高分子材料成型加工重点——下册(适合武汉工程大学本科高材专业使用)

高分子材料成型加工高分子材料成型加工 一 名词解释 1 螺杆长径比螺杆长径比 L Ds 螺杆工作部分的有效长度 L 与直径 Ds 之比 2 压缩比压缩比 A 螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比 表示塑料通过螺杆的全过程 被压缩的程度 3 机头压缩比机头压缩比表示粘流态塑料被压缩的程度 是分流器支架出口处流道环形面积与口模及管芯之间的环形截面 积之比 4 吹胀比吹胀比 塑料 管坯被吹胀后的膜管直径 D2 与挤出机环形口膜直径 D1 之比 D2 D1 5 牵伸比牵伸比 膜管通过夹辊时的速度 V 2 与口模挤出管坯的速度 V1 之比 V2 V1 6 冷凝线距离冷凝线距离 冷却线距离 膜管在机头上方开始变得浑浊的距离 7 入口效应入口效应 聚合物熔体在挤出时通过一个狭窄的口模 即使口模很短 也会有很大的压力降 8 离模膨胀离模膨胀 聚合物熔体挤出后截面积比口模截面积大 这种现象也称之为巴拉斯效应 Barus Effect 9 熔体破裂熔体破裂 当挤出速率逐渐增加时 挤出物表面将出现不规则现象 橘皮纹 鲨鱼皮 熔体破裂 甚至使 其内在质量受到破坏 这类现象统称为熔体破裂 Melt Fracture 10 熔化长度熔化长度 从融化开始到固体床的宽度降到零为止的总长度 11 高分子合金高分子合金 由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系 是由两种或两种以上不同种类的树脂 或者树 脂与少量橡胶 或者树脂与少量热塑性弹性体 在熔融状态下 经过共混 由于机械剪切力作用 使部分高聚物断链 再 接枝或嵌段 亦或基团与链段交换 从而形成聚合物与聚合物之间的复合新材料 12 反应性挤出反应性挤出 指聚合性单体或低聚物熔体在螺杆挤出机内发生物理变化的同时发生化学反应 从而挤出直 接获得高聚物或制品的一种新的工具性工艺方法 13 合成纤维纺丝合成纤维纺丝是将聚合物制成具有纤维基本结构及其综合性能的纺织纤维的过程 14 熔融纺丝熔融纺丝 将高聚物加热熔融制成熔体 通过纺丝泵打入喷丝头 并由喷丝头喷成细流 再经冷凝而成纤 维 15 干法纺丝干法纺丝 先将聚合物配成纺丝溶液 用纺丝泵喂料 经由喷丝头喷出液体细流 进入热空气套筒 使细 流中的溶剂遇热蒸发 蒸气被热空气带走 高聚物则随之凝固成纤维 16 湿法纺丝湿法纺丝 同干法纺丝一样 先配成纺丝溶液 用纺丝泵加料 通过过滤器 通入浸在凝固池中的喷丝头 喷出液体细流 这时细流中的溶剂向凝固池扩散 与此同时凝固剂则向细流渗透 这样纺丝细流同凝固池的组分之 间产生双扩散过程 使聚合物的溶解度发生变化 聚合物从纺丝溶液中分离出来而形成纤维 17 保压流动保压流动 二次流动 在保压阶段熔体的流动 18 包轴现象包轴现象 韦森贝尔格效应 当螺杆转速过高时 螺杆表面的橡胶分子链发生拉伸取向 形成多层取向 状态 会产生一种收缩力 起到一种钳住作用 使胶料成团抱着螺杆一起转动 产生较严重的 包轴现象 包轴现象 是随螺杆转速增加 橡胶硫化时间呈 U 字型变化的原因 19 反应注射成型反应注射成型 RIM 是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合 然后注入 密闭的模具内进行聚合 交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法 20 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 GAIM 是注射成型与中空成型的复合 其与普通注射成型相比 多了一个气 体注射阶段 即在原来注射成型的保压阶段 由压力相对低的气体而非塑料熔体的注射压力进行保压 成型后的制品中就有由气体形成的中空部分 21 二次成型二次成型 是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工 以获得制品最终型样 的 技术 22 中空吹塑中空吹塑 是制造空心塑料制品的成型方法 是借助气体压力使闭合在模具型腔中的处于类似橡胶态的型 坯吹胀成为中空制品的二次成型技术 23 吹胀比吹胀比 型坯吹胀倍数 是制品主体尺寸和型坯相应部位尺寸之比 24 铸塑铸塑是将聚合物的单体 预聚的浆状物 塑料的熔融体 