1、一、吸塑技術之片材的成型特性用于成型加工的無論單層或多層復合片材，都必須具備以下性能：一、塑性記憶， 即當拉伸軟化的片材時， 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成型的制品如果重新加熱到原來的成型溫度， 它會回復到原 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， 這一特性對于產品的形狀和質量有很大影響。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

2、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。、熱塑性塑料化學組成和結構熱塑性塑料是由分子鏈長度達到 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。 均勻結構的大分子， 比如線型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規(guī)則排

3、列，大 分子按一定規(guī)則部分結晶，我們稱之為部分結晶熱塑性塑料。無定形和部分結晶熱塑性塑料的區(qū)別,無定形熱塑性塑料由于其不對稱結構或大側基, 是不結晶的, 在不進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低 于其玻璃化轉變溫度爪。 部分結晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域, 稱之為結晶區(qū)。 因為結 晶作用,部分結晶的熱塑性塑料通常是不透明的,并且透明度會隨著結晶度的增加而減小。 部分結晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點 Tm 之間。(如如果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。 對于許多部分結晶的

4、熱塑性塑料而言， 結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)。PET瓶，透明的PET片材和透明的無規(guī)聚丙烯片材(HDPE )聚丙烯(PVC-U和PVC-P高密度聚乙烯(LDPE) 聚甲基丙烯酸甲醋 (PMMA無定形熱塑性塑料部分結晶熱塑性塑料聚氯乙烯苯乙烯聚合物(PS/SB/SAN/ABS/ASA)低密度聚乙烯(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 )聚磯(PUS ) 聚

5、醚礬 (PES )b部分結晶的12-工作溫度；23-軟化區(qū)（玻璃化轉變溫度 Tg）; 34-成型溫度區(qū)；11 12-無定形部分的軟化區(qū) （Tg）; 1213-工作溫度區(qū)； 1314-結晶區(qū)的熔程 （晶體熔融溫度 Tm ） ; 1415-成型溫度區(qū)；E解性模量，b -強度；£ -熱變形率PET片材的技術指標指標項目指標密度， g/cm3 1.381.42機械性拉伸強度，MPa斷裂伸 長率，X280光學性透明度，霧度，90W 5.0熱特性適用溫度，oC成型溫度，oC-40757585 透氣性水分透過率， g/（cm2 24 mm）氧氮透過率， mL/（m2 24h MPa）0.2120透

6、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 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， 部分結晶熱塑性塑料不 再透明， 根據(jù)結晶度不同， 其透明程度也會不同。 無定形和部分結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）和強度（T ）的會隨 著溫度的升高而降低，但可變形性（£ ）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)在一定溫度范圍內可以認為是隨溫度線性增加的，后面將會介

7、紹。當加熱熱塑性成型材料時， 無定形和部分結晶的熱塑性塑料會產生如下的差異。 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， 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。 部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶， 分為無定形區(qū)和結晶區(qū)。 當 結晶度較低時， 材料在溫度低于結晶熔融區(qū)時就能進行真空吸塑成型，結晶程度高時， 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

8、- 應力條件而不發(fā)生形變， 這就需要在熱加工過程中部分結晶區(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： 聚丙烯的結晶熔 融區(qū)大致為158165C，當真空吸塑成型溫度低于158 C,結晶區(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，這是因為結晶區(qū)的應力要想恢復到它最初的形狀。定形的， 生逆轉， 溫下使用， 或要進行

9、短暫的高溫消毒， 度。對于部分結晶熱塑性塑料， 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。另一方面，若成型溫度為163C，結晶區(qū)會完全熔融，聚丙烯成型材料會變成無在一定條件下冷卻，會形成新的不含應力的晶體，不會在121 C高溫消毒的時候發(fā)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 那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫 真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。在實際生產中， 如果把這些因素都考慮進去的話， 就會產生下面的問題： 片材就會因為真空吸塑成型機器達不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進行生產（通過機器時無法得到一個

10、光滑平整的表面 ），或者是材料的熔體強度太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結得過緊。 在加熱和成型時易于結晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。CPET是含有結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?shù)墓ぷ鳁l件下仍具有快速結晶的特性。其結晶速度與材料的成型溫度有關，在170 C時結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在 255258C之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在7885C，故下列條件可用于CPET的真空吸塑成型。真空吸塑成型溫度為130135 C,加熱時間應盡可能短，盡量少發(fā)生結晶，使材料具有理想的可變形性。結晶度高不利于制品的精確度。真空吸塑成型模具

