第六章 其它成型方法.ppt

第六章第六章 其它成型方法其它成型方法本章主要内容本章主要内容6.1 中空吹塑成型中空吹塑成型6.2 拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型6.3 热成型热成型 6.4 泡沫塑料成型泡沫塑料成型6.5 涂层成型涂层成型6.6 浇铸成型浇铸成型6.1 中空吹塑成型中空吹塑成型6.1.1 概述概述中空吹塑成型：中空吹塑成型：中空吹塑成型：中空吹塑成型：是借助于是借助于气体气体的压力，把在的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（闭合模具中呈橡胶态（TgTf）的塑料）的塑料型坯型坯吹吹胀形成中空制品的胀形成中空制品的二次成型二次成型技术。技术。成型方法：成型方法：成型方法：成型方法：挤出型坯挤出型坯挤出吹塑挤出吹塑（挤坯吹塑）（挤坯吹塑）注射型坯注射型坯注射吹塑注射吹塑（注坯吹塑）（注坯吹塑）原料：原料：原料种类：原料种类：PE、PVC、PP、PET等等 原料物化性能：气密性、耐冲击性原料物化性能：气密性、耐冲击性（表（表5-1）、耐用化学性表（表）、耐用化学性表（表5-2）制品：制品：HDPE：矿矿泉水桶、大泉水桶、大储储罐罐 PP：洗：洗涤剂涤剂、化、化妆妆品瓶品瓶 PET：汽水瓶、：汽水瓶、矿矿泉水瓶泉水瓶 PVC：药品、食用油瓶：药品、食用油瓶+6.1.2 挤出吹塑挤出吹塑 概念：概念：概念：概念：挤出吹塑挤出吹塑是用挤出机制造管状型坯，并把它置于开是用挤出机制造管状型坯，并把它置于开启的两瓣模具之间，然后合模，封闭型坯的上端及底部，启的两瓣模具之间，然后合模，封闭型坯的上端及底部，通入压缩空气吹胀型坯，使其紧贴模腔，经冷却后开模通入压缩空气吹胀型坯，使其紧贴模腔，经冷却后开模即可获得中空制品的加工方法。即可获得中空制品的加工方法。工艺过工艺过程程：挤出管坯：挤出管坯管坯入模管坯入模管坯吹管坯吹胀胀冷却定型冷却定型制品取出修制品取出修饰饰成型方法：成型方法：单头单单头单模（模（图图5-15-1）、双）、双头头双模（双模（图图5-25-2）、）、单头单头多模（多模（图图5-35-3）。）。优优优优点：点：点：点：适用性广、生产效率高、能生产大型容器、设备投适用性广、生产效率高、能生产大型容器、设备投资少、型坯温度均匀、熔接缝少、吹塑制品强度较高。资少、型坯温度均匀、熔接缝少、吹塑制品强度较高。6.1.2.1 挤出吹塑设备挤出吹塑设备n n主要部件主要部件主要部件主要部件n挤出机挤出机n机头及口模机头及口模n吹气机构吹气机构n模具模具5 5加仑加仑PCPC水桶吹塑机水桶吹塑机1.机头及口模机头及口模n机头及口模有三种类型：转角机头、直通机头机头及口模有三种类型：转角机头、直通机头和带贮料缸式机头和带贮料缸式机头n1）转角机头转角机头，是最常用的类型。，是最常用的类型。n结构形式：包括管式（图结构形式：包括管式（图5-6）和螺旋状沟槽芯轴式）和螺旋状沟槽芯轴式（图（图5-7）。n适用树脂：适用树脂：PE、PP、PC、ABSn2）直通式机头直通式机头，适用于热敏性树脂，如，适用于热敏性树脂，如PVC。n3）带贮料缸式机头带贮料缸式机头（图（图5-8），适用于大型中），适用于大型中空制品。空制品。1移动壳体移动壳体2程序芯棒程序芯棒3管坯管坯图图58贮料缸机头结构贮料缸机头结构2.吹气机构吹气机构n包括针吹法、型芯包括针吹法、型芯顶吹法、型芯底吹顶吹法、型芯底吹法法n1）针吹法）针吹法n合适于有手柄的容合适于有手柄的容器；器；n不适宜于开口制品。不适宜于开口制品。n 2）型芯顶吹法）型芯顶吹法 3）型芯底吹法）型芯底吹法6.1.2.2 挤出吹塑成型条件的控制挤出吹塑成型条件的控制a管坯温度和挤出速度：管坯温度和挤出速度：T，管坯容易下垂，管坯容易下垂，纵纵向厚薄不向厚薄不均，冷却均，冷却时间长时间长；T，弹弹性效性效应应和出口膨和出口膨胀严胀严重，重，表面粗糙；表面粗糙；T=TgTf(m)不同塑料成型温度不同，不同塑料成型温度不同，PP的粘度对的粘度对T更敏感，温度控制更严格更敏感，温度控制更严格（表（表5-3）。）。在管坯表面光滑和厚度均匀的情况下，尽可能采在管坯表面光滑和厚度均匀的情况下，尽可能采用用较低的温度较低的温度和和较快的螺杆转速较快的螺杆转速，减少，减少管坯下垂。管坯下垂。b.吹气压力和鼓气速率吹气压力和鼓气速率 压力范围压力范围:0.21MPa,、体、体积积、吹气压力吹气压力。