高聚物的溶液 分散体等倾倒到一定形状规格的 模 具里 而后使其固化定型从而得到一定形状的制品的一种方法 25 搪塑搪塑 将糊塑料 塑性熔胶 倾倒在预先加热到一定温度的模具 阴模 中 接近模壁的塑料因受热而胶 凝 及时倒出没有胶凝的塑料并将已附在阴模壁上的一层塑料进行热处理 冷却固化后可得中空制品 又称涂凝成 型 涂凝模塑 26 泡沫材料泡沫材料 以树脂为基体而内部有无数微孔气体的多孔性塑料 27 冷压烧结成型冷压烧结成型 是将一定量的成型物料 如聚四氟乙烯悬浮树脂粉料 加入常温的模具中 在高压下压制 成密实的型坯 又称锭料 冷坯或毛坯 然后送至高温炉中进行烧结一定时间 从烧结炉中取出经冷却后即成为 制 品的塑料成型技术 主要用于聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFEPTFE 超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯和聚酰亚胺聚酰亚胺PIPI等难熔树脂难熔树脂的成型 二 填空题 1 稳定剂按作用功能分为 热稳定剂 光稳定剂 抗氧剂 抗臭氧剂和生物抑制剂热稳定剂 光稳定剂 抗氧剂 抗臭氧剂和生物抑制剂等 2 单螺杆挤出机是由传动系统 挤出系统 加热和冷却系统 控制系统 辅助系统传动系统 挤出系统 加热和冷却系统 控制系统 辅助系统等几部分组成 挤出系统 主要包括加料装置 料筒 螺杆 机头和口模加料装置 料筒 螺杆 机头和口模等几部分组成 3 普通螺杆可分为等距变深螺杆 等深变距螺杆等距变深螺杆 等深变距螺杆和变距变深螺杆变距变深螺杆 4 只有物料与螺杆间的摩擦力小于小于物料与料筒之间的摩擦力时 物料才沿轴向前进 否则物料将与螺杆一起 转动 5 熔体输送时 熔体在螺槽内流动方式流动方式有正流 逆流 横流 漏流正流 逆流 横流 漏流 异向啮合型双螺杆挤出机螺槽漏流方式漏流方式 有螺棱漏流 压延漏流 侧面漏流 四面体漏流螺棱漏流 压延漏流 侧面漏流 四面体漏流 6 挤出成型的制品的后处理方式主要包括热处理热处理和调湿处理 调湿处理 7 注射成型的制品后处理方法有热处理 调湿处理热处理 调湿处理和修饰处理 修饰处理 8 分流器与粗滤板之间的空腔起着汇集料流汇集料流的作用 9 塑料薄膜的制造方法有挤出吹塑挤出吹塑 压延压延 流延流延 挤出拉幅挤出拉幅以及使用狭缝机头直接挤出使用狭缝机头直接挤出等 10 橡胶压出的胶料断面有中间大边缘小中间大边缘小的特点 一个口型只能对应一种胶料的某一种配方一个口型只能对应一种胶料的某一种配方的压出 11 注射机按结构特点分为柱塞式注射机 双阶柱塞式注射机 螺杆预塑化柱塞式注射机 移动螺杆式注射机柱塞式注射机 双阶柱塞式注射机 螺杆预塑化柱塞式注射机 移动螺杆式注射机 按注射机外形特征分为立式 卧式 角式注射机立式 卧式 角式注射机 反映注射机加工能力的主要参数是注射量注射量和锁模力锁模力 12 注射机的结构有注射系统 锁模系统 液压系统 注射模具及电气控制系统组成注射系统 锁模系统 液压系统 注射模具及电气控制系统组成 13 浇口套弧形的半径和端口直径都要比喷嘴的弧形半径和端口直径都要大大 14 注射压力注射压力大于保压压力保压压力大于塑化压力 塑化压力 15 注射机注塑的过程是合模与锁紧 注射装置前移 塑化 注射 保压 制品的冷却 注射装置后退和开模合模与锁紧 注射装置前移 塑化 注射 保压 制品的冷却 注射装置后退和开模 顶出制品顶出制品几步 16 气体辅助成型方法有标准成型法 副腔成型法 熔体回流法 活动型芯法标准成型法 副腔成型法 熔体回流法 活动型芯法 17 中空吹塑分为注坯吹塑注坯吹塑 一般做大制品 和挤坯吹塑挤坯吹塑 一般做小制品 注坯吹塑又有拉伸注坯吹塑拉伸注坯吹塑和注注 射射 拉伸拉伸 吹塑吹塑两种方法 18 薄壁和大容积的制品宜用较高较高充气压力 厚壁和小容积的制品则用较低较低充气压力为宜 19 热成型的基本方法有差压成型差压成型 覆盖成型覆盖成型 柱塞助压成型柱塞助压成型 回吸成型回吸成型 对模成型对模成型和双片热成型双片热成型 20 嵌铸中 嵌件的预处理分为干燥 表面浸润 表面涂层 表面糙化干燥 表面浸润 表面涂层 表面糙化四部分 21 铸塑技术包括静态铸塑静态铸塑 嵌铸嵌铸 离心浇铸离心浇铸以及流延铸塑流延铸塑 搪塑搪塑和滚塑滚塑等 22 泡沫材料制品分类 开孔开孔 孔与孔之间相通的泡沫结构 闭孔闭孔 