11、必須加熱到170 Co在真空吸塑成型過程中（0.60.7mm厚的片材用3.54s的時間），材料可以獲得 25%30% 的結晶度。成型后，制品在60 C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 C,但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，制品的穩(wěn)定性取決于結晶 度。比如用CPET做成的容器，結晶度也僅僅只有25%30%o溶出試驗重金屬（4%乙酸）（以Pb計）/10 - 6V 1蒸發(fā)殘渣正已烷/10 - 6< 30乙醇/10 - 6< 30乙酸/10 - 6< 30蒸餾水/10 - 6< 30高錳酸鉀消耗量/10 - 6 < 10褪色試驗

12、 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。真空吸塑成型過程中被加熱時， 就會在制品的表面產生氣泡， 下進行加工，

13、要么把密封包裝打開后直接使用，中的相對濕度是 60%70%。根據(jù)材料的不同等級，0.55h，但ABS材料可以開口存放 23天?，F(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。當受潮的材料在 故吸濕材料必須在干燥的條件要么干燥后立即進行加工。 通常情況下空氣PC 片材可以在熱成型前在空氣中存放（參見附件表 1）。干燥可以在空氣循環(huán)， 以便熱空氣可以穿過板的兩側自由 受潮的成卷的卷材進行干燥需要花上幾天的時PE薄膜若沒有特別的要求，一般的預干燥的方法可 干燥爐中進行， 片材必須垂直放置， 兩者之間留有空隙， 循環(huán)。人們已經很少將卷取的薄片進行干燥。 間。干燥了的成型材料如果不是在干燥后馬上

14、進行成型加工的話，需要立即包裝在 中。2. 成型中片材的摩擦行為在真空吸塑成型過程中， 當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拉伸過程中出現(xiàn)，或者在陽模成型中， 模具在向里推進的過程中與片材發(fā)生接觸時出現(xiàn)。 當摩擦力比較大的時候， 片材與模 具一接觸就會黏結在一起。 黏在一起的地方進一步牽伸是不可能的了， 比如說用黏結劑層合 就是一個典型的例子。P TFE做成模具，被加工的材當材料太容易滑動通過因為這樣底部總是會太如果沒有摩擦力存在，比如說在模具表面涂層或者用 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

15、。 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， 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。模具與片材接觸部分接觸面上的片材的種類；表面處理影響模具側面摩擦的因素有： 真空吸塑成型模具所用的材料；的溫度；表面粗糙度。影響成型片材摩擦性能的因素有：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 。與非常實際應用要點如下。 將模具表面輕微砂磨或用人工的方法使其稍微粗糙一些， 粗糙的表面或經過拋光的表面相比， 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。 模具溫度在真空吸塑成型的時候起了

16、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。對于具有明顯黏結傾向的成型材料，如帶有熱封合層的片材和復合的成型材料， 接觸表面材料的成型溫度比主體基材的低。但ABS / 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雙層復合的片材，當 PE層與模具表面接觸，在用輔助模 （通常叫上 模）進行預拉伸時就會出現(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 C,而在這樣的溫度下，PE和密封層都已經變黏，可能和模具黏結在一起。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

17、與溫度較低的模具相接觸，但這種方法使制品的設計受限。不同情況下解決黏結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)黏的一側少加熱； 如果材料發(fā)黏的一側與模具接觸， 成型溫度應盡可 能低；如果材料發(fā)黏的一側與進行預拉伸的模具相接觸，就應該選用PTFE的模具或者用PTFE涂層的鋁質模具；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)來進行調節(jié)。 為了將這種具有

18、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拉伸的模具。3. 成型片材的收縮在真空吸塑成型中，收縮（shri nkage）是指在沒有任何機械應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。 在材料進行真空吸塑成型之前， 建議對材料進行收縮測試。精確測量并紀錄一塊200mmX200mm的片材，用箭頭標志出擠出方向并記錄下切割方向。將烘箱加熱到片材真空吸塑成型的溫度將片材放進烘箱中， 為了進行測量，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P TFE薄膜輕輕蓋上

19、，薄膜可以用圖釘固定在木板邊緣。片材在烘箱中至少置留30min ,片材厚度每增加Imm，置放的時間需要增加 5min。片材從烘箱中移出并冷卻。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)生嚴重收縮等問題， 就應該用新 舊兩種片材進行收縮率對比測試。 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）

