塑料（pvc）成型工藝知識(shí)點(diǎn)

作者:   發(fā)布時(shí)間:2017/12/11 16:57:13   瀏覽次數(shù):5570

名詞解釋

1、擠出成型 ：使高聚物熔體在擠出機(jī)的螺桿或柱塞的擠壓作用下，通過(guò)一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)產(chǎn)品。

2、注射成型：將顆粒狀或粉狀塑料加入到注射機(jī)的料筒，經(jīng)加熱熔化呈流動(dòng)態(tài)，然后在注射機(jī)的柱塞或螺桿快速而連續(xù)的壓力下，從料筒前端的噴嘴中以很高的壓力和很快的速度注入到閉合的模具內(nèi)。充滿模腔的熔體在受壓的情況下，經(jīng)冷卻或加熱固化后，開(kāi)模得到與模具型腔相應(yīng)的制品。（加熱塑料，使其達(dá)到熔化狀態(tài)對(duì)熔融塑料施加高壓，使其充滿模具型腔）

3、壓延成型：將接近粘流溫度的物料通過(guò)一系列相向旋轉(zhuǎn)著的平行輥筒的間隙，使其受到擠壓和延展作用，成為具有一定厚度和寬度的薄片狀制品。

4、二次成型：在一定條件下將高分子材料一次成型所得的型材通過(guò)再次成型加工，以獲得制品的最終型樣的技術(shù)。

5、中空吹塑成型：借助氣體壓力使閉合在模具型腔中的處于類(lèi)橡膠態(tài)型坯吹塑脹成為中空制品的二次成型技術(shù)。

6、反應(yīng)注射模塑

將兩種或兩種以上具有高化學(xué)活性的低相對(duì)分子量液體原料，在一定溫度下，通過(guò)高壓（14～20MPa）作用，使它們相互撞擊混合，并立即注入密閉的模腔中，完成聚合、交聯(lián)固化等反應(yīng)，并形成制品的工藝過(guò)程

7、熱成型：將片材夾在框架上加熱到軟化狀態(tài)，在外力作用下，使其緊貼模具型面，冷卻定型后即得制品8、壓延效應(yīng)：在高分子材料進(jìn)行壓延成型加工過(guò)程中，熱塑性塑料在通過(guò)壓延輥筒間隙時(shí)會(huì)受到很大的剪切力作用，因此高聚物大分子會(huì)沿著壓延方向做定向排列，是生成的薄膜在物理機(jī)械性能上出現(xiàn)各向異性，這種現(xiàn)象稱為壓延效應(yīng)。

壓延效應(yīng)受到溫度、輥筒轉(zhuǎn)速與速比、輥隙存料量、制品厚度等因素的影響。

9、螺桿的壓縮比，加料段第一個(gè)螺槽容積與均化段最后一個(gè)螺槽容積之比。在擠出機(jī)中，螺桿可以分為：加料段(40%螺桿長(zhǎng)度）、壓縮段（35%）、均化段（計(jì)量段）（25%）三段。加料段——底徑較小，主要作用是輸送原料給后段。壓縮段——底徑變化，主要作用是壓實(shí)、熔融物料，建立壓力。均化段（計(jì)量段）——將壓縮段已熔物料定量定溫地?cái)D到螺桿最前端。螺桿的幾何壓縮比是指螺桿的加料段一個(gè)螺槽的容積與均化段（計(jì)量段）最后一個(gè)螺槽容積的比值。其值一般為2~4。相對(duì)而言，壓縮比值越大，其對(duì)塑料的塑化也越均勻。

10、吹脹比：

吹脹比是吹塑薄膜生產(chǎn)工藝的控制要點(diǎn)之一。是指

(1) 中空吹塑時(shí)，吹塑模腔橫向最大直徑和管狀型坯外徑之比.

(2) 吹塑薄膜時(shí)，吹脹管膜直徑和口模直徑之比。

吹脹比為薄膜的橫向膨脹倍數(shù)，實(shí)際上是對(duì)薄膜進(jìn)行橫向拉伸，拉伸會(huì)對(duì)塑料分子產(chǎn)生一定程度的取向作用，吹脹比增大，薄膜變薄，雖然可以節(jié)約材料，但是薄膜容易出現(xiàn)皺褶，薄膜的強(qiáng)度降低;吹脹比過(guò)小，又會(huì)使得消耗增加，制品有效容積變小，同時(shí)制品變厚，冷卻時(shí)間變長(zhǎng)，使得成本增大。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)材料的種類(lèi)和性質(zhì)，制品的形狀和尺寸，管坯的尺寸，使吹脹比同牽引比配合適當(dāng)才能生產(chǎn)出好的制品。比如，一般來(lái)說(shuō)，低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的吹脹比應(yīng)該控制在2.5-3.0之間為宜。