鼓气速率鼓气速率大大，吹塑时间短；制品厚度吹塑时间短；制品厚度均匀，表面光滑；均匀，表面光滑；鼓气速率鼓气速率过大，管坯过大，管坯会被拉断。会被拉断。c.吹胀比吹胀比 吹胀比吹胀比是指吹塑制品的最大外径与型是指吹塑制品的最大外径与型坯的最大外径之比。坯的最大外径之比。吹胀比一般范围吹胀比一般范围:24倍倍大型薄壁制品大型薄壁制品:1.21.5倍倍小型厚壁制品小型厚壁制品:24倍倍吹吹胀细胀细口瓶口瓶:57倍倍d d模具温度模具温度模具温度模具温度 T周期延周期延长长，冷却不充分而，冷却不充分而变变形。形。T定型快，不易吹定型快，不易吹胀胀。e e冷却时间和冷却速率冷却时间和冷却速率冷却时间和冷却速率冷却时间和冷却速率减慢冷却速率减慢冷却速率，延长冷却时间，有利于制品充，延长冷却时间，有利于制品充分成型，表面光滑，变形小，但生产效率相对分成型，表面光滑，变形小，但生产效率相对低。低。加快冷却速率加快冷却速率可提高生产效率，方法有增大模可提高生产效率，方法有增大模具冷却面积、改变冷却介质。具冷却面积、改变冷却介质。6.1.3 注射吹塑注射吹塑 6.1.3.1 注射吹塑工艺过程及特点注射吹塑工艺过程及特点注射吹塑注射吹塑注射吹塑注射吹塑是是是是用注射机先在模具内注射用注射机先在模具内注射有底的型有底的型坯坯，然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑，然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型，冷却开模取出制品。成型，冷却开模取出制品。工艺工艺过程：注射有底的型坯工艺工艺过程：注射有底的型坯移到移到吹塑吹塑模模吹塑成型吹塑成型冷却定型冷却定型制品取出修制品取出修饰饰 优点：优点：优点：优点：吹塑制品尺寸和表面精度高，壁厚均匀，吹塑制品尺寸和表面精度高，壁厚均匀，制品的重量偏差小，吹塑周期易控制，生产效制品的重量偏差小，吹塑周期易控制，生产效率高。率高。缺点：缺点：缺点：缺点：仅适用于小型精制容器（小于仅适用于小型精制容器（小于4升）和广升）和广口容器，只能成型形状简单，不带手把的容器。口容器，只能成型形状简单，不带手把的容器。产品用途产品用途：化妆品、：化妆品、医药和食品等的包医药和食品等的包装装注射吹塑注射吹塑工艺过程工艺过程：注射成型注射成型 吹塑成型吹塑成型6.1.3.2 注射吹塑设备注射吹塑设备n n1.1.注射吹塑设备特征注射吹塑设备特征注射吹塑设备特征注射吹塑设备特征n型坯在注射模中成型，制品在吹塑模中成型，型坯在注射模中成型，制品在吹塑模中成型，每台每台注射吹塑机至少有两套模具注射吹塑机至少有两套模具。n注射吹塑机注射吹塑机可以有多工位可以有多工位：二工位、三工位和：二工位、三工位和四工位。四工位。n n2.2.注射吹塑模具注射吹塑模具注射吹塑模具注射吹塑模具n注射型坯模注射型坯模n吹胀成型模吹胀成型模1)注射型坯模注射型坯模n n注射型坯模由四部分构成注射型坯模由四部分构成两半模具、芯两半模具、芯棒、底板和颈围。棒、底板和颈围。n n芯棒形状和尺寸芯棒形状和尺寸由注射型坯的形状和尺由注射型坯的形状和尺寸确定，芯棒的最大直径不能大于容器寸确定，芯棒的最大直径不能大于容器颈部的最小直径。颈部的最小直径。n n芯棒具有四种功能：芯棒具有四种功能：成型管坯、运送管成型管坯、运送管坯、控温、吹胀。坯、控温、吹胀。芯棒芯棒2)吹胀成型模吹胀成型模n吹胀成型模是决定吹胀成型模是决定容器制品形状、尺容器制品形状、尺寸及表面光洁度的寸及表面光洁度的关键。关键。n吹胀成型模的排气吹胀成型模的排气孔和冷却机构。孔和冷却机构。6.1.3.3 注射吹塑工艺要点注射吹塑工艺要点n na.a.管坯温度管坯温度管坯温度管坯温度 是管坯成型的关键是管坯成型的关键n温度高温度高，可塑性好；，可塑性好；n温度太高温度太高，管坯在换模过程中，因自重作用而下垂，管坯在换模过程中，因自重作用而下垂，出现上薄下厚；出现上薄下厚；n管坯温度太低管坯温度太低，成型难，制品表面粗糙，内应增加，成型难，制品表面粗糙，内应增加，易变形甚至开裂。易变形甚至开裂。n nb.b.模具温度模具温度模具温度模具温度n芯棒温度控制主要作用芯棒温度控制主要作用是保持管坯温度，通过数字是保持管坯温度，通过数字温控仪控制油温，温差温控仪控制油温，温差2 20 0c c。n模具温度控制目的模具温度控制目的是使制品冷却定型，向模具中冷是使制品冷却定型，向模具中冷却水管通入冷却水冷却。却水管通入冷却水冷却。