二次成型实用教案

1、第一节 二次成型原理一. 聚合物的物理状态 聚合物在不同的温度下表现为玻璃态、高弹态 和粘流态。见P172，图7-1，图7-2。 聚合物加工在高弹态。 二. 聚合物的粘弹性形变 聚合物加工过程中的总形变由普弹形变、推迟高弹形变和粘流形变三部分组成。P173，由于二次成型加工在Tg以上进行，故普弹形变很小，又由于其在粘流温度以下，故粘（塑性）流形变可忽略。三.成型条件的影响(yngxing) 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率最大的温度为宜。一般无定形热塑性塑料最宜成型温度比Tg略高，如PVC（ Tg=83），最宜成型温度92-94。第1页/共28页第一页，共29页。 由于二次成型产生的形

2、变具有可恢复性，实际被冻结的由于二次成型产生的形变具有可恢复性，实际被冻结的有效形变取决于冻结温度（模温），模温高有效形变小，有效形变取决于冻结温度（模温），模温高有效形变小，故模温不宜过高。故模温不宜过高。第二节第二节 中空吹塑成型中空吹塑成型 中空吹塑成型是制造空心塑料制品的成型方法，是中空吹塑成型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橡胶态的型借助气体压力使闭合在模具型腔中的处于类橡胶态的型坯吹胀成为中空制品的二次成型技术。坯吹胀成为中空制品的二次成型技术。一一. 注射吹塑注射吹塑 注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型坯，注射吹塑是用注射成型法先将塑料

3、制成有底型坯，再把型坯移入吹塑模内进行吹塑。再把型坯移入吹塑模内进行吹塑。1. 无拉伸注坯吹塑无拉伸注坯吹塑 由注射机在高压下将熔融塑料注入型由注射机在高压下将熔融塑料注入型坯模具内并在芯模上形成适宜尺寸坯模具内并在芯模上形成适宜尺寸(ch cun)、形状和质、形状和质量的管坯有底型坯。量的管坯有底型坯。P176，图，图7-6第2页/共28页第二页，共29页。第3页/共28页第三页，共29页。2注坯-拉伸-吹塑 在成型过程中型坯被被横向吹胀前受到轴向拉伸，所得制品具有大分子双轴取向(q xin)结构。P176。图7-6C。制品的强度有较大的提高。二. 挤出吹塑 挤出吹塑与注射吹塑的不同之处在于

4、其型坯是用挤出机经过机头挤出制得。工艺过程 P176a1. 单层直接挤坯吹塑 P334图10-62. 多层共挤出吹塑 P335图10-73. 挤出-蓄料-压坯-吹塑 P335 图10-8第4页/共28页第四页，共29页。三. 中空吹塑工艺的控制1.型坯温度 1）型坯温度高时，则熔体黏度低。使型坯在挤出、转送，吹塑模闭合过程中因重力(zhngl)等因素作用而变形量增大。特别是对那些黏度对温度敏感性的聚合物应更小心的控制温度，见图7-7，聚丙烯比聚乙烯温度敏感，聚丙烯吹塑性能差。2）型坯温度低时，会产生较严重的离模膨胀效应，制品表面性能也差。一般型坯温度在材料的Tg-Tm之间，偏向Tm。第5页/共

5、28页第五页，共29页。第6页/共28页第六页，共29页。第7页/共28页第七页，共29页。上吹法吹塑薄膜录象第8页/共28页第八页，共29页。2. 充气(chn q)压力和充气(chn q)速度 吹胀半熔融状态 的型胚，充气(chn q)压力一般在0.2-0.7MPa 的范围，对半熔融状态粘度低的易变形的塑料，充气(chn q)压力取低值，如聚酰胺。粘度高，刚性大的塑料充气(chn q)压力取高值，如聚碳酸酯。充气(chn q)压力还与制品的壁厚和容积大小有关，薄壁和大容积的制品用较高的充气(chn q)压力，厚壁和小容积的制品用较低的充气(chn q)压力。3. 吹胀比 吹胀比是制品的尺寸

