新聞資訊 | 發布日期:2024-4-29 發布者:丝瓜污视频精工 |
片材機的生產工藝特(tè)征
吸塑技術之片材的成(chéng)型特性(xìng):
用於成型加工的片材,無(wú)論是單層或多層複合的,都必須具備以下性(xìng)能:
一、塑性記憶,即當拉伸軟化的片材時(shí),既有緊縮反抗拉力的傾(qīng)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製品如果重新加熱到原(yuán)來的成型溫度,它會回複到原來平片(piàn)形狀。這特性對成型過程的拉伸(shēn)有著重要影響。
二、熱拉伸,即片材在(zài)加熱時均可以拉伸,這(zhè)一特性對於產品的形狀和質量有很大影響。有些可以拉伸15%~20%,而(ér)有些甚至可以拉伸(shēn)至500%~600%。
三、熱強度,即(jí)加熱軟化的片材隻要稍受壓力,就會在(zài)模具上形成清晰的輪廓。反之,如果(guǒ)需要(yào)太大的壓力才能成型,而真空吸塑成型所提供(gòng)傾(qīng)壓力差有限,對某些細微的花紋就(jiù)很難(nán)顯示出(chū)來。
四(sì)、成型溫度,即成型片材需具備適宜一定的加(jiā)工(gōng)溫度範圍。既(jì)在其受熱軟化溫度,容易(yì)成型,又與其熔(róng)融溫度有一定距離,成型溫度範圍較寬;不能(néng)隻(zhī)在較小的某一特定溫度(dù)範圍內成型,溫度偏高或偏低(dī)時,成型容易撕裂、熔塌等現象。
從以下幾個方麵去分析。
一、熱塑性塑料化學組成和結(jié)構
熱塑性塑料(liào)是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(zǐ)(聚合物)組成的。這些大分子可以(yǐ)是線性的,比如說HDPE,也可以是支化的,如LDPE。大分子(zǐ)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(xiàn)型聚乙烯或聚(jù)甲(jiǎ)醛,能形成部分的規則排列,大分子按一定規則部分結晶,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別,無定形熱塑性塑料由於(yú)其不對稱結(jié)構或大側基,是(shì)不結晶的,在(zài)不進行改性和著色的情(qíng)況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應低於其玻璃化轉變(biàn)溫度爪。部分(fèn)結晶(jīng)塑(sù)料含有分子鏈規則排(pái)列的區域,稱之為結晶區。因為結晶作用,部分結晶的熱塑性塑料通(tōng)常是不透明的,並且透明度(dù)會隨著結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑性塑料(liào)的使用溫度在幾和熔(róng)點Tm之(zhī)間。
如果HDPE的片材被加熱到晶(jīng)體熔點(diǎn)以上(shàng),晶體將會熔融,片材將會(huì)全部變成(chéng)無定形,進而透明起來。在冷卻過程中,晶體會(huì)再次形成。對於許多部分結晶的熱塑(sù)性塑料而言,結晶作用可以通過將(jiāng)成型(xíng)的片材和模塑製品快速冷卻而得到抑(yì)製,最終得到透明的製品(如PET瓶,透明的PET片材和透明的無規聚丙烯片材)。
透明的熱塑性塑料是無定形的,但並非(fēi)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(yóu)於分子(zǐ)鏈部分有序排列,部分結晶熱塑(sù)性塑料不再透明,根據(jù)結晶度不同,其透明程(chéng)度也會不(bú)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範圍。
在低於玻璃化轉變溫(wēn)度(dù)Tg時(以前(qián)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(σ)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(dù)時,還必須有(yǒu)足夠的剛性。熱(rè)膨脹係數在一定溫度範圍內(nèi)可以認為是隨溫度(dù)線性增加的。
當加(jiā)熱熱塑性成型材料時,無定形和部(bù)分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對於(yú)無(wú)定形熱塑性塑料,溫度升高(gāo)到其(qí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(軟化點)時就(jiù)可以真空吸塑成型了。所需要(yào)的熱量與成型材(cái)料的種類和所使用的(de)加工方法有關,真空成型時所需要的溫度就比壓力成型(xíng)時所需要(yào)的溫度要高。
部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶,分為無定形區和結(jié)晶區。當結晶度較低(dī)時,材料在溫度低(dī)於結晶熔融區時就能進行真空(kōng)吸塑成型,結晶程度高時,就需要更(gèng)高一(yī)些的成型溫度。
熱塑性塑料這種現象是如何影響真空吸塑成型加工的(de)呢?如果用部分結晶熱塑性塑料製成的製件(jiàn)在高溫下工作,或者說製件本身需要在高溫下殺菌消毒,它就需要承受熱(rè)-應力條件而不(bú)發生形變,這就需(xū)要在熱加工(gōng)過程中部分結晶區域被完全熔融,也就是(shì)說,這種成(chéng)型材料需要選用足夠高的真空吸塑(sù)成型溫度。