6.1.4 其它中空吹塑工艺简介其它中空吹塑工艺简介n n6.1.4.1 6.1.4.1 拉伸吹塑拉伸吹塑拉伸吹塑拉伸吹塑n拉伸吹塑拉伸吹塑是使管坯成型时是使管坯成型时既受径向拉伸，又受轴向既受径向拉伸，又受轴向拉伸的吹塑的成型方法，拉伸的吹塑的成型方法，又称又称双向吹塑双向吹塑。n制品性能特点制品性能特点：拉伸强度、：拉伸强度、冲击强度、透明度和渗透冲击强度、透明度和渗透性大改善，适用于形状简性大改善，适用于形状简单的小容器（单的小容器（2L)2L)。n成型工艺过程成型工艺过程n注管坯注管坯拉伸拉伸闭模闭模吹胀吹胀成型成型6.1.4.2 多层共挤出吹塑多层共挤出吹塑n n多层共挤出吹塑多层共挤出吹塑多层共挤出吹塑多层共挤出吹塑是使用多台挤是使用多台挤出机挤出多层复合管，然后吹出机挤出多层复合管，然后吹胀成型的吹塑技术。胀成型的吹塑技术。n n制品特点：制品特点：制品特点：制品特点：容器可同时具备多容器可同时具备多种塑料的优点，可兼备耐化学种塑料的优点，可兼备耐化学性，抗冲击等性能。性，抗冲击等性能。n n 例例例例 PP-PE复合油箱，复合油箱，PP可可防止汽油渗透和耐热性好，做防止汽油渗透和耐热性好，做内层，内层，PE抗冲击性非常好，抗冲击性非常好，做外层。做外层。6.2 拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型n n拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型拉幅薄膜成型是将挤出成型所得的厚度为是将挤出成型所得的厚度为13mm的厚片或管坯重新加热到高弹态下进的厚片或管坯重新加热到高弹态下进行大幅拉伸成薄膜的成型技术。行大幅拉伸成薄膜的成型技术。n n主要原料：主要原料：主要原料：主要原料：PET、PP、PE、PVC、PS、PAn n主要产品：主要产品：主要产品：主要产品：单向拉伸薄膜、双向拉伸薄膜单向拉伸薄膜、双向拉伸薄膜(如如BOPP、BOPET）、热收缩膜。）、热收缩膜。n n产品特点：产品特点：产品特点：产品特点：薄膜在拉伸方向拉伸强度高。薄膜在拉伸方向拉伸强度高。n拉幅薄膜拉幅薄膜主要成型方法：主要成型方法：主要成型方法：主要成型方法：拉幅薄膜单向拉伸管膜法平膜法双向拉伸逐次拉伸纵横向同时拉伸双向同时拉伸双向同时拉伸拉幅薄膜主要成型方法先纵后横拉伸先纵后横拉伸先横后纵拉伸6.2.1平挤逐步双向拉伸薄膜成型平挤逐步双向拉伸薄膜成型n n1.厚片急冷厚片急冷n用于用于双向拉伸的厚片应是无定形的双向拉伸的厚片应是无定形的，工，工艺上对艺上对PP、PET 等结晶性聚合物，将离等结晶性聚合物，将离开口模的熔融态厚片实行急冷。尽可能开口模的熔融态厚片实行急冷。尽可能减少结晶。减少结晶。n工艺控制：结晶度工艺控制：结晶度5%，厚片厚度为拉，厚片厚度为拉伸薄膜的伸薄膜的1216倍。倍。n急冷装置：冷却转鼓。急冷装置：冷却转鼓。2.纵向拉伸纵向拉伸n1）纵向拉伸方式）纵向拉伸方式n a.单点拉伸单点拉伸。由两个转速不同的辊完。由两个转速不同的辊完成的拉伸，其拉伸比为两辊表面线速度成的拉伸，其拉伸比为两辊表面线速度之比。之比。n b.多点拉伸多点拉伸。其拉伸比分配在多个转。其拉伸比分配在多个转速不同的辊完成的拉伸，其拉伸比为最速不同的辊完成的拉伸，其拉伸比为最后一辊与第一个辊的表面线速度之比。后一辊与第一个辊的表面线速度之比。一般在一般在39之间，结晶度为之间，结晶度为1014%。2）拉伸装置）拉伸装置n n a.a.预热辊预热辊预热辊预热辊 将厚片加热到拉伸所需的温度，将厚片加热到拉伸所需的温度，通常通常PP为为1301350c，PET为为801000c。温度过。温度过高，会出现粘辊现象；过低会出现冷拉现象，高，会出现粘辊现象；过低会出现冷拉现象，膜厚均匀性和横向收缩稳定性变差。膜厚均匀性和横向收缩稳定性变差。n b.b.拉伸辊拉伸辊拉伸辊拉伸辊 将厚片拉伸。将厚片拉伸。n c.c.冷却辊冷却辊冷却辊冷却辊 主要作用：一是使结晶过程迅速主要作用：一是使结晶过程迅速停止，固定大分子的取向结构；二是避免收缩，停止，固定大分子的取向结构；二是避免收缩，为横向拉伸作准备。辊温控制在为横向拉伸作准备。辊温控制在Tg到最小结晶到最小结晶速率温度之间。速率温度之间。3.横向拉伸横向拉伸n经纵向拉伸后的膜片需重新预热，在拉幅机上经纵向拉伸后的膜片需重新预热，在拉幅机上进行横向拉伸。进行横向拉伸。n1)工艺控制工艺控制n n预热温度预热温度预热温度预热温度控控控控制在制在Tg到接近到接近Tm之间。之间。