孔与孔之间不通的泡沫结构 根据发泡倍数或泡沫材料的密度可分为低发泡 中发泡和高发泡低发泡 中发泡和高发泡 根据软硬程度不同 分为软质 半硬质和硬质泡沫材料软质 半硬质和硬质泡沫材料 三 不定选择 1 AAAD 2 下列哪些参数与挤出机的产量无关 D A 螺杆直径 B 螺杆长度 C 螺杆转速 D 切粒机转速切粒机转速 3 当双螺杆挤出机机头压力过高时应该调整 B A 喂料量 B 螺杆转速螺杆转速 C 机筒温度 D 螺杆组合 4 挤出机的测温装置热电偶的作用是 A A 测量温度 测量温度 B 控制温度 C 加热 D 冷却 5 挤出过程中料条表面粗糙是因为 D A 塑料水分太大 B 熔体温度太高 C 挤出速度太低 D 挤出速率太高挤出速率太高 6 挤出过程中料条带有黑点是因为 AB A 挤出温度太高 挤出温度太高 B 机头口模处有不干净的地方机头口模处有不干净的地方 C 挤出温度太低 D 原料太脏 7 物料塑化时的热量来源为 AB A 料筒传热 料筒传热 B 物料内部摩擦物料内部摩擦 C 物料反应热 D 环境热量 8 挤出成型的控制系统不包括 D A 电气传动系统 B 温度控制 C 压力控制 D 喂料控制喂料控制 9 双螺杆有清除机筒 螺杆表面物料的能力 这种能力称为 A 自洁式挤出机用于热敏性的物料 A 自洁 自洁 B 自转 C 扫堂 D 振动 10 塑料熔体指数越大 其流动就越容易 所以挤出量随塑料熔体指数的增加而 B A 降低 B 增加增加 C 无影响 D 以上都错 11 结晶会提高制品的许多重要性能 也会使 D 性能下降 A 密度 B 拉伸强度 C 刚度 D 透明透明 12 在加工过程中影响熔体的热稳定性及制品的耐化学试剂性和渗透性等的聚合物结构是 A A 聚合物分子中的单个原子与官能团 聚合物分子中的单个原子与官能团 B 分子量 C 分子柔性 D 分子间键合 13 在中空吹塑成型过程中 可确定型坯成型难易程度的聚合物结构是 B A 分子柔性 B 分子量分子量 C 结晶与取向 D 分子间键合 14 不管是哪类添加剂 在选用时应注意 ABCD A 相容性 相容性 B 协同性协同性 C 功能性功能性 D 经济性经济性 15 外润滑剂加入分子中是为了 ABD A 降低塑化熔料温度 降低塑化熔料温度 B 减少熔料与设备表面的摩擦力减少熔料与设备表面的摩擦力 C 减少熔料间的摩擦 D 阻止熔料粘在设备金属表面上阻止熔料粘在设备金属表面上 16 在吹塑制品过程中 若型坯的壁厚膨胀太大会造成 D A 过多的飞边 B 制品上出现褶皱 C 制品壁会太薄 D 原料的浪费原料的浪费 17 在挤出成型中会产生熔体破裂现象的因素有 D A 挤出速率 B 熔体温度 C 机头结构 D 以上都是以上都是 18 通过 可消除挤出过程中出现的熔体破裂现象 AD A 提高机头温度 提高机头温度 B 降低机头温度 C 提高挤出速度 D 降低挤出速度降低挤出速度 19 在中空吹塑成型制品中 影响制品收缩率的因素有 ABCD A 塑料的种类 塑料的种类 B 型坯的熔体温度型坯的熔体温度 C 制品的壁厚制品的壁厚 D 模具的温度模具的温度 20 吹塑容器的底部为 可以很好的补偿收缩率 A 凹形 B 凸形 C 平形 D 以上三种均可 四 论述题 注射机的分类 一 按结构特点分类 1 柱塞式 2 双阶柱塞式 3 螺杆预塑化柱塞式 4 移动螺杆式 二 按形特征分类 1 立式特点 螺杆轴线与合模装置地运动轴线呈一线并呈垂直排列优点 占地面小 模具 装拆方便 易安放嵌件缺点 制品顶出后不易取出 2 卧式特点 螺杆轴线和合模装置地运动轴线是一水平排 列优点 成型制品可利用自重自动落下 3 角式特点 螺杆轴线和合模装置运动轴线相互成垂直排列 挤出机的考点挤出机的考点 1 单螺杆挤出机组成 传动系统 挤出系统 加热冷却系统 控制系统和辅助系统 其中挤出系统由加料装置 料筒 螺杆 机头和口模 2 螺杆分段 物料在螺槽中的运动及物理状态变化 加料段 向前输送 压实物料 固态 压缩段 继续压实 熔融塑化 固态与粘流态并存 均化段 混合塑化均匀 计量 粘流 3 螺杆参数 1 螺杆直径 Ds 指其外径 随螺杆直径增大 挤出机的生产能力提高 表示挤出机的规格 2 螺杆长径比 L Ds 螺杆工作部分的有效长度 L 与直径 Ds 之比 3 压缩比 A 螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比 