6、和型坯尺寸之比，即型坯吹胀的倍数。 一般为2-4倍。4. 吹塑模具 温度 Tg高者，取较高的模温。5. 冷却时间 型坯在吹塑模内被吹胀而紧贴模壁后，一般不能立即启模，应在保持一定进气压力下的留在模内冷却一段时间。占成型周期的1/3至2/3，P178图7-9。第9页/共28页第九页，共29页。第三节第三节 拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型(chngxng) 拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型(chngxng)是将挤出成型是将挤出成型(chngxng)所得的厚度为所得的厚度为1-3mm 的厚片或管坯的厚片或管坯重新加热到材料的高弹态下进行大幅度拉伸而成重新加热到材料的高弹态下进行大幅度拉伸而成薄膜。薄膜。一一. 平

7、挤逐次双向拉幅薄膜成型平挤逐次双向拉幅薄膜成型(chngxng) 有先纵向拉伸后横向拉伸和先横向拉伸后纵有先纵向拉伸后横向拉伸和先横向拉伸后纵向拉伸二种方法。多为先纵后横的方法，见向拉伸二种方法。多为先纵后横的方法，见 P339 图图10-11。第10页/共28页第十页，共29页。第11页/共28页第十一页，共29页。1. 厚片急冷（防止聚合物结晶） : 用于双向拉伸的厚片应是无定形的，工艺上为达到这一要求，对聚丙烯、聚酯等结晶性聚合物所采取的方法是将离开口模的熔融态厚片进行急冷。急冷装置是冷却转鼓（钢制圆筒，可通冷却水）。2. 纵向拉伸: 有多点拉伸和单点拉伸之分。如果加热到类橡胶态的厚片是

8、由二个不同转速的辊拉伸称单点拉伸，两辊筒表面的线速度之比是拉伸比，通常为3-9之间。如拉伸比是分配在若干个不同转速的辊筒来完成时，则称为多点拉伸。3. 横向(hn xin)拉伸: 纵向后的膜片在进行横向(hn xin)拉伸前需重新预热，预热温度为稍高于玻璃化温度或接近熔点。横向(hn xin)拉伸在拉幅机上进行。第12页/共28页第十二页，共29页。4. 热定型和冷却(lngqu): 热定型温度至少比聚合物最大结晶速率高10度，消除内应力，收缩率大为降低，力学性能和弹性得到改善。5. 切边和卷取: 切去两边100mm未拉均匀的厚边，切边后的薄膜经导辊引入收卷机卷绕成一定长度或质量的膜卷。二.

9、管膜双向拉伸薄膜的成型 管膜双向拉伸薄膜的成型工艺分为管坯成型、双向拉伸和热定型三个阶段。P340 图10-12。第13页/共28页第十三页，共29页。第14页/共28页第十四页，共29页。第15页/共28页第十五页，共29页。第四节第四节 热成型热成型 热成型是利用热塑性塑料的片材为原热成型是利用热塑性塑料的片材为原料来制造塑料制品的一种方法，是塑料的料来制造塑料制品的一种方法，是塑料的二次成型。先将栽成一定二次成型。先将栽成一定(ydng)尺寸和型尺寸和型状的片材夹在模具的框架上，将其加热到状的片材夹在模具的框架上，将其加热到Tg- Tf之间的适宜温度，片材一边加热，之间的适宜温度，片材一

10、边加热，一边延伸，然后凭借施加的压力，使其紧一边延伸，然后凭借施加的压力，使其紧贴在模具的表面，从而取得与型面相仿的贴在模具的表面，从而取得与型面相仿的型样，经冷却定型和修整后即得制品。型样，经冷却定型和修整后即得制品。第16页/共28页第十六页，共29页。一. 热成型的基本方法差压成型 先将夹持框将片材夹紧，并置于模具上，然后用加热器进行加热，当片材已被加热至指定(zhdng)温度时，移开加热器，并立即抽真空或通入压缩空气加压，使片材紧贴模腔，得到制品。 分为真空成型 从模具底部抽真空，当密封空间被抽真空时，大气压使预热型材延伸变形而得型样。加压成型 从片材顶部通入压缩空气，高压高速气流产生