n n横向拉伸倍数横向拉伸倍数横向拉伸倍数横向拉伸倍数为拉幅机出口的膜宽与纵向拉伸为拉幅机出口的膜宽与纵向拉伸出口膜宽之比，横向拉伸倍数增加，横向拉伸出口膜宽之比，横向拉伸倍数增加，横向拉伸强度增加，但增加到一定程度后对薄膜的性能强度增加，但增加到一定程度后对薄膜的性能影响不大，反会撕破薄膜。影响不大，反会撕破薄膜。n n结晶度结晶度结晶度结晶度2025%。n2)拉伸装置是拉幅机拉伸装置是拉幅机4.热定型和冷却热定型和冷却n n1）热定型）热定型是双向拉伸后的薄膜在张紧的是双向拉伸后的薄膜在张紧的状态下，进行高温处理，使大分子松驰，状态下，进行高温处理，使大分子松驰，消除内应力，结晶度提高，收缩率降低，消除内应力，结晶度提高，收缩率降低，力学性能改善的过程。力学性能改善的过程。n热定型温度热定型温度：高出聚合物最大结晶速率：高出聚合物最大结晶速率温度温度100c以上，以上，结晶度结晶度：4042%。n n2）冷却）冷却目的是使薄膜的温度迅速下降到目的是使薄膜的温度迅速下降到Tg以下，使薄膜尺寸稳定。以下，使薄膜尺寸稳定。5.切边和卷取切边和卷取n切边切边是将定型冷却后的薄膜两侧边缘各是将定型冷却后的薄膜两侧边缘各约约100mm宽的未拉均匀的厚边切去。宽的未拉均匀的厚边切去。n卷取卷取是将切边后的薄膜经导辊引入卷绕是将切边后的薄膜经导辊引入卷绕机，卷绕成一定长度和重量的膜卷。机，卷绕成一定长度和重量的膜卷。6.2.2 管膜双向拉伸薄膜成型管膜双向拉伸薄膜成型n n1.1.工艺过程工艺过程工艺过程工艺过程n管膜双向拉伸薄膜成型工艺过程分为管坯成型、双管膜双向拉伸薄膜成型工艺过程分为管坯成型、双向拉伸、热定型和冷却和卷取四个阶段向拉伸、热定型和冷却和卷取四个阶段n1）管坯成型管坯成型管坯成型管坯成型 由挤出机机头挤出的熔融塑料被立由挤出机机头挤出的熔融塑料被立刻冷却夹套冷却成管坯。温度冷却到在刻冷却夹套冷却成管坯。温度冷却到在T Tg gT Tm(f)m(f)之之间间。n2）双向拉伸双向拉伸双向拉伸双向拉伸 在和第一与第二道夹辊之间，通过在和第一与第二道夹辊之间，通过压缩空气吹胀，管坯受横向拉伸被胀大成管状薄膜。压缩空气吹胀，管坯受横向拉伸被胀大成管状薄膜。又因为第二道夹辊的速度比第一道快，对薄膜有牵又因为第二道夹辊的速度比第一道快，对薄膜有牵引作用产生纵向拉伸。调节空气压力和辊速度可控引作用产生纵向拉伸。调节空气压力和辊速度可控制纵、横向拉伸比。制纵、横向拉伸比。n3）热定型热定型 从第二道辊出来后，用红外线加从第二道辊出来后，用红外线加热，保持压力，使管膜在张力作用下热定型。热，保持压力，使管膜在张力作用下热定型。n4）冷却和卷取冷却和卷取 经热定型后的管子膜，经空经热定型后的管子膜，经空气冷却、折叠、切边，最后卷绕成卷膜。气冷却、折叠、切边，最后卷绕成卷膜。2.工艺特点：工艺特点：n1）设备简单，占地少，投资少；）设备简单，占地少，投资少；n2）适用于生产热收缩膜，收缩率可达适用于生产热收缩膜，收缩率可达 30%60%，是生产热收缩膜的主要成型，是生产热收缩膜的主要成型方法；方法；n3）产品薄度不均匀，强度低。）产品薄度不均匀，强度低。6.3 热成型热成型6.3.1 概述概述 中空吹塑是管材的二次成型，热成型是片材中空吹塑是管材的二次成型，热成型是片材的二次成型的二次成型。其其制造过程制造过程制造过程制造过程是先将塑料片材裁成一定尺寸和是先将塑料片材裁成一定尺寸和形状，把它夹持在框架上，用加热装置将片材加形状，把它夹持在框架上，用加热装置将片材加热使其软化达到高弹态（热使其软化达到高弹态（T Tg gT Tf f），然后对片材），然后对片材施加压力，使其覆贴于模具型面上，取得与模具施加压力，使其覆贴于模具型面上，取得与模具型面相仿的形状，经冷却定型，从模具脱出再经型面相仿的形状，经冷却定型，从模具脱出再经修整或二次加工，即成制品。修整或二次加工，即成制品。技术特点技术特点技术特点技术特点：薄壁、表面积大、生产效率高。：薄壁、表面积大、生产效率高。常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料：PSPS、PVCPVC、PMMAPMMA、ABSABS、HDPEHDPE、PAPA、PCPC、PETPET等片材。等片材。6.3.2 热成型的基本方法热成型的基本方法6.3.2.1 差压成型差压成型n差压成型差压成型是在软化的片材是在软化的片材两面产生气压差，使片材两面产生气压差，使片材变形紧贴模具而成型方法。变形紧贴模具而成型方法。n差压成型分类差压成型分类：真空成型：真空成型0.070.09MPa；加压成；加压成型型 0.35MPa。