| 新聞資訊 | 發(fā)布日期：2024-4-29 發(fā)布者：住野精工 |
片材機的生產工藝特征
吸塑技術之片材的成型特性:
用于成型加工的片材，無論是單層或多層復合的，都必須具備以下性能：
一、塑性記憶，即當拉伸軟化的片材時，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可以使己經成型的制品如果重新加熱到原來的成型溫度，它會回復到原來平片形狀。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響。
二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性對于產品的形狀和質量有很大影響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可以拉伸至500%～600%。
三、熱強度，即加熱軟化的片材只要稍受壓力，就會在模具上形成清晰的輪廓。反之，如果需要太大的壓力才能成型，而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限，對某些細微的花紋就很難顯示出來。
四、成型溫度，即成型片材需具備適宜一定的加工溫度范圍。既在其受熱軟化溫度，容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度范圍較寬；不能只在較小的某一特定溫度范圍內成型，溫度偏高或偏低時，成型容易撕裂、熔塌等現象。
從以下幾個方面去分析。
一、熱塑性塑料化學組成和結構
熱塑性塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(聚合物)組成的。這些大分子可以是線性的，比如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結構的大分子，比如線型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規(guī)則排列，大分子按一定規(guī)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(qū)別，無定形熱塑性塑料由于其不對稱結構或大側基，是不結晶的，在不進行改性和著色的情況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應低于其玻璃化轉變溫度爪。部分結晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域，稱之為結晶區(qū)。因為結晶作用，部分結晶的熱塑性塑料通常是不透明的，并且透明度會隨著結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點Tm之間。
如果HDPE的片材被加熱到晶體熔點以上，晶體將會熔融，片材將會全部變成無定形，進而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對于許多部分結晶的熱塑性塑料而言，結晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制，最終得到透明的制品(如PET瓶，透明的PET片材和透明的無規(guī)聚丙烯片材)。
透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非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。由于分子鏈部分有序排列，部分結晶熱塑性塑料不再透明，根據結晶度不同，其透明程度也會不同。無定形和部分結晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度范圍。
在低于玻璃化轉變溫度Tg時(以前稱之為軟化溫度)，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時，還必須有足夠的剛性。熱膨脹系數在一定溫度范圍內可以認為是隨溫度線性增加的。
當加熱熱塑性成型材料時，無定形和部分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對于無定形熱塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉變溫度(軟化點)時就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關，真空成型時所需要的溫度就比壓力成型時所需要的溫度要高。
部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶，分為無定形區(qū)和結晶區(qū)。當結晶度較低時，材料在溫度低于結晶熔融區(qū)時就能進行真空吸塑成型，結晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度。
熱塑性塑料這種現象是如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作，或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應力條件而不發(fā)生形變，這就需要在熱加工過程中部分結晶區(qū)域被完全熔融，也就是說，這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。
以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同的真空吸塑成型溫度對制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔融區(qū)大致為158～165℃，當真空吸塑成型溫度低于158℃，結晶區(qū)不會完全熔融，它們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(tài)形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱(如高溫消毒)，杯子開始形變，這是因為結晶區(qū)的應力要想恢復到它最初的形狀。
另一方面，若成型溫度為163℃，結晶區(qū)會完全熔融，聚丙烯成型材料會變成無定形的，在一定條件下冷卻，會形成新的不含應力的晶體，不會在121℃高溫消毒的時候發(fā)生逆轉，因此杯子的幾何尺寸不會發(fā)生變化。從以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度。對于部分結晶熱塑性塑料，真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。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，如果把這些因素都考慮進去的話，就會產生下面的問題：片材就會因為真空吸塑成型機器達不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進行生產(通過機器時無法得到一個光滑平整的表面)，或者是材料的熔體強度太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結得過緊。在加熱和成型時易于結晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。CPET是含有結晶成核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型材料，CPET是完全無定形的，但在適當的工作條件下仍具有快速結晶的特性。其結晶速度與材料的成型溫度有關，在170℃時結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在78～85℃，故下列條件可用于CPET的真空吸塑成型。
用于成型加工的片材，無論是單層或多層復合的，都必須具備以下性能：