以(yǐ)部分結晶的聚(jù)丙烯熱成(chéng)型杯子為(wéi)例,說明了不(bú)同的(de)真空吸塑成型(xíng)溫度對製品成型後的外觀和而後(hòu)的高溫消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔融區大致為158~165℃,當真(zhēn)空吸塑成型溫度低於158℃,結晶區不會完全熔融,它們(men)就像一些小的塑性塊一樣,在成型過程中產生形變,但仍以固態形式保留在(zài)無定形的熔體中。隻要再次加熱(如高溫消毒),杯子開始(shǐ)形變,這是因為結晶區的應(yīng)力要想恢(huī)複到它最初的形狀。
另一方(fāng)麵,若成型溫度為163℃,結晶區會完全熔融,聚丙烯成型材(cái)料會變(biàn)成無定形的,在一定條件下冷卻,會形成新的不(bú)含應力的晶體,不會在121℃高溫(wēn)消(xiāo)毒的時候發生逆轉,因此杯子的幾何尺寸不會發生變化。從以上的分析可知,若真空吸塑成(chéng)型製品(pǐn)在高溫(wēn)下使(shǐ)用,或要進行短(duǎn)暫的高溫消毒,那麽在材料真空吸塑成(chéng)型的時候就最好使用較高的溫度。對於部分結晶熱塑性塑料,真空吸塑成型溫度至(zhì)少應該在晶體熔程範(fàn)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。
在實際生產中,如(rú)果把這些(xiē)因素都考慮進去的話,就會產生下麵的問題:片材就會因為真空吸塑成型(xíng)機器達不到所需要的真空吸塑成型(xíng)溫度而無法進行生產(chǎn)(通過機器時無法得到一個光滑平整的表麵),或者是材(cái)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(yì)於結晶的熱塑性塑料,如CPET是一個(gè)例外。CPET是含有結(jié)晶成核劑(jì)無定形的聚酯。作為一(yī)種熱成型材料(liào),CPET是(shì)完全無定(dìng)形的,但在適當的工作條件下仍具有快速結晶的特性(xìng)。其結晶速度與材料的成(chéng)型溫度有關,在170℃時結晶溫度(dù)最大。CPET晶體的熔程是在255~258℃之間(jiān),無定形區(qū)的軟(ruǎn)化溫度是在78~85℃,故下(xià)列條件可用於CPET的真空吸塑成型。
用於成型加工的片材,無(wú)論是單層或多層複合的,都必須具備以下性(xìng)能:
一、塑性記憶,即當拉伸軟化的片材時(shí),既有緊縮反抗拉力的傾(qīng)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製品如果重新加熱到原(yuán)來的成型溫度,它會回複到原來平片(piàn)形狀。這特性對成型過程的拉伸(shēn)有著重要影響。
二、熱拉伸,即片材在(zài)加熱時均可以拉伸,這(zhè)一特性對於產品的形狀和質量有很大影響。有些可以拉伸15%~20%,而(ér)有些甚至可以拉伸(shēn)至500%~600%。
三、熱強度,即(jí)加熱軟化的片材隻要稍受壓力,就會在(zài)模具上形成清晰的輪廓。反之,如果(guǒ)需要(yào)太大的壓力才能成型,而真空吸塑成型所提供(gòng)傾(qīng)壓力差有限,對某些細微的花紋就(jiù)很難(nán)顯示出(chū)來。
四(sì)、成型溫度,即成型片材需具備適宜一定的加(jiā)工(gōng)溫度範圍。既(jì)在其受熱軟化溫度,容易(yì)成型,又與其熔(róng)融溫度有一定距離,成型溫度範圍較寬;不能(néng)隻(zhī)在較小的某一特定溫度(dù)範圍內成型,溫度偏高或偏低(dī)時,成型容易撕裂、熔塌等現象。
從以下幾個方麵去分析。
一、熱塑性塑料化學組成和結(jié)構
熱塑性塑料(liào)是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(zǐ)(聚合物)組成的。這些大分子可以(yǐ)是線性的,比如說HDPE,也可以是支化的,如LDPE。大分子(zǐ)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(xiàn)型聚乙烯或聚(jù)甲(jiǎ)醛,能形成部分的規則排列,大分子按一定規則部分結晶,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別,無定形熱塑性塑料由於(yú)其不對稱結(jié)構或大側基,是(shì)不結晶的,在(zài)不進行改性和著色的情(qíng)況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應低於其玻璃化轉變(biàn)溫度爪。部分(fèn)結晶(jīng)塑(sù)料含有分子鏈規則排(pái)列的區域,稱之為結晶區。因為結晶作用,部分結晶的熱塑性塑料通(tōng)常是不透明的,並且透明度(dù)會隨著結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑性塑料(liào)的使用溫度在幾和熔(róng)點Tm之(zhī)間。
如果HDPE的片材被加熱到晶(jīng)體熔點(diǎn)以上(shàng),晶體將會熔融,片材將會(huì)全部變成(chéng)無定形,進而透明起來。在冷卻過程中,晶體會(huì)再次形成。對於許多部分結晶的熱塑(sù)性塑料而言,結晶作用可以通過將(jiāng)成型(xíng)的片材和模塑製品快速冷卻而得到抑(yì)製,最終得到透明的製品(如PET瓶,透明的PET片材和透明的無規聚丙烯片材)。