20、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：模具和制品尺寸應在相同條件下測定，如在真空吸塑成型后24h在23C下進行測定。塑料制品加工后， 在室溫條件下， 經過一段時間可以發(fā)現(xiàn)有后收縮。 如果真空吸塑成型制品 需要進一步加工， 比如泡沫填充， 那么準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確配合?？偸湛s值為：總收縮值（GS）=ra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量會隨之發(fā)生波動。 特 別注意的問

21、題是要確定沖模、修邊模和真空吸塑成型生產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 行調整。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， 就應該在真空吸塑成型之前， 要么詢問材料的制造 商，要么進行測試。 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行測試， 并且各部位 的收縮

22、也必須確定。與收縮有關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；成型片材的生產條件是用不同的擠出機造粒， 或同一臺擠出機具有不同的加工參數(shù)， 生產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：需要進行收縮測定的制品的測定部位或測定方法本身都應該進行選擇，以確定在進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%是不可能達到的。4. 成型片材的取

23、向如果材料發(fā)生高度取向，收縮率測試也會得到成型材料和制品中有關大分子取向的信息。比如在擠出方向， 這將會產生不該有的皺褶。 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。就真空吸塑成型而言， 牽伸會產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度非常高， 這是因為在真空吸塑成型時產生高度取向， 使與牽伸垂直的方向強度大大降低， 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度非常高（如繩，包裝帶 ），但在垂直方向上強度非常弱。制品中發(fā)生取向通過以下方法證實： 收

24、縮率測試； 從模塑制品中沖出一個圓片， 然后測 定al和bl，再將圓片放進爐子里加熱。經過收縮后，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,則產生嚴重的取向。注意：在研究取向的時候，建議對成型 材料進行收縮測試，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

25、。這種現(xiàn)象， 特別是對于高質量的吸塑制品， 將會產生次品， 這可以通過如下方法來 預防和減少： 在另一個房間進行最后的機加工； 對成型材料表面直接噴射離子化的空氣； 用 導電的光滑的刷子清理成型材料。 如果不用抗靜電的材料進行生產， 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環(huán)境建設和管理。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度；成型溫度范圍；成型片材厚度方向的溫度梯度。加熱時間的影響加熱的

26、方式會影響加熱的時間， 真空吸塑成型各項參數(shù)設置相同時， 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 HI PS PVC PP等）及其顏色；片材的厚度。因為塑料是熱的不良導體， 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行加熱， 然后逐漸減少熱量輸人。 作為加熱強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

27、進行真空吸塑成型, 要么真空吸塑成型制品的質量將會非常差。 如果不破壞材料的話, 其內 部的溫度是無法測量的。 因此就需要大量的實際經驗, 以便正確設置最佳的加熱參數(shù), 如熱 量單位消耗和加熱時間、 現(xiàn)代的真空吸塑成型機器、 基本設置和加熱參數(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 品具有更好的力學性能。 將片材加熱到破壞區(qū)所得到的模塑制品。 其力學性能差， 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 材應該兩面同時加熱。增韌的聚苯乙烯（HIPS或SB）通常被當作參照物

28、，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”膨脹量和凹陷量在真空吸塑成型機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)I,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) I計算得到：加熱產 生的線性膨脹量式中 I產生的熱膨脹量，mm 11 材料在溫度T1下的長度或尺寸，mm ;?入一線性膨 脹系數(shù)；T1初始溫度，通常為溫度；T2 加熱結束時的溫度。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)操作溫度范圍內產生的膨脹舉例：ABS材料,線性膨脹量收縮量可以按下式簡單計算：收縮量b溫差l 計算得到。注意：

29、按上式計算收縮量時，沒式中一收縮量，mm bl 機器加持框內的片材寬度或者是輸送片材的寬度； 為T2 - T1時片材產生的線性膨脹，按上式的 有考慮成型材料的內應力。例：線性膨脹量故,收縮量當在真空吸塑成型機器上加熱熱塑性材料， 情況。材料加熱到成型溫度以上時， 將會產生下列 熱塑性塑料片材膨脹，直到軟化溫度。當超過軟化溫度（玻璃化轉變溫度），凍結的應力將會釋放；高度取向的片材，如OPS或LDPE在?？騼燃霸谶_到軟化點時主鏈伸展；另外一些材料，比如PP或PVC繼續(xù)膨脹直到它們達到成型溫度。當用接觸平板加熱時，膨脹會使接觸的壓力發(fā)生改變,在成型片材表面會產生黏結波浪（adhesion strec