一、塑性記憶，即當拉伸軟化的片材時，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可以使己經成型的制品如果重新加熱到原來的成型溫度，它會回復到原來平片形狀。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響。
二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性對于產品的形狀和質量有很大影響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可以拉伸至500%～600%。
三、熱強度，即加熱軟化的片材只要稍受壓力，就會在模具上形成清晰的輪廓。反之，如果需要太大的壓力才能成型，而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限，對某些細微的花紋就很難顯示出來。
四、成型溫度，即成型片材需具備適宜一定的加工溫度范圍。既在其受熱軟化溫度，容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度范圍較寬；不能只在較小的某一特定溫度范圍內成型，溫度偏高或偏低時，成型容易撕裂、熔塌等現象。
從以下幾個方面去分析。
一、熱塑性塑料化學組成和結構
熱塑性塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(聚合物)組成的。這些大分子可以是線性的，比如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結構的大分子，比如線型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規(guī)則排列，大分子按一定規(guī)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(qū)別，無定形熱塑性塑料由于其不對稱結構或大側基，是不結晶的，在不進行改性和著色的情況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應低于其玻璃化轉變溫度爪。部分結晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域，稱之為結晶區(qū)。因為結晶作用，部分結晶的熱塑性塑料通常是不透明的，并且透明度會隨著結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點Tm之間。
如果HDPE的片材被加熱到晶體熔點以上，晶體將會熔融，片材將會全部變成無定形，進而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對于許多部分結晶的熱塑性塑料而言，結晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制，最終得到透明的制品(如PET瓶，透明的PET片材和透明的無規(guī)聚丙烯片材)。
透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非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。由于分子鏈部分有序排列，部分結晶熱塑性塑料不再透明，根據結晶度不同，其透明程度也會不同。無定形和部分結晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度范圍。
在低于玻璃化轉變溫度Tg時(以前稱之為軟化溫度)，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時，還必須有足夠的剛性。熱膨脹系數在一定溫度范圍內可以認為是隨溫度線性增加的。
當加熱熱塑性成型材料時，無定形和部分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對于無定形熱塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉變溫度(軟化點)時就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關，真空成型時所需要的溫度就比壓力成型時所需要的溫度要高。
部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶，分為無定形區(qū)和結晶區(qū)。當結晶度較低時，材料在溫度低于結晶熔融區(qū)時就能進行真空吸塑成型，結晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度。
熱塑性塑料這種現象是如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作，或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應力條件而不發(fā)生形變，這就需要在熱加工過程中部分結晶區(qū)域被完全熔融，也就是說，這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。
以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同的真空吸塑成型溫度對制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔融區(qū)大致為158～165℃，當真空吸塑成型溫度低于158℃，結晶區(qū)不會完全熔融，它們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(tài)形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱(如高溫消毒)，杯子開始形變，這是因為結晶區(qū)的應力要想恢復到它最初的形狀。
另一方面，若成型溫度為163℃，結晶區(qū)會完全熔融，聚丙烯成型材料會變成無定形的，在一定條件下冷卻，會形成新的不含應力的晶體，不會在121℃高溫消毒的時候發(fā)生逆轉，因此杯子的幾何尺寸不會發(fā)生變化。從以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度。對于部分結晶熱塑性塑料，真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。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，如果把這些因素都考慮進去的話，就會產生下面的問題：片材就會因為真空吸塑成型機器達不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進行生產(通過機器時無法得到一個光滑平整的表面)，或者是材料的熔體強度太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結得過緊。在加熱和成型時易于結晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。CPET是含有結晶成核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型材料，CPET是完全無定形的，但在適當的工作條件下仍具有快速結晶的特性。其結晶速度與材料的成型溫度有關，在170℃時結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在78～85℃，故下列條件可用于CPET的真空吸塑成型。
真空吸塑成型溫度為130～135℃，加熱時間應盡可能短，盡量少發(fā)生結晶，使材料具有理想的可變形性。結晶度高不利于制品的精確度。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)，材料可以獲得25%～30%的結晶度。成型后，制品在60℃下在另一個模具中冷卻。CPET真空吸塑成型制品的最大長期工作溫度為220℃，但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，制品的穩(wěn)定性取決于結晶度。比如用CPET做成的容器，結晶度也僅僅只有25%～30%。
