塑料橡胶材料第七章塑料的二次成型.docx
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塑料橡胶材料第七章塑料的二次成型
（塑料橡胶材料）第七章塑料的二次成型
第七章塑料的二次成型
壹、本章基本内容：
1、二次成型的粘弹性原理
2、中空吹塑，挤出吹塑工艺
3、热成型，拉幅薄膜的成型
二、学习目的和要求:
1、熟悉吹塑成型各种方法及特点
2、掌握影响挤出管坯质量
3、熟悉吹塑工艺的影响因素
三、本章重点、难点：
重点：
1、挤－拉－吹和注－拉－吹的工艺流程
2、大型中空制品所用的原料和机头
难点：
1、如何拉伸吹塑；2、挤出吹塑制品质量的控制
课时：
4
在壹定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法，称二次成型法
二次成型过程中塑料通常都处于熔点或流动温度以下的“半熔融”类橡胶状态，所以二次成型是加工类橡胶聚合物的壹种技术，它仅适用于热塑性塑料的成型
二次成型主要包括：
中空吹塑成型热成型取向薄膜的拉伸
在壹定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法，称二次成型法
二次成型过程中塑料通常都处于熔点或流动温度以下的“半熔融”类橡胶状态，所以二次成型是加工类橡胶聚合物的壹种技术，它仅适用于热塑性塑料的成型
二次成型主要包括：
中空吹塑成型热成型取向薄膜的拉伸
第一节二次成型的粘弹性原理
塑料的二次成型加工，就是在材料处于类橡胶状条件下进行的。
聚合物在Tg~Tm（或Tf）间，既表现液体的性质又显示固体的性质。
因此，在二次成型过程中塑料会表现出粘性和弹性。
各种聚合物的Tg有很大差别，适用于二次成型的只能是那些Tg比室温高得多的聚合物，因为由它们所成型的制品在室温的使用条件下，才具有长时期的因次稳定性。
第二节中空吹塑成型
中空吹塑成型是将挤出或注射成型的塑料管坯趁热于半熔融的类橡胶状时，置于各种形状的模具中，且即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧贴于模腔上成型，经冷却脱模后即得中空制品
塑料中空制品的成型，能够采用注射-吹塑或挤出-吹塑俩种方法
俩种成型工艺优缺点：
1、挤出吹塑成型：
效率高、坯体温度均匀，投资少，适用性广；但有接痕和飞边
2、注射吹塑成型：
飞边少、原材料损失少、口部规整，尺寸精度高；但需俩套模具，热量消耗大
壹、成型工艺
挤出-吹塑成型工艺原理示意图
注射-吹塑成型工艺原理示意图
注射-拉伸-吹塑成型工艺原理示意图
二、工艺过程的影响因素
影响成型工艺和制品质量的因素主要有型坯的温度、壁厚、空气压力、吹胀比、模温和冷却时间等
（壹）型坯温度
温度高，粘度小，易变形，坯体易破坏
温度低，弹性大，回弹性高，离模膨胀明显
（二）吹气压力和充气速度
压力高，易使坯体破裂
压力太低，吹不起来
（1）吹气压力和材料的形变能力有关
如PP、PA等易变形低粘度的聚合物，吹气压力低
PE、PET、PC吹气压力大
（2）吹气压力和制品的形状（大小、厚度）有关
制品厚，低压；薄壁，高压
制品大，高压；制品小，低压
（3）吹气速度
吹气速度尽可能大壹些，有利于产品的均匀性增加，但有可能在进口处出现真空，出现凹陷或者可能吹断
3吹胀比：
制品和型坯尺寸之比
吹胀比大，节省原材料，太薄，难吹，且强度刚度下降；但吹胀比也不能太小，能耗大，浪费原料
4、模温和冷却时间
（1）冷却速度太快，模温低，轮廓花纹不清晰
模温太高，表面无光泽，脱模易变形，收缩率大
模温和材料的Tg相匹配
高Tg，高模温；低Tg，低模温
（2）冷却时间较长，因为其形变是强迫高弹态，弹性形变大，所以需要更长的时间来回复
第三节热成型
热成型是将裁成壹定尺寸和形式的片材，夹在模具的框架上，让其在Tg至Tf间加热软化，片材壹边受热、壹边延伸，凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面，取得和型面相仿的形样，经冷却定型和修整后即得制品。
热成型动力：
（1）加热片材俩边的气压差
（2）机械力
（3）压力
特点：
制品厚度不太大，表面积比较大，形状为半壳形，深度不深，都能够用注射成型
和注射成型相比
优点：
热成型较注射成型的投资少，效率高
缺点：
原材料价格要高，后加工处理要比注射成型多，不太精密
几种典型的热成型工艺原理示意图
真空成型
压力成型
复盖成型
柱塞辅助成型
推气成型
对膜成型
壹、热成型方法
（壹）差压成型
特点：
1、制品结构上比较鲜明和精细部位是和模面贴合的壹面，而且光洁度比较高；
2、成型时，凡片材和模面在贴合时间上愈后的部位，其厚度愈小；
3、模具结构简单，通常只有阴模；
4、制品表面光泽好，且不带任何瑕疵，材料原来的透明性成型后不发生变化
壹、热成型方法