n特点特点：结构简单，一般只：结构简单，一般只有一个阴模；壁厚不均匀，有一个阴模；壁厚不均匀，成型越迟的部位，厚度越成型越迟的部位，厚度越小。小。6.3.2.2 覆盖成型覆盖成型n n成型过程成型过程成型过程成型过程：夹持框夹：夹持框夹紧片材紧片材片材加热片材加热 片材覆盖模具片材覆盖模具抽真抽真空成型空成型吹气脱模吹气脱模取出修整。取出修整。n n特点特点特点特点：制品与模具帖：制品与模具帖合面的表面质量较高；合面的表面质量较高；壁厚不均匀，模具顶壁厚不均匀，模具顶部处最大，侧面与底部处最大，侧面与底面相交处最小。面相交处最小。6.3.2.3 柱塞助压成型柱塞助压成型n n1.1.柱塞助压真空成型柱塞助压真空成型柱塞助压真空成型柱塞助压真空成型 是在抽真空之前，用是在抽真空之前，用柱塞将热软的片材压柱塞将热软的片材压入型腔，然后入型腔，然后抽真空抽真空抽真空抽真空，使其贴附于型腔内壁。使其贴附于型腔内壁。n n2.2.柱塞助压气压成型柱塞助压气压成型柱塞助压气压成型柱塞助压气压成型 与真空法相似，只以与真空法相似，只以通入压缩空气通入压缩空气通入压缩空气通入压缩空气，代替，代替抽真空。抽真空。6.3.2.4 其它热成型其它热成型1.回吸成型回吸成型 是借助气压先对热片材吹胀再是借助气压先对热片材吹胀再成型，可分为：真空回吸成型、气胀真成型，可分为：真空回吸成型、气胀真空回吸成型和推气真空回吸成型。制品空回吸成型和推气真空回吸成型。制品的特点是厚度较均匀。的特点是厚度较均匀。2.对模成型对模成型 是用上下两片模具成型，制品是用上下两片模具成型，制品特点是尺寸稳定、一致性好。特点是尺寸稳定、一致性好。3.双片热成型双片热成型 双片热成型双片热成型双片热成型双片热成型是一种用片材生产中空制品的是一种用片材生产中空制品的成型方法。成型方法。6.3.3 热成型的设备热成型的设备1.单段成型机单段成型机2.连续进料式成型机连续进料式成型机3.旋转式成型机旋转式成型机n na.a.加热系统加热系统加热系统加热系统 主要是红外线辐照主要是红外线辐照式加热，片材上下各一套加热式加热，片材上下各一套加热器，功率器，功率3.56.5w/cm2，距离，距离830cm，温度，温度3706500c。nb.夹持系统夹持系统nc.真空系统真空系统 用于成型的真空用于成型的真空度为度为0.060.08MPa。nd.压缩空气系统压缩空气系统 用于成型或脱用于成型或脱模，模，0.60.7MPane.模具模具n常用材料；铝和钢常用材料；铝和钢n对模具的要求：对模具的要求：n脱模斜度凹模脱模斜度凹模20，凸模，凸模50。n抽气和排气孔直径抽气和排气孔直径0.30.5mm。n深度与宽度比：凹模成型深度与宽度比：凹模成型 0.5，凸模成型，凸模成型 1。6.3.4 热成型工艺热成型工艺n热成型工艺操作包括热成型工艺操作包括五个工序五个工序，即，即片材的夹持、片材的加热、片材成片材的夹持、片材的加热、片材成型、制品的冷却以及制品脱模。其型、制品的冷却以及制品脱模。其中中加热加热、成型成型和和冷却冷却、脱模脱模是影响是影响质量的关键。质量的关键。1.1.加热加热n加热时间加热时间占成型周期的占成型周期的50%50%80%80%。加热时间随片材的厚。加热时间随片材的厚度和比热容增大而增大。（表度和比热容增大而增大。（表5-55-5）n温度范围温度范围T Tg gT Tf f，最低以不出现牵伸泛白为下限，最高，最低以不出现牵伸泛白为下限，最高以片材不降解或过分下垂为上限，（表以片材不降解或过分下垂为上限，（表5-65-6）。）。2.成型成型n热成型常出现的质量问题是厚度不均匀，热成型常出现的质量问题是厚度不均匀，主要原因是片材各部分主要原因是片材各部分牵伸的差异牵伸的差异；牵牵伸速度伸速度太快，厚薄不均；太慢，制品裂太快，厚薄不均；太慢，制品裂纹。成型速率应尽可能快。纹。成型速率应尽可能快。3 3、冷却脱模、冷却脱模n冷却不足，制品变形；过冷，包模。脱冷却不足，制品变形；过冷，包模。脱模温度必须在变形温度以下，如模温度必须在变形温度以下，如PVCPVC这这40400 0C C500C。n常用脱模剂常用脱模剂：硬脂酸钙、二硫化钼、有：硬脂酸钙、二硫化钼、有机硅油的甲苯溶液等。机硅油的甲苯溶液等。习题与思考题nP443,1nP443,36.4 泡沫塑料成型泡沫塑料成型6.4.1 概述概述概念概念：泡沫塑料：泡沫塑料是以树脂为基质而内部具有无是以树脂为基质而内部具有无 数微孔性气泡的塑料制品，又称为数微孔性气泡的塑料制品，又称为多孔性塑多孔性塑料料。