11、的冲击式压力，使受热型材以很大的形变速率贴合在模腔壁上。2. 覆盖成型 用机械力使受热后的片材扣在阳模上成型。一般用于制 厚而深的制品。第17页/共28页第十七页，共29页。 3. 柱塞助压成型(chngxng) 4. 回吸成型(chngxng) 5. 对模成型(chngxng) 6. 双片热成型(chngxng)第18页/共28页第十八页，共29页。第19页/共28页第十九页，共29页。第20页/共28页第二十页，共29页。第21页/共28页第二十一页，共29页。二. 热成型设备和模具1. 加热系统 片材的加热通常用电热或红外线辐照，较厚的片材还需用烘箱进行(jnxng)预热。2. 夹持系统

12、 由上下两个机架以及两根横杆组成。3. 真空系统 由真空泵、储罐、管路、阀门组成。4. 压缩空气系统 除由于成型外，压缩空气还用于脱模、初制件的冷却和操纵机件动作的能力。5. 模具第22页/共28页第二十二页，共29页。三. 热成型工艺及工艺条件加热: 片材经过加热后所达到的温度，应使塑料在此温度下既有很大的伸长率又有适当的拉伸强度，保证片材在高速拉伸而不致(bzh)出现破裂。P181图7-12。片材加热时间主要由塑料的品种和片材的厚度决定，通常随塑料的导热性增大而缩短，随塑料比热和片材的厚度的增大而延长，见图7-14片材和厚度 /mm 0.5 1.5 2.5加热至121需要时间 /s 18

13、36 48单位后加热时间/（s/mm) 36 24 19.2双面加热 第23页/共28页第二十三页，共29页。 几种塑料型材成型(chngxng)条件塑料 成型(chngxng)温度/ 模具温度/PVC 135-180 41-46PP 149-202 49-77PE 低密度 121-191 64-93 PE 高密度 135-191 64-93PS 182-193 49-60ABS 149-177 72-85PA 216-249 PMMA( 挤出）110-160 第24页/共28页第二十四页，共29页。2. 成型: 各种热成型方法的成型主要是通过施力，使以预热的片材按预定的要求进行弯曲(wnq)

14、与拉伸变形。成型速度 拉伸速度与片材成型时的温度有关，温度低，片材变形能力小，应慢速拉伸；如要提高拉伸速度则要提高温度。成型压力 一般分子刚性大，相对分子量高，存在极性基团的聚合物需要较高的成型压力。3. 冷却脱模: 在片材成型中，为了缩短成型周期，一般都要采用人工冷却的方法。分内冷和外冷两种。第25页/共28页第二十五页，共29页。第五节第五节 合成纤维的拉伸合成纤维的拉伸 初生纤维必须经过一系列的后加工初生纤维必须经过一系列的后加工(ji gng)工序，工序，才能成为纤维制品，其中拉伸是后加工才能成为纤维制品，其中拉伸是后加工(ji gng)工序工序的最主要的工序。的最主要的工序。一一.

15、拉伸的目的和作用拉伸的目的和作用 在拉伸过程中，纤维的大分子链或聚集态发生舒展，在拉伸过程中，纤维的大分子链或聚集态发生舒展，并沿纤维轴向排列取向。并沿纤维轴向排列取向。二二. 拉伸过程进行的方式拉伸过程进行的方式1. 干拉伸：干拉伸： 拉伸时初生纤维处于空气包围之中，纤维与空拉伸时初生纤维处于空气包围之中，纤维与空气介质及加热器之间有热量传递。气介质及加热器之间有热量传递。2. 蒸气浴拉伸：蒸气浴拉伸： 拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽之中，由于拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽之中，由于加热和水分子的增塑作用，使纤维的应力有较大的下降。加热和水分子的增塑作用，使纤维的应力有较大的下降。第26页/共28页第二十六页，共29页。3. 湿拉伸： 拉伸时纤维被液体介质所包围(bowi)，有热量传递，在拉伸过程中还可能有传质过程或化学反应。三. 合成纤维的后加工 P350 图10-29 1.集束 合并成大股丝束。2