表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度 4 螺槽深度 H 加料段 h 1 均化段 h 3 一定值 压缩段 h 2 变化 5 螺旋角 螺纹与螺杆横截面之间的夹角 随着 的增大 挤出 机的生产能力提高 但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少 6 螺纹棱部宽 E E 太小 易漏流 E 太大 增加动力消耗 局部过 7 螺杆与料筒的间隙 影响挤出机的生产能力和物料的塑化 大 生产效率低 不利热传导 降低剪切速率 小 剪切作用过大 物料降解 4 螺杆作用 1 加料 物料加入料斗后 依靠自重或在强制加料器的作用下 进入螺杆螺槽的空间 在螺棱的推动下向前挤出 出现问题 物料与料斗间摩擦因数太大 或物料间内摩擦因数太大 在料斗中逐步形成架桥或空心管现象 造成挤 出不稳定 注意 加料孔周围应设冷却夹套 以排除高温料筒向料斗传热 以致于料斗中的塑料因升温而发粘 引起加料不均 或料流受阻 2 输送 固体物料从料斗加入后 由于螺杆旋转 使得物料与螺杆料筒表面相对运动形成摩擦作用 强行将物料向前输送 在开始阶段 物料呈固态向前输送 固体输送段 由于料筒外有加热 热通过料筒传导给物料 同时 物料在前 进运动中 生成摩擦热 使物料沿料筒向前的温度逐渐升高 致使高分子物料从颗粒或粉状的固体转变 成粘流态 熔融段 压缩段 熔融的物料被连续不断的输送到螺杆前方 通过过滤网 分流筛而进入机头成型 3 压缩 在挤出过程中 塑料被压缩是绝对必要的 塑料是一种热的不良导体 颗粒之间如有空隙 将会影响其传热 从而影响熔融速率 只有在逐渐增加的压力下 颗粒之间的气体才有可能从料斗排出 螺杆产生压力的原因 螺杆的螺槽深度逐渐变浅 物料逐渐被压缩 在螺杆头部安装有分流筛 过滤网等阻力元件较高的系统压力可保证制品较密实 4 熔融 压缩段 热量来源 料筒外部加热器传递的传导热 由于各层熔体运动速度不同而产生的剪切热 内摩擦热 5 混合 在高压作用下 固体物料被压实成密实的固体塞 固体塞中颗粒之间无相对运动 因此混合作用只能在有相对运动 的各层熔体间进行 在熔体输送段 发生下列混合现象 物料中各组分 树脂及各种添加剂 均匀的分散混合 热量的混合 在挤出时 先熔融的物料与后熔融的物料温度必然不同 如果熔料过早地从机头挤出 将造成挤出物各处温度不均 匀 6 排气 小结 综上所述 任何一根螺杆都必须完成加料 输送 压缩 熔融 混合和排气六大基本功能 5 普通螺杆指常规全螺纹三段螺杆 整根螺杆由三段组成 其挤出过程完全依靠全螺纹的形式完成 根据螺距和螺槽深度的变化 螺杆可分为等距变深螺杆 等深变距螺杆和变距变深螺杆 等距变深螺杆制造容易 成本低 物料与料筒接触面积大 易于传热 有利于物料的压缩 熔融和塑化 进料 段螺槽较深也有利于进料 因此这种螺杆应用最广 等距变深螺杆按其螺槽深度变化的快慢 即压缩段的长短 又可分为等距渐变形螺杆和等距突变形螺杆 对非晶 型塑料宜选用渐变形螺杆 结晶型塑料宜选用突变形螺 6 机头和口模 机头是口模与料筒的过渡连接部分 口模是制品的成型部件 通常机头和口模是一个整体 习惯上统称为机头 机头和口模的作用 1 使粘流态物料从螺旋运动变为平行直线运动 并稳定地导入口模而成型 2 产生回压 使物料进一步均化 提高制品质量 3 产生必要的成型压力 以获得结构密实和形状准确的制品 7 分流梭装在料筒前的中心部分 是两端锥形的金属圆锥体 形如鱼雷 因此也叫鱼雷头 其表面常有 4 8 条 呈流线型的凹槽 槽深随注射机容量大小变化 分流梭上有分流筋 与料筒内壁紧接 起定位及传热作用 分流梭的作用是使料筒内流经该处的料成为薄层 使塑料流体产生分流和收敛流动 以缩短传热导程 加快热传导 有利于减少或避免塑料过热而引起的热分解现象 同时 塑料熔体分流后 在分流梭与料筒间隙中流速增加 剪切 速度增大 从而产生较大的摩擦热 料温升高 粘度下降 使塑料得到进一步的混合塑化 有效提高柱塞式注射机 的生产率及制品质量 思考题 挤出时 渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点 已知 PVC 软化点 75 165 尼龙的熔融温度范围则较窄 约 10 它们应分别选用何种螺杆进行加工 简要说明理由 答案 PVC 