特点：特点：质轻质轻、导热系数低、吸湿性小、弹性、导热系数低、吸湿性小、弹性 好、好、比强度高比强度高、隔音绝热隔音绝热等。等。品种：品种：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙 烯、烯、酚醛以及聚碳酸酯等。酚醛以及聚碳酸酯等。用途：用途：用作用作消音隔热消音隔热、防冻保温防冻保温、缓冲防震缓冲防震以以 及轻质结构材料等。及轻质结构材料等。分类：分类：按软硬程度按软硬程度大小可分为软质、半硬质和硬大小可分为软质、半硬质和硬 质泡沫材料，半硬质的弹性模量为质泡沫材料，半硬质的弹性模量为70MPa 700MPa；按发泡倍数按发泡倍数或泡沫材料的或泡沫材料的密度密度可分为低发可分为低发泡、中发泡和高发。中发泡的密度为泡、中发泡和高发。中发泡的密度为0.10.4g/cm3，气体，气体/固体固体=19；按泡沫结构按泡沫结构可分为开孔和闭孔泡沫塑料。可分为开孔和闭孔泡沫塑料。6.4.2 泡沫材料的发泡方法及原理泡沫材料的发泡方法及原理6.4.2.1泡沫材料的发泡方法泡沫材料的发泡方法发泡方法：发泡方法：可分为物理发泡法、化学发泡法和机械发可分为物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法三种：泡法三种：a.物理发泡法（物理发泡法（PS）惰性气体发泡：加压惰性气体发泡：加压溶解溶解减减压压发发泡，泡，常用常用发发泡泡剂剂N2、CO2、CH4、H2等要求等要求对对塑料的渗透率塑料的渗透率较较低低（如表（如表5-7），），惰性气体优点是无色、无味、无臭和无惰性气体优点是无色、无味、无臭和无毒毒。低沸点液体低沸点液体发发泡泡：利用液体加：利用液体加热热蒸蒸发发或减或减压压汽化而汽化而发发泡，常用丁泡，常用丁烷烷、戊、戊烷烷、环环戊戊烷烷、异戊、异戊烷烷、氟里昂氟里昂等。等。固体空心球固体空心球发发泡：埋入泡：埋入交交联联发发泡，常用玻璃、陶泡，常用玻璃、陶瓷、塑料球等。空心球直径瓷、塑料球等。空心球直径0.020.25mm，壁厚，壁厚0.0020.003mm。树树脂用酚脂用酚醛树醛树脂等。脂等。b.化学化学发发泡法（泡法（PU）加入化学加入化学发发泡泡剂剂，受，受热发热发生化学反生化学反应释应释放出放出CO2、O2、N2等气体，使聚合物等气体，使聚合物发发泡。常用的有碳酸泡。常用的有碳酸氢钠氢钠、碳酸胺和碳酸胺和偶氮甲偶氮甲酰酰胺胺（俗称（俗称AC发发泡泡剂剂）等。）等。与与物理物理发泡法相比较，发泡法相比较，化学化学发发泡法的泡法的发发泡泡过过程和分解的程和分解的发发气量可控制，气量可控制，产产品的密度也可控制，品的密度也可控制，对设备对设备无特无特别别要求，操作要求，操作简单简单，但有副反，但有副反应应，放出有害物，放出有害物质质，影，影响制品白度。响制品白度。c.机械机械发发泡法泡法是用是用强强烈的机械烈的机械搅搅拌将空气卷入聚合物拌将空气卷入聚合物乳液、乳液、悬悬浮液或溶液中，然后固化成型。浮液或溶液中，然后固化成型。碳酸胺分解碳酸胺分解异氰酸酯预聚体聚合异氰酸酯预聚体聚合6.4.2.2 泡沫塑料成型原理简述泡沫塑料成型原理简述 泡沫形成的三个阶段：泡沫形成的三个阶段：泡沫形成的三个阶段：泡沫形成的三个阶段：气泡核的形成、气泡核的膨胀和泡气泡核的形成、气泡核的膨胀和泡体的固化成型。体的固化成型。1.1.气泡核的形成气泡核的形成气泡核的形成气泡核的形成 气泡核气泡核是指气体分子初始聚集的地方。是指气体分子初始聚集的地方。气泡核的形成理论：气泡核的形成理论：1 1)分子架成核理论分子架成核理论分子架成核理论分子架成核理论认为聚合物的体积由两部分组成，一部分为大分子占有的认为聚合物的体积由两部分组成，一部分为大分子占有的体积（分子架），另一部分是未被占据的自由体积，后者体积（分子架），另一部分是未被占据的自由体积，后者以空穴形式分散于整个聚合物中，以空穴形式分散于整个聚合物中，PS的自由体积约占的自由体积约占13%。某些聚合物的分子架中可以聚集较多的低沸液体。某些聚合物的分子架中可以聚集较多的低沸液体（发泡剂），如戊烷进入这些空间的最大值可达（发泡剂），如戊烷进入这些空间的最大值可达8.5%，在适当条件下膨胀形成气泡核。在适当条件下膨胀形成气泡核。2)2)热点成核机理热点成核机理 认为熔体中出现热点（发泡剂分解）时，认为熔体中出现热点（发泡剂分解）时，该处温度升高，熔体粘度降低，气体在该处温度升高，熔体粘度降低，气体在熔体中溶解度增大，熔体中过饱和气体熔体中溶解度增大，熔体中过饱和气体向热点积聚，形成气泡核。