)到與模具尺寸相當(dāng)為止。形變過程中材料受到拉伸，成型速度不同，材料受到的拉伸速度也不同。 如果成型溫度不很高，則適于采用慢速成型，這時材料的伸長率較大，這對于成型大的制品特別重要。 但速度過慢，則因材料易冷卻而使得成型困難，同時延長了生產(chǎn)周期，因此也是不利的。所以一定厚度的片材，在適當(dāng)提高加熱溫度的同時，宜用較快的速度成型（三）

9、成型壓力 壓力的作用是使片材產(chǎn)生形變，但材料有抵抗形變的能力，其彈性模量隨溫度升高而降低 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的彈性模量時，才能使材料產(chǎn)生形變 如果在某一溫度下所施加的壓力不足以使材料產(chǎn)生足夠的伸長時，只有提高壓力或升高成型溫度才能順利成型 選擇材料時常要考慮成型性，主要從材料伸長率、抗張強度、對溫度敏感性等多方面來衡量伸長率-溫度范圍寬，較大壓力、緩慢成型，溫度不影響成型過程。伸長率對溫度不敏感 較小壓力、快速成型（四）材料的成型性第四節(jié) 拉幅薄膜的成型 拉幅薄膜是將擠出得到的厚度為13毫米的厚片或管坯，重新加熱到TgTm(或Tf)溫度范圍進(jìn)行大幅度拉

10、伸而形成的薄膜 一、薄膜取向的原理和方法 拉幅薄膜是大分子具有取向結(jié)構(gòu)的一種材料。 單軸取向 雙軸拉伸薄膜的拉伸取向方法主要分為平膜法和管膜法兩種平膜法：單向拉伸和雙向拉伸；雙向拉伸又分為逐次拉伸（先縱后橫拉伸和先橫后縱拉伸）和縱橫同時拉伸管膜法：雙向同時拉伸（泡管法和平板式拉伸法）二、拉幅薄膜的成型工藝 無定形薄膜，不取向，熱收縮性大，不實用 結(jié)晶性薄膜，不取向，性脆，透明性差，不實用 所以取向或結(jié)晶又取向的薄膜，強度高，透明性好，尺寸穩(wěn)定性好，有價值 1.無定形聚合物 2.結(jié)晶聚合物（一）平膜法逐步拉伸薄膜的成型 先縱后橫，采用多，工藝簡單 先橫后縱，采用少，工藝復(fù)雜但均勻 單點縱向拉伸：

11、兩個輥筒 多點縱向拉伸：多個輥筒均勻拉伸逐步延伸平膜法拉幅薄膜的成型工藝過程示意圖逐步延伸拉幅法部位的拉伸溫度泡管法拉幅薄膜成型工藝示藝圖（二）管膜法拉幅薄膜的成型管膜法拉幅薄膜的成型通?？煞譃楣芘鞒尚汀⒗旌蜔岫ㄐ腿齻€階段1、管坯成型 擠出機將塑料經(jīng)管型機頭擠出形成管坯，并立即用冷卻水冷卻至Tg-Tf(Tm) 間2、拉伸 （1）管坯經(jīng)第一對夾輥折疊進(jìn)入拉伸區(qū) （2）從機頭吹入壓縮空氣吹脹，坯體橫向拉伸形成泡管 （3）泡管受到向下的牽引產(chǎn)生縱向拉伸達(dá)適當(dāng)拉伸比 （4）拉伸后的泡管再經(jīng)第二個夾輥折迭，進(jìn)入熱處理區(qū) （5）繼續(xù)保持壓力，泡管在張緊下進(jìn)行熱處理定型 （6）冷卻特點：設(shè)備簡單，占地面積小（三）拉幅薄膜成型過程中的影響因素1、拉伸溫度 溫度升高，有利于分子取向，但也易于解取向，高溫拉伸時，須快速冷卻2、拉伸速度 拉伸速度過大，在較低延伸率下易破裂 拉伸速度增加，取向度減小，斷裂伸長率降低；但周期長，取向易回復(fù)3、拉伸倍數(shù)與方式 通常先縱后橫的拉伸工藝中，縱向拉伸太大，不易橫向拉伸，以34倍為宜4、熱定型條件 使尺寸穩(wěn)定下來，不產(chǎn)生明顯變形，就要熱定型一般規(guī)律：（1）拉伸速度、拉伸倍數(shù)一定時，溫度下降，取向度增加（2）溫度和拉伸速度一定時，拉伸倍數(shù)提高，取向度