30、hs）。 當進行輻射加熱時，會產生兩個問題。a.若片材未支撐發(fā)生凹陷，由自身重量產生的膨脹必須與熱膨脹量相加。輻射加熱可能會產生加熱不足，或片材受熱破壞。生產薄的PP材料時，在真空吸塑成型機上加熱時， 必須采用凍結應力的方法， 否則，片材不發(fā)生熔塌是十分困難的。對于產生嚴重凹陷的成型3-10 聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中對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， 將對模塑制品的質量產生負面影響。 材料，對其進行實際凹陷量的計算是不可能的。表 溫度要求片材加熱溫度模具溫度輔助柱塞溫度脫模溫度130140C 41 46C 601

31、49C< 50C就熱膨脹和凹陷而言，操作人員應該知道以下內容。對于幾乎所有的片材而言， 都會有不同凹陷是塑料材料種類與成型溫度有關的函數(shù)，程度的凹陷；當訂貨的時候，如果有必要，需要詢問相關內容。 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。 帶有空氣支撐的片材的加熱工藝中， PP 片材要適當有一點凹陷，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度有關， 也與片材在生產過程中引入的 內應力有關

32、。成型溫度范圍成型溫度范圍決定于以下幾方面。 在保證足夠精度的情況下， 材料能 被模塑成型的最低溫度。 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120150C( 200C);真空成型時的成型溫度165 ( 140 C)190 C( 200 C )。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 110115 C (120 C )。OPS片材通常在實際生產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備

33、。 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. 成型片材的牽伸成型片材就需要更高的溫度， 比如6mm ，或者用陰模壓力成型底部半每一種熱塑性塑料在一定溫度范圍內， 都會發(fā)生很大的牽伸， 在最佳成型溫度范圍內牽 伸只需要很小的力。 如果真空吸塑成型機器不能提供必要的成型力， 就需要對成型片材進一 步加熱， 以便制品獲得所要求的尺寸精度。 這相當于片材沒有在最佳的拉伸性范圍內模塑成 型。如果在實際加工中精度要求高， 并且需要高牽伸率， 說用陽模真空成型冰箱內膽，其邊緣

34、部分的半徑要小于 徑小于 1.5mm 的制品就是這樣。這會使壁厚分布不均勻， 吸塑制品的設計要求越高， 就會偏離其最佳拉伸性越遠，側壁上呈現(xiàn)薄斑。 當成型非常尖銳的部件， 用某些成型材料在進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生次品。工藝支撐設計十分有意義， 但設計者經常沒有對其產生足夠的重視。 如果在未成型的片材上劃有格子， 在真 空吸塑成型后，就可以對牽伸進行評價（見圖 3-9）。8. 片材對制品細節(jié)的清晰度的影響制品細節(jié)的清晰度被理解為成型模具的輪廓被模塑復型的精度， 其標準是看與模具接觸表面的半徑非常小的拐角和表面結構（皮革和木材紋理）

35、。細節(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HI PS 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計和細節(jié)精度，表 3-2 和圖 3-10 表示其相互關系。名稱面積牽伸低(< 2 : I )中(23 )高(> 3 : I )推薦半徑 R / mm> 0.5s> ( 0.5I ) s> 1.5s相應的厚度減小。選擇的成型溫度越高，細節(jié)的精度也就越

36、好。只是對于結晶型的塑料，如APET、CPET（如真空吸塑成型 ）可以1 ：2 的情況。 在高溫下進行 細節(jié)清晰度就越好。 就壓 OPS 的 如果片材將被模塑成表面有工程結構的是一個例外。如果材料的厚度在 4mm 以上，若要得到較好的細節(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，機器的成型力不足 通過更高的成型溫度來彌補。上述標準也適用于面積牽伸為 4： 1 或成型高寬比達到更大的牽伸，很難獲得均勻的壁厚。 真空吸塑成型模具溫度越高， 力成型而言，模具溫度低可以通過提高成型壓力來彌補。這

37、種方法通常被用來成型 薄片材， 不能用過冷的模具獲得到較好的制品細節(jié)。制件，模具就必須加熱到接近材料的玻璃化轉變溫度。排氣好的模具可以得到更高的細節(jié)清晰度。當空氣被包裹在模具的平面或結構中， 模塑制品上的結構深度會變淺， 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上完成加熱過程， 比如將加熱源從真空吸塑成型機上移走， 或者 是成型材料從機器上的加熱部分傳送到成型部