向热点积聚，形成气泡核。2.2.气泡的膨胀气泡的膨胀膨胀方式膨胀方式：气孔自身膨胀；气体碰撞合并。气孔自身膨胀；气体碰撞合并。影响气体膨胀的因素：影响气体膨胀的因素：发泡剂在熔体中的浓度、溶解度；熔体的粘弹发泡剂在熔体中的浓度、溶解度；熔体的粘弹性；压力、温度和搅拌速率等。性；压力、温度和搅拌速率等。如温度升高，熔体表面张力和粘度下降，有利如温度升高，熔体表面张力和粘度下降，有利于气泡膨胀和合并；温度但过高时，会因熔体于气泡膨胀和合并；温度但过高时，会因熔体粘度太低，泡孔壁膜因太薄而破裂，造成泡沫粘度太低，泡孔壁膜因太薄而破裂，造成泡沫坍塌。坍塌。3.3.气泡的定型气泡的定型控制发泡过程中熔体的性能控制发泡过程中熔体的性能。一方面可。一方面可提高熔体粘度提高熔体粘度，使气泡壁有足够的强度，使气泡壁有足够的强度，不易破裂；另一方面不易破裂；另一方面控制膨胀速率控制膨胀速率，使气，使气泡壁有足够的松驰时间。泡壁有足够的松驰时间。泡沫的固化定泡沫的固化定型。通过冷却，型。通过冷却，使发泡体使发泡体从气液相转变为气固相从气液相转变为气固相。6.4.3 泡沫塑料成型工艺泡沫塑料成型工艺n n6.4.3.1 聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料n概述概述n主要品种为为可发性聚苯乙烯泡沫塑料，以主要品种为为可发性聚苯乙烯泡沫塑料，以悬浮聚合的悬浮聚合的PS珠粒为原料，产品珠粒为原料，产品闭孔结构闭孔结构，吸水性小、隔音、保温等优良性能。密度为吸水性小、隔音、保温等优良性能。密度为0.0150.02g/cm3时，可用作包装材料；时，可用作包装材料；0.020.05g/cm3时，可用作保温、隔音时，可用作保温、隔音材料；材料；0.030.1g/cm3时，可用作救生衣。时，可用作救生衣。1.原料及配方原料及配方1）树脂）树脂 悬浮聚合的悬浮聚合的PS珠粒珠粒，分子量，分子量5.56.5万，万，100份。份。2）发泡剂）发泡剂 丁烷丁烷、丙烷、石油醚、戊烷，约、丙烷、石油醚、戊烷，约10份。份。3）分散剂）分散剂 聚乙烯醇、聚乙烯醇、肥皂粉肥皂粉，5份。份。4）分散介质）分散介质 自来水或自来水或软水软水，160份。份。5）交联剂）交联剂 常用过氧化二异丙苯（常用过氧化二异丙苯（DCP）0.8份。份。6）成核剂）成核剂 柠檬酸、滑石粉柠檬酸、滑石粉7）阻燃剂）阻燃剂 四溴乙烷四溴乙烷PS珠粒发泡剂预发泡助剂吹干冲洗滤水发泡剂浸渍成型熟化制品可发性珠粒聚苯乙烯泡沫塑料生产工艺流程加热加压加热加压2.2.生产工艺生产工艺1）浸渍）浸渍 目的目的目的目的是使发泡剂在加热加压下在是使发泡剂在加热加压下在PS珠粒内渗透、珠粒内渗透、溶胀成为可发性溶胀成为可发性PS（EPS）。）。工艺条件：工艺条件：工艺条件：工艺条件：温度温度 800C900C 压力压力 0.88MPa 浸渍时间浸渍时间 5h 冲洗后存放时间冲洗后存放时间 1天天 吹干后存放时间吹干后存放时间 15天天2）预发泡）预发泡n n目的目的目的目的 EPS在预发泡机中加热到在预发泡机中加热到800C以上，珠以上，珠粒粒软化呈橡胶态软化呈橡胶态，其内部发泡剂汽化，产生压，其内部发泡剂汽化，产生压力使力使EPS膨胀约膨胀约20倍倍，制成有不连续泡孔的预，制成有不连续泡孔的预发泡珠粒。发泡珠粒。n n预发泡工艺条件预发泡工艺条件预发泡工艺条件预发泡工艺条件n筒体温度筒体温度 900Cn加热蒸汽加热蒸汽 0.039MPan停留时间停留时间 24minn发泡倍数发泡倍数 约约20倍倍预发泡设备预发泡设备n预发泡机预发泡机3）熟化）熟化n n目的目的 将预发泡珠粒存放一段时间，使大将预发泡珠粒存放一段时间，使大气的空气逐步渗入泡孔中，使孔内外压气的空气逐步渗入泡孔中，使孔内外压力平衡，以及冷凝的发泡剂再渗入孔内，力平衡，以及冷凝的发泡剂再渗入孔内，以利下一步发泡，提高发泡倍率。以利下一步发泡，提高发泡倍率。n n工艺条件工艺条件n存放时间存放时间 812 hn存放温度存放温度 22260C4）热压发泡成型）热压发泡成型na.热压机直接通蒸汽发泡法热压机直接通蒸汽发泡法 n n成型过程成型过程成型过程成型过程 发泡珠粒装入模具后，从模具顶部、底部和侧发泡珠粒装入模具后，从模具顶部、底部和侧面的蒸汽通道直接通蒸汽，珠粒进一步胀大并互相粘接面的蒸汽通道直接通蒸汽，珠粒进一步胀大并互相粘接为一体，再撤换冷水冷却脱模。为一体，再撤换冷水冷却脱模。