（二）覆盖成型
只有壹个模具（阳模），成型时借助于液压系统的推力，将阳模顶入由框架夹持且已加热的片材中，然后再抽真空使片材包复于模具上而成型
（三）其它成型
在差压成型基础上发展起来的，包括柱塞辅助成型，推气成型，对模成型
热成型五项工序：
1、材料的夹持；2、片材的加热；3、成型；4、冷却；5脱模
二、热成型的影响因素
（壹）成型温度
1、对伸长率的影响
温度升高，延伸率有壹峰值，热成型在最大延伸率温度时加工成型
1-聚乙烯；
2-聚苯乙烯；
3-聚氯乙烯；
4-聚甲基丙烯酸甲酯；
----抗张强度
——伸长率
成型压力和抗张强度要匹配
加热温度低，节省能源、缩短冷却时间
但制品外观轮廓不清晰
加热温度高，尺寸稳定、但易变色
由于有厚度影响，片材加热尽量采取高温
片材加热时间较长，占成型周期的50~80%
片材厚度和加热时间的关系
1-耐冲击聚苯乙烯；
2-低密度聚乙烯；
3-聚丙烯；
4-高密度聚乙烯；
5-醋酸纤维素；
6-硬聚氯乙烯
单位厚度片材的加热时间随厚度增加而减小
（二）成型速度
热成型时，在压力或柱塞等的推动下，片材要产生伸长变形，直到形变达到和模具尺寸相当为止。
形变过程中材料受到拉伸，成型速度不同，材料受到的拉伸速度也不同。
如果成型温度不很高，则适于采用慢速成型，这时材料的伸长率较大，这对于成型大的制品特别重要。
但速度过慢，则因材料易冷却而使得成型困难，同时延长了生产周期，因此也是不利的。
所以壹定厚度的片材，在适当提高加热温度的同时，宜用较快的速度成型
（三）成型压力
压力的作用是使片材产生形变，但材料有抵抗形变的能力，其弹性模量随温度升高而降低
在成型温度下，只有当压力在材料中引起的应力大于材料在该温度时的弹性模量时，才能使材料产生形变
如果在某壹温度下所施加的压力不足以使材料产生足够的伸长时，只有提高压力或升高成型温度才能顺利成型
选择材料时常要考虑成型性，主要从材料伸长率、抗张强度、对温度敏感性等多方面来衡量
伸长率-温度范围宽，较大压力、缓慢成型，温度不影响成型过程。
伸长率对温度不敏感
较小压力、快速成型
（四）材料的成型性
第四节拉幅薄膜的成型
拉幅薄膜是将挤出得到的厚度为1~3毫米的厚片或管坯，重新加热到Tg~Tm（或Tf）温度范围进行大幅度拉伸而形成的薄膜
壹、薄膜取向的原理和方法
拉幅薄膜是大分子具有取向结构的壹种材料。
单轴取向双轴拉伸
薄膜的拉伸取向方法主要分为平膜法和管膜法俩种
平膜法：
单向拉伸和双向拉伸；双向拉伸又分为逐次拉伸（先纵后横拉伸和先横后纵拉伸）和纵横同时拉伸
管膜法：
双向同时拉伸（泡管法和平板式拉伸法）
二、拉幅薄膜的成型工艺
无定形薄膜，不取向，热收缩性大，不实用
结晶性薄膜，不取向，性脆，透明性差，不实用
所以取向或结晶又取向的薄膜，强度高，透明性好，尺寸稳定性好，有价值
1.无定形聚合物
2.结晶聚合物
（壹）平膜法逐步拉伸薄膜的成型
先纵后横，采用多，工艺简单
先横后纵，采用少，工艺复杂但均匀
单点纵向拉伸：
俩个辊筒
多点纵向拉伸：
多个辊筒均匀拉伸
逐步延伸平膜法拉幅薄膜的成型工艺过程示意图
逐步延伸拉幅法部位的拉伸温度
泡管法拉幅薄膜成型工艺示艺图
（二）管膜法拉幅薄膜的成型
管膜法拉幅薄膜的成型通常可分为管坯成型、拉伸和热定型三个阶段
1、管坯成型
挤出机将塑料经管型机头挤出形成管坯，且立即用冷却水冷却至Tg-Tf（Tm）间
2、拉伸
（1）管坯经第壹对夹辊折叠进入拉伸区
（2）从机头吹入压缩空气吹胀，坯体横向拉伸形成泡管
（3）泡管受到向下的牵引产生纵向拉伸达适当拉伸比
（4）拉伸后的泡管再经第二个夹辊折迭，进入热处理区
（5）继续保持压力，泡管在张紧下进行热处理定型
（6）冷却
特点：
设备简单，占地面积小
（三）拉幅薄膜成型过程中的影响因素
1、拉伸温度
温度升高，有利于分子取向，但也易于解取向，高温拉伸时，须快速冷却
2、拉伸速度
拉伸速度过大，在较低延伸率下易破裂
拉伸速度增加，取向度减小，断裂伸长率降低；但周期长，取向易回复
3、拉伸倍数和方式
通常先纵后横的拉伸工艺中，纵向拉伸太大，不易横向拉伸，以3~4倍为宜
4、热定型条件
使尺寸稳定下来，不产生明显变形，就要热定型
壹般规律：
（1）拉伸速度、拉伸倍数壹定时，温度下降，取向度增加
（2）温度和拉伸速度壹定时，拉伸倍数提高，取向度上升
（3）温度和拉伸倍数壹定时，拉伸速度提高，取向度也提高
（4）冷却速度快，取向度提高，解取向少
聚乙烯在不同拉伸速度时的拉伸应力和拉伸温度的关系
聚丙烯在不同温度下伸长率和拉伸速度的关系
第五节冷成型
冷成型既不属于壹次成型也不属于二次成型，而是壹种新兴的很有发展前途的加工技术，源自于金属成型
塑料的冷成型有以下几种
1、锻造
2、橡皮垫成型
3、液压成型
4、冲压成型
5、滚轧成型
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