38、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。 從單工位機器上移走熱源應盡量快， 帶有獨立加熱、 成型工位的加熱片材 也要快速移出， 開始進人真空吸塑成型工序。 預成型采用吸或吹的方式預拉伸， 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

39、要花幾秒， 因此，為使制品良好， 片材應保持足夠的溫度。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，表面溫度一內部溫度。 b 是厚片的溫度曲線，其表面溫度與內部溫度 不等。對于真空吸塑成型來說，冷卻時間與下列因素有關：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；模具間的接觸程度；由空氣或其他介質冷卻，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，HI PS 為 0.361W - h/ （kg -K）或 1.3kJ/（kg -K）, PP 為 0.555W - h/（kg K

40、）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也是不同的，各級各類的塑料材料均可如PP那樣，與標準值類比。若已知標準 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標準材料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。如逐 冷卻過程排大多數(shù)情況請注意：當拉伸最小, 制品壁最厚處冷卻

41、充分時, 冷卻工序即告結束, 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, 步減少冷卻時間, 直至得到制品不再變形和回復的時間。 成型所需的溫度越高, 出的熱越多,冷卻周期就越長。由于這個原因， 真空吸塑成型機的操作循環(huán)時間比壓力熱成型系統(tǒng)長。下，脫模溫度僅低于玻璃化轉變溫度，冷卻時間越長，制品剛性越大。真空吸塑成型模具的材質導熱性越好，冷卻時間越短，因此， 環(huán)氧樹脂、 鋁和熱平衡鋁材質模具的冷卻時間比為 18 : 12 : 7。例如：假設厚度為 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：

42、tKA1 = 54 X（7/18）= 21sb 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-加熱操作結束時間；2-成型開始時間（預拉伸、吹脹等）；3 -成型時間；4-片材與模具充分接觸時間；45否卻時間；5-脫模時間自動卷片的真空吸塑成型機，模具部分由鈹-銅合金制造，這使得導熱性比鋁材有所改進，薄片達到 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

43、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，模具的溫度就應越高；制品的形狀， 軸向對稱的制件比一側的制件脫模溫度高。當塑件 和模具間夾帶空氣時， 接觸不良且冷卻時間增加。 當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， 其結果是導致冷卻時間延長，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的冷卻通常比不接觸 的更有效 （表 3-3） 。當然，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 / (

44、mZ K)5.757570空氣冷卻的改進由下述條件達到： 加強空氣流動; 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。（粒料或三、成型片材的制造工藝成型材料厚片和薄片的生產主要步驟是：聚合物產品；聚合物配混成模塑材料粉料）;將這些模塑材料加工成厚度從0.515mm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

45、，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能生產的材料范圍從 0.lmm 厚的薄膜到厚 50mmX2000mm 寬的片材，甚至 寬度可達 5000mm 。擠出機加熱，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。單層的和復合的成型材料都可以生產。擠出機的缺陷可造成熱成型片材的問題如下。厚度公差， 能夠形成片材厚度不均勻， 原材料制造部分產生的厚度公差大約為

46、7;5 %，厚度低于 2mm 的公差百分比略大，超過 5mm 的略小。假如是生產大批的熱成型材料，應 采用較緊的公差值。 高級的擠出機生產線帶有厚度自動反饋控制系統(tǒng)， 使厚度從 0.25lmm 的薄膜，厚度公差為± 0.005mm。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上加熱時變粗 糙或呈橘皮狀。太高的牽引速度會導致沿縱向的高取向。 片材中非常低的內應力造成加熱時的熔塌。 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。 機頭上的掛料產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（圖3-14 ），透明片材最

47、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，現(xiàn)代壓延機壓延產品的厚度公差可達± 0.005mm 。擠出機和壓延機的主要區(qū)別是：由壓延法生產高質量的PVC材料比較容易，并在真空PP。壓延機可生產木紋或吸塑成型時有許多優(yōu)點。由于生產過程將應力凍結，使得材料加熱時熔塌很小，尤其對 材料非常顯著。壓延只能生產單層片，較厚的片可由壓延機“貼合” 壓花材料。擠出的材料比壓延的成本低。（PM MA）和醋酸纖維素3. 澆鑄成型的片材澆鑄在片材在生產過程中用的較少。有機玻璃 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