n n工艺条件工艺条件工艺条件工艺条件 n 热模蒸汽压力：热模蒸汽压力：0.1MPan 预热模具时间：预热模具时间：30sn 成型蒸汽压力：成型蒸汽压力：0.1 0.2MPan 成型加热时间：成型加热时间：30sn n优点优点优点优点 珠粒熔接良好，自动化程度高，应用广泛。珠粒熔接良好，自动化程度高，应用广泛。nb.蒸缸发泡法蒸缸发泡法 将预发泡珠粒装满模具后，放入蒸汽缸加将预发泡珠粒装满模具后，放入蒸汽缸加热成型，适用于小型、薄壁和外形复杂的制品。热成型，适用于小型、薄壁和外形复杂的制品。6.4.3.2 聚氯乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料n1.原料及配方（表原料及配方（表5-12）n2.生产工艺生产工艺n（1）硬）硬PVC泡沫塑料成型泡沫塑料成型n 主要采用压制成型。树脂、发泡剂、稳定剂主要采用压制成型。树脂、发泡剂、稳定剂等固体组分在球磨机内研磨等固体组分在球磨机内研磨312h，再加入增，再加入增塑剂搅拌均匀，装入模具在液压机上加热加压塑剂搅拌均匀，装入模具在液压机上加热加压塑化成型，脱模后在沸水中继续发泡，最后热塑化成型，脱模后在沸水中继续发泡，最后热定型。定型。n（2）软硬）软硬PVC泡沫塑料成型泡沫塑料成型n 模压法、挤出法、注射法模压法、挤出法、注射法例：例：模压法模压法生产工艺生产工艺n工艺流程：工艺流程：原料原料捏合捏合混炼混炼拉片拉片 裁切裁切 压模压模发泡成型发泡成型成品成品n捏合捏合 在捏合机内，在捏合机内，900C左右捏合左右捏合 10minn混炼混炼 在开炼机上，在在开炼机上，在1101200C下混炼下混炼5min。n拉片拉片 裁切成裁切成 1.52.5mm厚的片坯。厚的片坯。n模压模压 用用0.70.8MPa蒸汽加热模具蒸汽加热模具812min后，后，冷却至冷却至500C。n发泡发泡 压片在烘箱中，用压片在烘箱中，用0.20.3MPa蒸汽加热蒸汽加热15min。得发泡倍率。得发泡倍率2.53的软泡沫块。的软泡沫块。主要生产设备主要生产设备主要生产设备主要生产设备捏合机捏合机 200L高速捏合机高速捏合机混炼机混炼机模压机模压机 多层热压机多层热压机6.4.3.3 聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料1.1.主要反应（六种）主要反应（六种）主要反应（六种）主要反应（六种）(a)链增长反应链增长反应(b)放气反应放气反应(c)胺基与异氰酸酯的反应胺基与异氰酸酯的反应(d)交联和支化反应交联和支化反应(e)缩二脲的形成反应缩二脲的形成反应(f)羧基羧基(聚酯带有羧基聚酯带有羧基)与异氰酸酯反应与异氰酸酯反应 上述六种反应在生产过程中，同时起聚合和上述六种反应在生产过程中，同时起聚合和发泡作用发泡作用。2.发泡工艺发泡工艺一步法一步法两步法（预聚法）两步法（预聚法）6.5 涂覆成型（涂层）涂覆成型（涂层）6.5.1概述概述n概念概念：涂层涂层是为了防腐、绝缘、装饰等目的，是为了防腐、绝缘、装饰等目的，在织物、纸张、金属等物体表面上涂盖塑料薄在织物、纸张、金属等物体表面上涂盖塑料薄层的加工成型方法。层的加工成型方法。n分类：分类：塑料涂层和塑料喷涂塑料涂层和塑料喷涂n塑料涂层。塑料涂层。用布或纸为基材，把塑料溶胶涂在用布或纸为基材，把塑料溶胶涂在基材上进行热处理，形成涂层制品。基材上进行热处理，形成涂层制品。na.压延法压延法nb.直接涂覆法直接涂覆法nc.间接涂覆法间接涂覆法n塑料喷涂塑料喷涂na.火焰喷涂火焰喷涂nb.流化床浸涂流化床浸涂nc.热熔敷法热熔敷法nd.悬浮液涂法悬浮液涂法ne.静电喷涂法静电喷涂法n原料：原料：几乎所有的塑料都可用作涂层原料，最几乎所有的塑料都可用作涂层原料，最常用常用HDPE、PVC和环氧树脂。和环氧树脂。6.5.2 塑料涂层塑料涂层6.5.2.1压延法压延法n1.擦胶法擦胶法n2.内压法内压法 要在基布上涂粘合剂。要在基布上涂粘合剂。n3.外压法外压法 要在基布上涂粘合剂。要在基布上涂粘合剂。压延法压延法PVC泡沫革生产工艺流程泡沫革生产工艺流程6.5.2.2 直接涂覆生产直接涂覆生产PVC人造革人造革n n1.1.生产工艺流程生产工艺流程生产工艺流程生产工艺流程2.生产工艺生产工艺na.冲糊冲糊 将将 PVC与与1601700C的增塑剂，搅拌混合成的增塑剂，搅拌混合成具有一定粘度，透明的状糊（叫冲糊），具有一定粘度，透明的状糊（叫冲糊），PVC含量约含量约9%。nb.配制塑性溶胶配制塑性溶胶