应选用渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工 解释 物料在料筒中的塑化经历固体输送 熔融 混合及均 化三个阶段 这个过程能否圆满完成 挤压系统螺杆的结构起着关键作用 一般螺杆在挤出中要完成三个基本职能 固体输送 熔融 均化 不同职能对螺杆结构要求不同 因此一般的挤出机螺杆可分为三段 固体 输送段 熔融段 均化段 螺杆结构上的三个区段应尽可能与物料的状态变化相适应 PVC 是无定形塑料 无固定 的熔点 软化温度范围较宽 其熔融过程是逐渐进行的 所以选择熔融段较长的渐变螺杆 PA 是结晶性塑 料 有固定的熔点 熔融温度范围较窄 温度达到熔点后 熔融较快 应选择熔化区较短的突变螺杆 8 根据塑料在挤出机三段中的物理状态变化和流动行为来进行 研究 建立了固体输送理论 熔融理论和熔体输送理论 9 为提高固体输送速率 可采取的措施有 1 在螺杆直径不变时 增大螺槽深度 2 减少物料与螺杆的静摩擦因素 fs 3 增大物料与料筒的静摩擦因素 fb 4 选择合适的螺旋角 增大 10 旋转运动和轴向运动的同时作用的结果 使物料沿螺槽向机头方向前进 是旋转运动还是轴向运动占 优势 主要决定于物料与螺杆表面之间和物料与料筒表面之间的摩擦力 f 的大小 只有物料与螺杆之间的摩擦力小于物料与料筒之间的摩擦力时 物料才沿轴向前进 否则物料将与螺杆一起转动 因此只要能正确控制物料与螺杆及物料与料筒之间的静摩擦因数 即可提高固体输送能力 11 物料的整个熔化过程是在螺杆压缩段内进行的 熔融快慢取决于螺杆参数 操作工艺条件和物料性质 12 1 正流 亦称拖曳流动 由于螺杆旋转时螺棱的推挤作用引起物料沿螺槽方向 z 方向 向机头的流动 这是均化段熔体的主流 作用 挤出物料 体积流量表示 qV D 2 逆流 亦称压力流动 由于机头口模 过滤网等对料流的阻碍作用使料流沿螺槽反向的流动 作用 引起挤出能力的损失 体积流量表示 qV P 净流 正流和逆流的综合称为净流 是正流和逆流两种速度的代数和 3 横流 螺棱的推挤作用和阻挡作用造成的物料在落槽内的往复流动 仅限于在每个落槽内的环流 作用 对总的挤出生产率影响不大 但影响物料的热交换 混合和进一步均匀塑化 4 漏流 机头口模 过滤网等对料流的阻碍作用使物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向的流动 13 生产效率的影响因素 根据粘性流体流动理论 有 机头压力 p p 增大 qv 减小 p 0 挤出流量最大 qv 0 最大压力降 螺杆转速 n n 增大 qv 增大 n 增大有何限制 螺杆几何尺寸 1 螺杆直径 D D 增大 qv 增大 2 落槽深度 H 3 均化段长度 L L 增大 qv 增大 物料温度 T 理论上没有关系 实际上 T 增大 qv 增大 为什么 机头与口模阻力 阻力与口模截面积成反比 与长度成正比 14 挤出工艺流程 各种挤出制品的生产工艺流程大体相同 一般包括原料的准备 预热 干燥 挤出成型 挤出物的定型与冷 却 制品的牵引与卷取 或切割 有些制品成型后还需经过后处理 15 后处理 目的 提高制品的性能 方法 热处理 在高于制品使用温度 10 20 或低于塑料热变形温度 10 20 的条件下保持一定时间 进行热处理以消 除内应力 调湿处理 吸湿性较强制品 在空气中使用或存放过程中会吸湿而膨胀 且这种吸湿膨胀过程需很长时间才能达到 平衡 为了加速这类塑料挤出制品的吸湿平衡 常需在成型后浸入含水介质加热进行调湿处理 在此过程中还可使 制品受到消除内应力的热处理 对改善这类制品的性能 16 塑料管材挤出 挤管工艺 由挤出机均化段出来的塑化均匀的塑料 经过滤网 粗滤器而达分流器 并为分流器支架分为若干支流 离开 分流器支架后再重新汇合起来 进入管芯与口模间的环形通道 最后通过口模到挤出机外而成管子 接着经过 定径套定径和初步冷却 再进入冷却水槽或具有喷淋装置的冷却水箱 进一步冷却成为具有一定口径的管材 最后经由牵引装置引出并根据规定的长度要求而切割得到所需的制品 17 机头的作用 对塑化的物料保持塑性状态 并产生一定的压力 使塑化的物料经过一定的流道后成型为具有环 形截面形状的管 机头包括分流器 分流器支架 管芯 口模和调节螺钉等几个部分 机头形式 直通式 直角式和偏移式三种 其中用得最多的是直通式机头 机头压缩比机头压缩比 机头压缩比表示粘流态塑料被压缩的程度 是分流器支架出口处流道环形面积与口模及管芯之间的环形截面积之比 