11、牽伸比：牽伸比，扁絲牽伸時(shí)，單位長(zhǎng)度分割絲(坯絲)所牽伸的長(zhǎng)度倍數(shù)，或者描述為牽伸(二牽)速度與牽引(一牽)速度的比值為牽伸比。

牽伸比是扁絲生產(chǎn)中最重要的工藝指標(biāo).牽伸比也稱牽伸倍數(shù),拉伸比.扁絲的牽伸是在熔點(diǎn)溫度以下進(jìn)行的單向拉伸,拉伸過(guò)程是取向過(guò)程,以便扁絲獲得高強(qiáng)度和其他物理機(jī)械性能.一般情況下,牽伸比控制在4-7倍,特殊需要的扁絲,牽涉比可達(dá)11倍.

12、成型收縮率：是指塑件自模具中取出冷卻到室溫后，室溫尺寸的縮小值對(duì)其原未冷卻尺寸的百分率。由于收縮不僅是樹(shù)脂本身的熱脹冷縮，而且還與各成形因素有關(guān)，所以成型后塑件的收縮率應(yīng)稱為成型收縮率。高分子中常用此概念。

13、撓度：是在受力或非均勻溫度變化時(shí)，桿件軸線在垂直于軸線方向的線位移或板殼中面在垂直于中面方向的線位移。

14、熔接痕：是指兩股料流相遇熔接而產(chǎn)生的表面缺陷。

塑件表面的一種線狀痕跡，系由注射或擠出中若干股流料在模具中分流匯合，熔料在界面處未完全熔合，彼此不能熔接為一體，造成熔合印跡，影響塑件的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能。

從形成熔接痕的原因而言，要減少熔接痕，就要降低注射或擠出過(guò)程中物料的"分流后匯合"現(xiàn)象發(fā)生的可能性。為了減少并消除這一現(xiàn)象，有如下方法:

1)提高模具溫度

2)調(diào)整注射速度

3)全面排氣

4)保持模具表面清潔

5)調(diào)整注射壓力和補(bǔ)塑壓力

6)合理設(shè)置澆口位置

擠出成型

1、擠出成型 ：使高聚物熔體在擠出機(jī)的螺桿或柱塞的擠壓作用下，通過(guò)一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)產(chǎn)品。

2、

工藝過(guò)程：塑化-成型-定型-冷卻-牽引  - 切割  -  堆放

 

3、擠出生產(chǎn)線一般由擠出機(jī)、輔機(jī)組成。

主機(jī)分為擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)

關(guān)鍵部分擠壓系統(tǒng)：螺桿+料筒

輔機(jī)：機(jī)頭（口模）、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置、堆放或卷取裝置

4、單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用

（1）料筒

w 受熱受壓的金屬圓筒

w 輔助完成物料的塑化和壓縮

w 分段加熱和冷卻

（2）螺桿

螺桿的幾何參數(shù)：螺桿直徑D、長(zhǎng)徑比L/D、螺桿壓縮比A、螺槽深度H1和H3、螺旋角、螺紋棱部寬E等

螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個(gè)螺槽的容積與均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比， 它表示塑料通過(guò)螺桿的全過(guò)程被壓縮的程度。

螺桿的作用：

w 輸送物料

w 傳熱塑化物料

w 混合均化物料

螺桿分段，各段職能：

加料段（固態(tài)物料）將料斗送來(lái)的塑料傳送給壓縮段，同時(shí)加熱物料

壓縮段（固熔共存-粘流態(tài)）：擠壓和剪切物料，使塑料受熱和前移，逐漸壓實(shí)并軟化為連續(xù)的熔體，將夾帶的空氣由加料段排出

均化段（粘流態(tài)）：使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并定量、定壓由機(jī)頭口模擠出

熔體輸送理論

正流+逆流+橫流+漏流

影響擠出機(jī)生產(chǎn)能力的是正流、逆流、漏流，橫流對(duì)擠出量沒(méi)有影響

 

