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第五章塑料成型加工 塑料成型加工 塑料成型加工 定义 将塑料原料加工成塑料制品的工艺过程 主要的成型方法如下 塑料成型 塑料成型设备的类型很多 主要有各种模塑成型设备和压延机等 模塑成型设备有挤出机 注射机 浇铸机 中空成型机 发泡成型机 塑料液压机以及与之配套的辅助设备等 生产中应用最广的是挤出机和注射机 其次是液压机和压延机 塑料成型设备 德国阿博格Allarounder U注塑机 管材挤出生产线 1 塑料挤出机的功能采用加热加压和剪切等方式 将固态的塑料原料或混合有色母料等助剂 共混树脂或回料的物料变成均匀一致的熔体 并以足够大的压力将熔体送到机头 机头上有形成制品截面的口模 以形成具有固定截面的连续制品 2 塑料挤出机的工作原理塑料挤出机的主体是一个带有螺杆和内螺纹的机筒结构 原料在一端的料斗进入机筒 然后由旋转的螺杆传送到机筒的另一端 通过在机筒外部的加热器加热以及在塑料和螺杆由于摩擦而产生的摩擦热的作用下 使塑料变软和熔化 挤出机挤出成型技术 挤出工艺先将固态的塑料树脂通过适当的方法变成熔体 接着将这种熔体用一定的方法使其成型 制造成为所需要的塑料制品 挤出工艺主要用来制作薄膜 片材以及挤出吹塑瓶等塑料包装制品 所使用的设备是塑料挤出机 挤出机挤出成型技术 第一段 靠近加料斗 称为加料段 它的功能是让物料以一个相对平稳的速率进人挤出机 第二部分为压缩段 物料在这段形成熔体并且压力增加 第三部分是计量段 紧靠着挤出机出口 它的主要功能是使从塑料挤出机挤出的物料变为均匀一致的熔体 挤出机挤出成型技术 塑料挤出机组成 螺杆 挤出机挤出成型技术 用注射成型的方法可以生产一些形状复杂的包装制品 例如周转箱 各种盖子以及其它容器 注射生产还用于注射吹塑成型瓶子的型坯的制造 注射成型时 使用的设备是注射成型机 简称注射机 注射机在结构上很像塑料挤出机 但是注射机要求螺杆能在机筒里前后移动 注射成型技术 注射成型工作原理 塑料在注射机的机筒里熔化 随着螺杆的转动 熔体聚集在螺杆头部 产生压力使螺杆在机筒里后移 当聚集了所需要量的熔体时 螺杆停止旋转 螺杆再以机械方式或液压为动力向前迅速移动 将熔体由喷嘴挤出通过流道注入模具 当制品冷却到能够保持其形状不变时 模具沿着分模线打开 顶出制品 注射成型技术 注射成型技术 德国阿博格Allarounder U注塑机 注射成型工作循环 加料 合模 注射充模 保压补缩 冷却定型 开模 清模 塑件脱模 预塑 注射成型技术 注射成型的特点 优点成型周期短 生产效率高 易实现自动化能成型形状复杂 尺寸精确 带有金属或非金属嵌件的塑料制件产品质量稳定适应范围广到目前为止 除氟塑料以外 几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型 另外 一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型 注射成型技术 缺点注射设备价格较高注射模具结构复杂生产成本高 生产周期长 不适合于单件小批量的塑件生产 注射成型技术 加料塑化充模保压倒流冷却脱模 成型前的准备 注射过程 塑件的后处理 注射成型工艺 退火处理调湿处理 原料外观检验及工艺性能测定塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用 注射成型技术 注射成型的工艺参数 温度压力时间 料筒温度喷嘴温度模具温度 控制塑料的塑化和流动 影响塑料的流动和冷却 塑化压力 背压 注射压力 重要参数 注射成型技术 引言 月饼 材料 面粉 工具 饼模 蜂窝煤 材料 煤 工具 蜂窝煤模具 塑件 材料 塑料 工具 塑料模具 塑料的成型工艺与成型模具 塑料成型方法及其模具 压注模 注射模 压缩模 吹塑模 发泡模 搪塑模 真空成型模 压棍 模 挤出模 热压印模 彩印模 模塑成型法 塑料的成型工艺与成型模具 塑料模具 基本概念2 是指利用其本身特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸的立体形状塑料制品的工具 模具 基本概念1 是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具 模具 模具发展概况 模具 我国古代模具技术已达到较为先进的水平 我国现代模具行业发展迅猛 模具工业是我国国民经济的基础产业 是技术密集的高技术行业 模具是制造过程中的重要工艺装备 美国工业界认为 模具是美国工业的基石 日本工业界认为 模具是促进社会繁荣的动力 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一 模具 流变学 Rheology 主要是研究物质的变形和流动的一门科学 变形 物体受外力时 内部各部分的形状和体积发生变化 称为变形 可恢复原状 可逆性 的变形为弹性变形 elasticdeformation 反之则称为塑形变形 plasticdeformation 流动可视为一种可逆性变形过程 与流体本身的粘度 viscosity 有关 流变学基础 流变学基础 雷诺准数2500湍流流动 聚合物熔体雷诺准数 1 一般在层流流动 层流 流体流动时形成互相平行移动的液层 剪切速率 rateofshear 层流各层速度的不同形成速度梯度 称为 流动较慢的液层阻滞流动较快液层的运动 剪切力 shearingforce 使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力 在单位液层面积上所需施加的这种力称为剪切应力 简称剪切力 剪切应力和剪切速度是表征体系流变性质的两个基本参数 流变学基础 一 牛顿流体纯液体和多数低分子溶液在层流条件下剪切应力 与剪切速度 成正比 称这牛顿粘度定律 遵循该法则的液体为牛顿流体 Newtonianfluid S F A D或D S D与S关系图称为流动曲线 从上公式可知牛顿流体流动曲线呈直线关系 且直线经过原点 粘度与剪切速度无关 流变学基础 流体分类 二 非牛顿流体大多数液体如高分子溶液 胶体溶液 软膏以及固 液的不均匀体系的流动均不遵循牛顿定律 称之为非牛顿流体 此各物质的流动现象称为非牛顿流动 流变学基础 流变学基础 流体分类按粘度对剪切速率的依赖性来分类 非牛顿流动分为塑性流动 宾汉流体 假塑性流动和膨胀流动 塑性流体 宾汉流体 与牛顿流体区别在于应力必须大于f值 才开始流动 流动后又与牛顿流体相同 流变学基础 f 屈服值 假塑性流动与塑性流动区别是无屈服值 剪切变稀 膨胀流动与假塑性流动的相反过程同样无屈服值过原点 流变学基础 流变学基础 非牛顿流体分类 按有无弹性效应和时间关系分 流变学基础 聚合物聚集态对应相应的加工方法 流变学基础 某些加工方法适宜的熔融指数值 流变学基础 热塑性塑料的熔体粘度约在l0 107Pa S范围 与剪切速率相对应的聚合物液体表观粘度 a的数值 一般情况下注射和挤出约为10 104Pa S 超过104 105Pa S时挤出就变得非常困难 对于那些粘度很高 超过104 105Pa S 的聚合物可采用某些特殊方法成型