注射机的考点注射机的考点 19 按注射机外形特征分类 1 立式 特点 螺杆轴线与合模装置地运动轴线呈一线并呈垂直排列 优点 占地面小 模具装拆方便 易安放嵌件 缺点 制品顶出后不易取出 2 卧式 特点 螺杆轴线和合模装置地运动轴线是一水平排列 优点 成型制品可利用自重自动落下 3 角式 特点 螺杆轴线和合模装置运动轴线相互成垂直排列 按结构特点分类 1 柱塞式 2 双阶柱塞式 3 螺杆预塑化柱塞式 4 移动螺杆式 柱塞式特点 塑化质量好 计量精度高 注射精度高 螺杆式特点 简单 塑化不均匀 塑化能力低 计量不准 制品质量差 20 注塑机系统组成 注射系统 锁模系统 液压传动及电器控制系统 注射模具 21 注射系统 注射系统的作用 作用是使塑料受热 均匀塑化为粘流态 并以很高的速度注射入模具成型 注射系统的组成 加料装置 加料斗 料筒 塑化室 螺杆 或柱塞及分流梭 和喷嘴 22 注射机的螺杆 螺杆是移动式注射机的主要部件 作用是对塑料输送 压实 塑化及传递注射压力等 特点 塑化 注射功能 注射时 螺杆均发生轴向位移 同时螺杆又处于时转时停的间歇工作状态 螺杆塑化过程的非稳定性 工作过程 当螺杆在料筒内旋转时把料筒内的塑料卷入螺槽 并逐渐将其压实 排出物料中的气体 塑料逐步熔化 此 后 塑化均匀的料不断由螺杆推向料筒的前端 并逐步积存靠近喷嘴的一端 与此同时 螺杆本身受熔体的压 力而缓慢后退 当熔体积存到一次最大的注射量时 螺杆停止转动和后退 然后 螺杆传递压力 使粘流态料 注射入模 23 挤出机螺杆结构 A 渐变 特点 长压缩段 塑化时能量转换较缓和 适用 聚氯乙烯类 具有宽软化温度范围 高粘度非结晶型 B 突变 特点 短压缩段的螺杆 塑化时能量转变较剧烈 适用 PA 聚烯烃类的结晶型 C 通用型 调整工艺条件 T n 背压满足工艺要求 特点 压缩段介于渐变和突变之间 约 4 5 个螺矩 考虑 非结晶 经受不起高剪切塑化作用结晶 难软化熔融 压缩 24 注射螺杆与挤出螺杆的区别 1 注射螺杆的长径比较小 2 注射螺杆压缩比较小 3 注射螺杆均化段较短 螺槽深度较深 4 注射螺杆的头部呈尖头形 与喷嘴能很好吻合 25 注射系统中的喷嘴 作用 引导塑化料从料筒进入模具并具有一定的射程 喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出 口收敛 以便与模具紧密接触 喷嘴内径较小 流速增大 剪切速度增大 有利于塑化 要求 结构简单 阻力小 不出现流涎现象 喷嘴的分类 通用式喷嘴 延伸式喷嘴 弹簧针阀式喷嘴 26 浇注系统 主流道 紧接喷嘴到分流道之间的一段流道 与喷嘴处于同一轴线上 可以直接开设在模板上 但常常加工成 主流道衬套再紧配合在模板上 分流道 主流道和浇口之间的过渡部分 为满足熔体以等速充满各型腔 分流道在模具上的排列应尽量成对称 或等距离分布 浇口 分流道和型腔的连接部分 塑料熔体由此入型腔成型 其结构应有利于熔体尽快地进入和充满型腔 又很快地冷却封闭 以防止熔体的倒流 冷料井 在主流道的末端所设得一个空穴 其作用是为捕集喷嘴端部两次注射间产生的冷料 防止堵塞分流道 及浇口 27 注射过程原理 热塑性塑料的注射过程包括加料 塑化 注射充模 冷 却固化和脱模等几个工序 其中关控是塑化 流动和冷 却 28 注射成型周期 塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模 保压 倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段 1 充模阶段 t1 浇口 T 熔体达模腔末端 t2 熔体充满模腔 T0 t1 t t2 塑化 注射充模 压实流动 2 保压阶段 t2 t3 物料冷却收缩 保压使 3 倒流阶段 t3 t4 4 冷却阶段 t4 t5 29 工艺流程 成型前的准备 1 原料的预处理 2 料筒的清洗 3 嵌件的预热 4 脱模剂的选用 注射成型过程 1 加热塑化 2 注射充模 3 保压 4 冷却 5 脱模 制品后处理 1 热处理 退火处理 2 调湿处理 3 整修 30 注射成型工艺条件的选择注射成型工艺条件的选择 A 温度 温度 1 料筒温度料筒温度 物料 设备 模具 料温在物料粘流温度或熔点以上 低于其分解温度 随着料温升高 熔体粘度下降 料筒 喷嘴 模具的浇 注系统的压力降减小 