透明的熱塑性塑料是無定形的,但並非(fēi)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(yóu)於分子(zǐ)鏈部分有序排列,部分結晶熱塑(sù)性塑料不再透明,根據(jù)結晶度不同,其透明程(chéng)度也會不(bú)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範圍。
在低於玻璃化轉變溫(wēn)度(dù)Tg時(以前(qián)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(σ)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(dù)時,還必須有(yǒu)足夠的剛性。熱(rè)膨脹係數在一定溫度範圍內(nèi)可以認為是隨溫度(dù)線性增加的。
當加(jiā)熱熱塑性成型材料時,無定形和部(bù)分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對於(yú)無(wú)定形熱塑性塑料,溫度升高(gāo)到其(qí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(軟化點)時就(jiù)可以真空吸塑成型了。所需要(yào)的熱量與成型材(cái)料的種類和所使用的(de)加工方法有關,真空成型時所需要的溫度就比壓力成型(xíng)時所需要(yào)的溫度要高。
部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶,分為無定形區和結(jié)晶區。當結晶度較低(dī)時,材料在溫度低(dī)於結晶熔融區時就能進行真空(kōng)吸塑成型,結晶程度高時,就需要更(gèng)高一(yī)些的成型溫度。
熱塑性塑料這種現象是如何影響真空吸塑成型加工的(de)呢?如果用部分結晶熱塑性塑料製成的製件(jiàn)在高溫下工作,或者說製件本身需要在高溫下殺菌消毒,它就需要承受熱(rè)-應力條件而不(bú)發生形變,這就需(xū)要在熱加工(gōng)過程中部分結晶區域被完全熔融,也就是(shì)說,這種成(chéng)型材料需要選用足夠高的真空吸塑(sù)成型溫度。
以(yǐ)部分結晶的聚(jù)丙烯熱成(chéng)型杯子為(wéi)例,說明了不(bú)同的(de)真空吸塑成型(xíng)溫度對製品成型後的外觀和而後(hòu)的高溫消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔融區大致為158~165℃,當真(zhēn)空吸塑成型溫度低於158℃,結晶區不會完全熔融,它們(men)就像一些小的塑性塊一樣,在成型過程中產生形變,但仍以固態形式保留在(zài)無定形的熔體中。隻要再次加熱(如高溫消毒),杯子開始(shǐ)形變,這是因為結晶區的應(yīng)力要想恢(huī)複到它最初的形狀。
另一方(fāng)麵,若成型溫度為163℃,結晶區會完全熔融,聚丙烯成型材(cái)料會變(biàn)成無定形的,在一定條件下冷卻,會形成新的不(bú)含應力的晶體,不會在121℃高溫(wēn)消(xiāo)毒的時候發生逆轉,因此杯子的幾何尺寸不會發生變化。從以上的分析可知,若真空吸塑成(chéng)型製品(pǐn)在高溫(wēn)下使(shǐ)用,或要進行短(duǎn)暫的高溫消毒,那麽在材料真空吸塑成(chéng)型的時候就最好使用較高的溫度。對於部分結晶熱塑性塑料,真空吸塑成型溫度至(zhì)少應該在晶體熔程範(fàn)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。
在實際生產中,如(rú)果把這些(xiē)因素都考慮進去的話,就會產生下麵的問題:片材就會因為真空吸塑成型(xíng)機器達不到所需要的真空吸塑成型(xíng)溫度而無法進行生產(chǎn)(通過機器時無法得到一個光滑平整的表麵),或者是材(cái)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(yì)於結晶的熱塑性塑料,如CPET是一個(gè)例外。CPET是含有結(jié)晶成核劑(jì)無定形的聚酯。作為一(yī)種熱成型材料(liào),CPET是(shì)完全無定(dìng)形的,但在適當的工作條件下仍具有快速結晶的特性(xìng)。其結晶速度與材料的成(chéng)型溫度有關,在170℃時結晶溫度(dù)最大。CPET晶體的熔程是在255~258℃之間(jiān),無定形區(qū)的軟(ruǎn)化溫度是在78~85℃,故下(xià)列條件可用於CPET的真空吸塑成型。
真空吸塑成型溫度為130~135℃,加熱(rè)時間應盡可能短,盡量少發生結(jié)晶,使材料具有理想的可變形性。結晶度高不利於製品的精確度。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(jiān)),材料(liào)可以獲得25%~30%的結晶度。成型後,製品在60℃下在另一個模具中(zhōng)冷卻(què)。CPET真空吸塑成型(xíng)製品的最(zuì)大(dà)長期(qī)工作溫度為220℃,但是必須記住,能在如此高的溫度下使用,製品的穩(wěn)定性取決於結晶度。比如用CPET做成的容(róng)器,結晶度也僅僅隻有25%~30%。