48、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，厚度公差可達士 20 %，這會給熱成型工藝帶來多重問題。4.片材生產的特殊工藝當不能用（聚氨酯黏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。共擠出法生產雙層片材時，兩層片材可采用層合、熱合工藝，如火焰處理或黏和合劑 ）。擠出后的雙向拉伸可生產取向聚苯乙烯（OPS）。5.片材的處理工藝在擠出成型之后， 材料表面會立即產生紋理。 當擠出物溫度較高時， 可用壓花輥在表面 壓花。 當材料在熱成型機上加熱時， 表面的刻痕經冷卻而回復， 如損失掉表面的紋理效果會 變成光面。 封合層或擠出涂覆

49、， 一般用多臺擠出機共擠出法生產， 兩層片材在狹縫機頭內黏 合或是熔體剛從機頭中擠出時熔合。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涂料。 作為 真空吸塑成型所需的印刷顏料， 應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

50、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公司進行試生產，1953年該公司又首先進行聚酯薄膜試生產， 1954 年美國杜邦公司也生產

51、該種薄膜，以后德、法和日 本相繼生產聚酯薄膜和纖維、片材等。聚酯樹脂的特點 :聚對苯二甲酸乙二醇酯系結晶形聚合物，密度為1.301.38g/cm3，熔點為 255oC3 倍。-20oC 80oC 溫260OC,在熱塑性塑料中具有最大的強韌性，其薄膜拉伸強度可與鋁箔相匹敵，為聚乙烯的 9 倍，聚碳酸酯和尼龍的聚對苯二甲酸乙醇在較寬的溫度范圍內，保持其優(yōu)良的物理機械性能，度的影響很小，長期使用溫度可達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

52、/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， 如拉伸強度下降。 強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)展很快的新片材產品。聚酯

53、片材具有優(yōu)良的綜合性能、 透明度高、強度好、 后加工容易等諸多優(yōu)點。 由于強度 好，同樣厚度的產品，其保護作用明顯優(yōu)于PVC片材，若同樣強度來比較，則可用較薄的PVC片材禁止使 無疑是聚酯片材。 聚酯片 PVC片材一樣，所以原生聚酯片材， 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 用于一次性包裝的情況下， 能符合包裝應用的有較高強度的片材， 材的加工 (吸塑或折盒 )方便，普通的吸塑機便能正常加工，效率與 產P

54、VC片材吸塑制品的設備無需進行任何改造。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行改性后的樹脂經擠出成型而得。由于 從機頭擠出的熔融 PET物料經過驟冷定型成片， 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；可對廢棄物經濟地處理，包括 回收利用、燃燒處理等，燃燒時僅產生二氧化碳和水，不產生有害物質。但APET不耐紫外線，APET有良好的電絕緣性能。APET還具有許多性能遠遠超過PVC例如耐低溫性好、耐摩擦性能優(yōu)越等，是一種

55、大有發(fā)展前途的新型塑料包裝材料，其應用領域正在進一步地探討、拓展過程中。APET片材可供選用的范圍在0.15.0mm，相當廣泛，為 APET制品設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90C120 C；模具溫度為30C50 C。 在溫度到120 C以后，APET成為混濁不透明的，即后結晶，并且阻隔性降低。對于厚度為3 4mm的材料，在加熱過程中已經開始后結晶。 APET真空吸塑成型模具的排氣通道比 HIPS 和PVC所需要多20%30%oAPET片材的技術指標如下，它強度好，擴沖性能優(yōu)良、高透光率，適合高強度透明包 裝，如食品或油脂性物品的包裝，文具、工具

56、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，切割時間相當短。加熱的刀模的切割長度可相應增加，在100 C時增加11%, 130C時增加25% , 160C增加40%。將APET殼罩熱封合到板上的溫度是190240 C,封合時間是1.22.5s;板上涂覆熱封合漆是非常重要的， APET單膜比復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 160240C,熱封合時間0.72.5s間實現(xiàn)。專用復合材料 PETG/APET/PETGGAG) , APET/Barex , APET/PE PET(PET是 APET或 PETG 中的任

57、一個)/鋁/ BarexBarex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。非晶型聚酯片材（PETG ）GPE又稱PETG是用環(huán)己二甲醇進行改性的一種非結晶態(tài)PET樹脂，其熔點較低，僅 180C200Co 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量可靠，與APET相比,PETG在非常高的成型溫度下不結晶， 對于真空吸塑成型， 甚至能夠獲得復雜幾何形狀的清晰輪廓但因其價格較 貴，應用上受到一定限制。P ETG的化學穩(wěn)定性與 AP ET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約小10%。PETG對涂覆紙板的熱封合，封合溫度范圍180250 C,封合時間為1.23S；對涂覆罩膜的熱封合為 170200C, 時間在0.72