塑料在模具中流动性增加 有利改善成型工艺性能 注射速度大 塑化时间和充模时间 缩短 生产率上升 制品的表面光洁度提高 物料性质 对 Tf m Td 范围小的热敏性塑料 相对分子量低 分布宽的料温应较低 设备 柱塞式高 移动螺杆式低 制品及模具 薄壁制品 料流通道小 阻力大 容易冷却而流动性下降 高温 厚壁制品 则可用较低的料温 外形复杂或带有嵌件的制品 因料流路线长而曲折 阻力大 易冷却而丧失流动性 料温应高一些 2 喷嘴温度喷嘴温度 防流涎 略低于料筒最高温度 过低会造成喷嘴堵塞 增大流动阻力 影响制品质量 3 模具温度模具温度 模具温度影响熔体流动行为 制品性能和表观质量 结晶性 结晶率 无定型 黏度和充模速率 4 油温油温 液压油油温 30 50 之间 B 压力 压力 1 塑化压力 背压 塑化压力 背压 储料用 最小 在移动螺杆式注射机成型过程中 预塑化时 塑料随螺杆旋转经螺槽向前输送并熔融塑化 塑化后堆积在料筒 的前部 螺杆端部的塑料熔体就产生一定的压力 即背压 提高背压 物料受到剪切作用增强 熔体温度升高 塑化均匀性好 但塑化量降低 2 注射压力注射压力 最大 柱塞或螺杆推动塑料熔体向料筒前端流动并使熔体充满模腔所施加的压力 是塑料充模和成型的重要因素 注射压力的作用是克服塑料在料筒 喷嘴及浇注系统和型腔中流动时的阻力 给予塑料熔体足够的充模速率 能对熔体进行压实 以确保注射制品的质量 3 保压压力保压压力 居中 C 时间 时间 成型周期 冷却时间所占比例最大 最影响制品性能的时间 D 其他工艺参数 其他工艺参数 速度等 31 胶料硫化过程 四个阶段 A 胶料预热阶段 胶料硫化前整个升温阶段 B 交联度增加阶段 开始交联 欠硫阶段 C 交联度最高阶段 进入正硫化 D 网状结构降解阶段 过硫阶段 32 橡胶注射工艺条件橡胶注射工艺条件 A 温度 温度 1 机筒温度 2 注射温度 胶料通过喷嘴之后的温度 温度低 硫化时间延长 温度高 易焦烧 一般提高螺杆的转速 背压 注射压力 和减小喷嘴孔径均可提高注射温度 3 模型温度 胶料产生硫化的温度 B 压力 压力 注射压力增大 速度梯度增大 胶料粘度下降 胶料的流动性增加 注射时间减小 注射压力增大 速度梯度增大 胶料粘度下降 胶料的流动性增加 注射时间减小 注射压力的提高使胶料通过喷嘴时的生热量增加 胶料的温度上升 因而硫化周期也大大缩短 从防止胶料焦烧观点来看 提高注射压力可防止焦烧 提高压力虽使胶料的温度上升 但却缩短了胶料在注射 机中的停留时间 因此减少了焦烧的可能性 C 螺杆转速与注射速度 螺杆转速与注射速度 随着螺杆转速的提高 机筒内的胶料受到剪切 塑化和均化的效果提高 可获得较高的注射温度 缩短注射时 间和硫化时间 螺杆转速过高时 螺杆表面橡胶分子链发生拉伸取向 形成多层取向状态 产生一种收缩力 起到一种钳制作 用 使胶料成团抱着螺杆一起转动 产生较严重的 包轴现象 不能使胶料很好地受到剪切作用 故胶温 反而下降 注射温度降低 硫化时间延长 注射速度增加 注射温度和硫化速度随之增加 D 喷嘴直径 喷嘴直径 喷嘴直径减少 会强化胶料的剪切作用 使生热量增大 胶料的温度升高 同时要延长注射时 间 有充模焦烧的危险 喷嘴直径增大 注射时间会减少 注射温度下降 焦烧危险性减少 但硫化时间增加 E 时间 时间 在整个注射周期中 硫化时间和充模时间极为重要 它们的计算分配主要根据胶料在一定温度下的焦烧时间 t10 和正硫时间 t90 即要求充模时间小于要求充模时间小于 t10 硫化时间等于 硫化时间等于 t90 充模时间必须小于焦烧时间 否则胶料会在喷嘴和模型流道处硫化 充模后应留下一定的时间使胶料能在硫化 反应开始前完成压力的均化过程 通过分子链的松弛消除物料中流动取向造成的内应力 硫化时间影响因素 喷嘴大小 注射压力 流胶道结构 胶料的配方 制品的厚度 33 二次成型定义 是相对于一次成型而言 是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工 以获得制品最终型样的技术 二次成型技术与一次成型技术区别 成型对象不同 成型温度不同 一次成型是通过材料的流动或塑性形变而成型 成型过程中伴随着聚合物的状态或相态转变 二次成型是在低于聚合物流动温度或熔融温度的 半熔融 类橡胶态下进行的 一般是通过粘弹形变来实现 材料型材或坯件的再成型 34 二次成型过程 对于 Tg 比室温高得多的无定形聚合物 