典型的擠出制品成型工藝

一. 聚氯乙烯硬管

擠硬PVC管質(zhì)量控制

溫度：加料段溫度不宜過(guò)高，而壓縮段和計(jì)量段的溫度可取高一些，機(jī)頭溫度必須控制在塑料熱分解溫度以下，且保證熔體有良好的流動(dòng)性

口模和型芯的T應(yīng)一致，若相差太大，則制品會(huì)向內(nèi)或向外翻甚至扭歪。

可以通過(guò)調(diào)整芯模、口模，使其保持同心來(lái)消除管壁厚度不均勻的缺陷。

二、塑料薄膜的擠出吹塑（冷卻風(fēng)環(huán)）

薄膜生產(chǎn)方法：壓延、擠出+吹塑、流誕、雙向拉伸

w 吹脹比α=吹脹后膜泡直徑/口模直徑

牽伸比=薄膜牽引速度/管坯擠出速度

冷卻線距離：膜管在機(jī)頭上方開(kāi)始變得渾濁的距離（原因?yàn)榻Y(jié)晶和取向）

對(duì)于結(jié)晶塑料，降低冷凝線距離可獲得透明度高和橫向撕裂強(qiáng)度較高的薄膜

因?yàn)?/span>降低冷凝線距離,結(jié)晶速度加快，結(jié)晶度下降，透明度上升和韌性上升。

三、PET拉伸：采用低溫快速冷卻方法，有利于拉伸取向。

w 1、用文字和簡(jiǎn)圖描述高聚物在擠出機(jī)中的熔融過(guò)程。

答：由加料段送來(lái)的固體物料進(jìn)入壓縮段，在料筒溫度的外加熱和物料與物料之間及物料與料筒和螺桿之間的摩擦作用的內(nèi)熱作用下而升溫，同時(shí)逐漸受到越來(lái)越大的壓縮作用，固體物料逐漸熔化，最后完全變成熔體，進(jìn)入均化段。

       2、簡(jiǎn)述擠出機(jī)生產(chǎn)效率的影響因素。對(duì)設(shè)備采取何種措施，可提高擠出機(jī)的固體輸送能力？

擠出機(jī)的生產(chǎn)率的影響因素：

w 機(jī)頭壓力（壓力增大，生產(chǎn)率減小，但對(duì)物料的混合和塑化有利。）

w 螺桿轉(zhuǎn)速（當(dāng)機(jī)頭和螺桿的幾何尺寸一定時(shí)， n與生產(chǎn)率成正比）

w 均化段螺槽深度h₃

w 計(jì)量段長(zhǎng)度L₃

w 螺桿與機(jī)筒間隙

 

可提高擠出機(jī)的固體輸送能力：

結(jié)構(gòu)角度：1 增加螺槽深度； 2 降低物料與螺桿的摩擦系數(shù)； 3 增加物料與料筒的摩擦系數(shù)； 4 選擇適當(dāng)?shù)穆菪恰?/span>

工藝角度：1 增加料筒溫度（fb↑）；②降低螺桿溫度（fs↓）。

 

w 3、什么叫壓縮比？擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)中的壓縮比根據(jù)什么來(lái)確定？

答： 螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個(gè)螺槽的容積與均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比， 它表示塑料通過(guò)螺桿的全過(guò)程被壓縮的程度。

壓縮比的大小取決于擠出塑料的種類(lèi)和形態(tài)，粉狀塑料的相對(duì)密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁制品時(shí)，壓縮比應(yīng)比厚壁制品的大

4、

 

ABS擠出管材，管材截面厚度不均勻，出現(xiàn)半邊厚，半邊薄的現(xiàn)象。原因和解決方法

答:機(jī)頭口模設(shè)計(jì)不合理，調(diào)整芯模和口模，保持同心

口模壁面溫度控制不當(dāng)，溫度高，流速快，面壁厚。應(yīng)使口模壁面溫度一致

由于壓力引起口模壁面的變形。應(yīng)增加壁面厚度。

在流道中作為型芯支撐作用的障礙物的存在，應(yīng)改變型芯支撐物的形狀或位置

注射成型

1、注射成型：加熱塑料，使其達(dá)到熔化狀態(tài)對(duì)熔融塑料施加高壓，使其充滿模具型腔

 

2、注射系統(tǒng)

塑化——使塑料受熱、均勻塑化到粘流態(tài)；

注射——以一定速度和壓力將熔料注入模具；

保壓——保壓補(bǔ)縮

注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

v 注射系統(tǒng)

v 鎖模系統(tǒng)

v 液壓傳動(dòng)

v 注射模具等

3、注射螺桿和擠出螺桿有何區(qū)別？為什么？

注射螺桿的長(zhǎng)徑比比較小

注射螺桿的壓縮比比較小，

注射螺桿均化段長(zhǎng)度比較短，但螺槽深度較深

注射螺桿的頭部呈尖頭型，與噴嘴吻合。

注射螺桿起預(yù)塑化和注射作用，是間歇操作，它對(duì)物料的塑化能力、操作時(shí)的壓力穩(wěn)定以及操作連續(xù)性等要求沒(méi)有擠出成型那么嚴(yán)格。

4、鎖模系統(tǒng)