先将聚合物材料在 Tg Tf 温度范围内加热 使之产生形变并成型为一定形状 然后将其置于接近室 温下冷却 使其形变冻结并固定其形状 对于部分结晶的聚合物 在接近熔点 Tm 的温度下进行 此时粘度很大 成型形变情况与无定形聚合物一样 但其后的冷却 定型与无定形聚合物有本质的区别 结晶聚合物在冷却定型过程中会产生结晶 分子链本身因成为结晶结构的 一部分或与结晶区域相联系而被固定 不可能产生弹性回复 从而达到定型的目的 35 中空吹塑 原理 借助流体压力使闭合在模具中的热熔塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺 常用塑料 聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 乙烯 醋酸乙烯共聚物 PET PC 等 凡熔体流动速率在 0 04 2g 10min 范围内都是较优的 吹塑材料 特点 优良的耐环境应力开裂性 气密性 能阻止氧气 二氧化碳 氮气和水蒸气向容器外透散 耐冲击性 能保护 存器内装物品 还有耐药品性 抗静电件 韧性和耐挤压性等 分类 挤出型坯 先挤出管状型坯 由上而下进入开启的两辨模具之间 当型坯达到顶定的长度后 闭合模具 切断型坯 封闭 型坯的上端及底部 同时向管坯中心或插入型坯壁的针头通入压缩空气 吹胀型坯使其紧贴模腔 经冷却后开 模脱出制品 注射型坯 注射机向模具内注射形成有底的型坯 然后开模将此型坯移至吹塑模内进行吹塑成型 冷却后开模脱出制 品 题型题型 挤出成型思考题 一 挤出成型思考题 一 1 试述管材挤出的工艺过程及工艺控制要点 试述管材挤出的工艺过程及工艺控制要点 挤出工艺 物料经挤出机塑化 机头口模成型后 经定型装置冷却定型 冷却水槽冷却 牵引 切割 得 到管材制品 影响因素 温度 螺杆转速及冷却 牵引速度 压缩空气等 分别进行合理分析 2 请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置 请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置 为避免加料斗出现 架桥 现象而影响加料及固体输送效率 3 机筒加热和冷却的目的是什么 机筒加热和冷却的目的是什么 加热促进物料塑化 冷却为防物料过热 4 什么叫螺杆的长径比 螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处 什么叫螺杆的长径比 螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处 螺杆有效工作长度与直径之比 n 一定时 L D 增加 物料在螺杆中运行时间延长 有利于物料塑化与混合 使升 温过程变缓 可使均化段长度增加 可减少逆流和漏流 有利提高生产能力 5 影响固体输送率的因素有很多 请问最主要的因素有哪些 并相应地提出固体输送率的方法 影响固体输送率的因素有很多 请问最主要的因素有哪些 并相应地提出固体输送率的方法 输送角是影响生产率的主要因素 为提高固体输送率 要尽可能地增大输送角 控制固体塞的摩擦系数 使它与螺 杆摩擦系数减小 螺杆表面刨光 与机筒摩擦系数增大 开设纵向沟槽 6 挤管机头的作用是什么 挤管机头的作用是什么 对塑化的物料加热 以保证物料的塑化状态 并产生一定压力 使物料成型为所需要的现状 7 挤出成型是在什么温度之间进行的 物料在什么温度范围容易挤出 挤出温度由什么决定 挤出成型是在什么温度之间进行的 物料在什么温度范围容易挤出 挤出温度由什么决定 在黏流温度 Tf 与分解 Td 之间挤出成型 范围越宽越易挤出成型 具体温度应根据原料的配方 挤出机头结构 螺 杆转速来定 8 挤管机头中分流器扩张角的大小对物料的影响是什么 挤管机头中分流器扩张角的大小对物料的影响是什么 扩张角过大 料流阻力过大 甚至物料会停止流动而发生分解 扩张角过小 不利于料层很快便薄 对加热不利 18 吹胀比 管坯被吹胀后的膜管直径 D2 与挤出机环形口膜直径 D1 之比 D2 D1 牵伸比 膜管通过夹辊时的速度 V 2 与口模挤出管坯的速度 V1 之比 V2 V1 吹胀比和拉伸比是决定最终薄膜尺寸和性能的两个重要参数 挤出成型思考题 二 挤出成型思考题 二 1 什么叫薄膜的吹胀比 什么叫薄膜的拉伸比 吹塑后的膜泡直径与口模直径之比叫做吹胀比 工业生产中常用薄膜的折径