在閉模時(shí)，模板運(yùn)行速度先快后慢，開(kāi)模時(shí)先慢后快再慢

鎖模力大小取決于注射壓力和制品面積。

5、注射過(guò)程原理

加料   塑化   注塑充模    保壓    冷卻固化   開(kāi)模頂出制品

6、塑化過(guò)程一、 物料在料筒內(nèi)的塑化

1、塑化定義：塑料在料筒內(nèi)受熱達(dá)到充分熔融狀態(tài)，而且有良好的可塑性的過(guò)程。

2、對(duì)塑料塑化的要求:P237 283

3、實(shí)施塑化方式：受外加熱與剪切作用

二、熱均勻性

加熱效率E塑料的實(shí)際溫升和最大溫升之比，表征熔體熱均勻性

E高，對(duì)塑化有利，料筒中物料溫度分布均勻性趨好

三、 塑化能力

單位時(shí)間料筒熔化塑料的質(zhì)量（塑化量）

7、影響成型工藝過(guò)程及制品質(zhì)量

（一）溫度（從料斗到噴嘴，由低到高，以利塑化）

  料筒溫度溫度范圍： Tf（Tm） ～ Td，必須小于Td分解溫度

     噴嘴溫度（噴嘴溫度略低于料筒最高溫度，防止“流涎”）

     模具溫度

（二）壓力

塑化壓力（背壓）

注射壓力

8、熱固性塑料的注射成型熱固性塑料的特點(diǎn)：物理變化+化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)）

熱固性塑料注射成型過(guò)程：

塑化過(guò)程、（料筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和背壓）

注射過(guò)程、（注射壓力、注射速度）

固化（交聯(lián)）過(guò)程（模具溫度、固化時(shí)間）

9、反應(yīng)注射模塑

將兩種或兩種以上具有高化學(xué)活性的低相對(duì)分子量液體原料，在一定溫度下，通過(guò)高壓（14～20MPa）作用，使它們相互撞擊混合，并立即注入密閉的模腔中，完成聚合、交聯(lián)固化等反應(yīng)，并形成制品的工藝過(guò)程

特點(diǎn)：混合效率高、節(jié)能、產(chǎn)品性能好、成本低等。

壓延成型

1、壓延成型：將接近粘流溫度的物料通過(guò)一系列相向旋轉(zhuǎn)著的平行輥筒的間隙，使其受到擠壓和延展作用，成為具有一定厚度和寬度的薄片狀制品。

2、在壓延的輥筒溫度控制為T_輥3>=T_輥4>T_輥2>T_輥1（為了使物料依次貼合輥筒，防止夾入空氣）

溫度影響物料的塑化狀況： 溫度過(guò)低，薄膜表面毛糙、不透明、有氣泡、孔洞。 溫度過(guò)高，包輥。在壓延的輥筒速度控制為V_輥3>=V_輥4>V_輥2>V_輥1（為了使物料依次貼合輥筒，更好塑化，使壓延物取得一定的延伸和定向

速比過(guò)大　　產(chǎn)生包輥，內(nèi)應(yīng)力大，厚度不均

速比過(guò)小　　吸輥性差，夾雜空氣，離輥脫殼，塑化不良從四輥壓延機(jī)第三和第四輥之間引離出來(lái)的壓延薄片，經(jīng)過(guò)引離輥，軋花輥，冷卻輥和卷取輥。為了使壓延制品拉緊，利于剝離以及不因重力關(guān)系而下垂，以保證壓延順利進(jìn)行，輥筒速度控制為V_{輥（卷?。?/span>}>=V_{輥（冷卻）}>V_{輥（引離）}>V_輥3

使壓延物大分子在前進(jìn)方向有一定的延伸和定向作用，壓延效應(yīng)大。

3、壓延效應(yīng)：聚合物大分子會(huì)沿著壓延方向作定向排列，以致制品在物理機(jī)械性能上出現(xiàn)各向異性的現(xiàn)象。

輥溫、輥距及壓延時(shí)間增高，壓延效應(yīng)減小

4、造成壓延制品橫向厚度不均勻的主要因素是什么？何為三高兩低？如何解決“三高兩低”

二次成型

1、二次成型：在一定條件下將高分子材料一次成型所得的型材通過(guò)再次成型加工，以獲得制品的最終型樣的技術(shù)。

2、中空吹塑成型：借助氣體壓力使閉合在模具型腔中的處于類(lèi)橡膠態(tài)的型坯吹塑脹成為中空制品的二次成型技術(shù)。

 

 

 

二次成型原理

 

利用聚合物推遲高彈形變松馳時(shí)間的溫度依賴性，在Tg～T_f間，將聚合物半成品（管坯、片材等）加熱，使之產(chǎn)生變形并成型為一定形狀，在較短時(shí)間內(nèi)冷卻到接近室溫，使形變凍結(jié)并固定形狀，而得到制品。

 

吹塑中的壓縮空氣兩個(gè)作用： 吹脹和冷卻

在吹塑中，在保證制品充分冷卻定型的前提下，加快冷卻速率以提高生產(chǎn)效率。

 

本文章摘于“PVC技術(shù)及人才交流”