二次成型

二、工艺过程的影响因素
1.型坯温度
型坯温度对其形状稳定性的影响通常从两 个方面表现出来：一是熔体粘度对温度的依赖 性，T↑η↓，变形量↑。二是离模膨胀效应， T↓长度收缩和壁厚增大现象↑，表面质量↓。 一般型坯温度控制在材料的Tg~Tf(m)之间， 并偏向Tf(m)一侧。
2.吹气压力和充气速度
根据不同高分子材料制品设计其成型工艺， 画出流程图，写出设计说明书。
1.聚氨酯（PU）人造革 2.聚氯乙烯全塑凉鞋 3.聚氯乙烯木纹膜 4.塑料暖瓶壳 5.密胺塑料餐具 6.塑料门密封条 7.一次性塑料注射器 8.电视机后壳 9.塑料切菜板
格式要求：
塑料制品成型工艺设计
制品：
典型配方：说明各组分的作用 工艺流程（或加工过程）： 设备、模具：尽量具体 工艺条件：详细具体 设计者：
压缩空气的作用：吹胀、施压、冷却。吹 气压力一般在0.2～0.7MPa，粘度低、易变形、 厚壁、小容积→低压力。 充气速度（空气容积流率）大，可以缩短 吹胀时间，有利于取得均匀厚度和较好的表而 质量。但充气速度过大，会造成型坯内陷，气 流拖断。
3.吹胀比
是制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹 胀的倍数。吹胀比↑节约材料，但壁厚↓， 吹胀成型困难，强度和刚度↓ 。一般吹胀比 为2～4倍。
含义：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。 最常用于中空成型的热塑性塑料品种有 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；生产的吹塑 制品主要是用作各种液状货品的包装容器， 如各种瓶、壶、桶等。
一、成型工艺
注坯吹塑 挤坯吹塑 热坯吹塑 冷坯吹塑
1.挤出吹塑
工艺过程：挤出管坯→合模→送入压缩空 气，吹胀型坯→保压、冷却定型后脱模 优点：生产效率高，型坯温度均匀，熔接 缝少，吹塑制品强度较高；设备简单，投资少， 对中空容器的形状、大小和壁厚允许范围较大， 适用性广，故在当前中空制品的总产量中，占 有绝对优势。
第四节 拉幅薄膜成型
含义：将挤出成型所得的厚度为1～3 mm的 厚片或管坯，重新加热到材料的高弹态下进行大 幅度拉伸而形成的薄膜。 拉幅薄膜的生产可以将挤出和拉幅两个过程 直接联系起来进行连续成型，也可以把分为两个 独立的过程来进行。
拉幅薄膜是大分子具有取向结构的一种薄膜 材料。特点：强度提高；厚度减小，成本降低； 耐热、耐寒性，透明性等改善。
4.模温和冷却时间
根据塑料的种类来确定，Tg或Tf高者，允 许采用较高的模温。模温过低过早冷却，吹 胀困难，制品的轮廓和花纹会变得很不清晰。 模温过高冷却时间长，生产周期增加，脱模 易变形。
冷却时间一般占成型周期的1/3~2/3，防止 未经充分冷却即脱模引起强烈的弹性回复。还 受到塑料品种、制品形状和壁厚等的影响。
2.管膜法双向拉幅薄膜 的成型
工艺过程：管坯成型 ↓ 双向拉伸 ↓ 热定型
压缩空气吹胀，夹辊牵 伸，因而横行拉伸的同时也 产生纵向拉伸。此法通常可 达到纵、横两向接近平衡的 拉伸。
无定形和结晶聚合物的拉幅工艺区别：
无 定 形 ： 挤 出 厚 片 加 热 到 Tg 以 上 → 拉 伸 → Tg~Tf间张紧热定型。 结晶形： 不在结晶态拉伸，原因：需更大的 力；取向速度快，以致薄膜中取向度不均匀。 加热到Tm后挤出厚骤冷→加热到稍高于Tg 上→快速拉伸→骤冷至Tg以下→于Tmax下短时 间热处理和冷却，
第一节 二次成型的粘弹性原理
一、聚合物的物理状态
无定形聚 合物在 Tg ～ Tf 呈类橡胶状； 部分结晶聚合 物 在 Tm 附 近 有类橡胶状。 类橡胶态下聚合物表现出粘性和弹性，要 产生不可逆形变必须有较大外力作用。
二、聚合物的粘弹性形变
Tg 比室温高得多的无定形聚合物的二次成 型过程是：先在Tg~Tf范围内加热，使之产生形 变并成型为一定形状，然后将其臵于接近室温 下冷却，使其形变冻结并固定其形状。
第三节 热成型
含义：将热塑性塑料片材加热至高弹态， 采用适当的模具或夹具，在压力作用下使其贴 近模具的型面，经过冷却获的制品的一种成型 方法。 热成型主要用来生产薄壳制品，面积可以 很大，但深度有一定的限制。片材可用挤压、 压延和流涎等方法来制造
优点是成型压力较低，对模具要求低，工 艺较简单，生产率高，设备投资少，能制造面 积较大的制品。 缺点是原料须经过一次成型，故成本较高， 制品的后加工较多。
思考题：
1.说明挤出吹塑的工艺过程。(作业题)
2.成型中空吹塑制品时，如何控制吹塑模的温 度和充气速率? 3.成型“注射一拉伸一吹塑”制品时，拉伸前 为什么要重新加热型坯？
4.塑料片材热成型的工艺原理是什么?列出三种 具体方法，说明其成型过程。(作业题)
5.描述平膜逐次拉伸的工艺过程。
塑料制品成型工艺设计
2.注射吹塑
注射型坯包复在一根金属管上，管的一端 通入压缩空气，另一端的管壁上开有微孔。
(1)无拉伸注坯吹塑
成型过程：注射型坯→开启注射模→热型 坯移入吹塑模内→合模→吹入压缩空气→定型、 脱模 优点：壁厚均匀，不需后加工；制品无接 缝，废料少；对塑料品种的适应范围较宽。 缺点：需注塑和吹塑两套模具，故设备投 资较大；成型周期较长；型坯内应力较大，易 开裂，生产容器的形状和尺寸受限。
一、拉幅薄膜的成型工艺
管膜法是以双向拉伸为特点，成型设备和 工艺过程都与吹塑薄膜很相似，但由于制品性 能较差，实际上此法主要用于生产热收缩薄膜。 平膜法的生产设备及工艺过程较复杂，但薄膜 质量较高，故目前工业上应用较多，尤以逐次 拉伸平膜法工艺控制较容易，应用最广，主要 用于生产高强度薄膜。
1.平膜法逐步拉伸薄膜的成型 纵向拉伸有单点、多点
一、热成型的基本方法
1.差压成型
产生压差有两种方法 工艺过程： 真空成型 压力成型
特点：①制品结构鲜明，与模具面贴合一 面的光洁度较高； ② 与模具面贴合时间愈后 的部位，其厚度愈小；③模具结构简单，通常 只有阴模。
2.覆盖成型
多用于制造厚壁和深度大的制品。其成 型过程基本上和真空成型相同，所不同的是 所用模具只有阳模。阳模顶入片材或片材扣 覆在模具上，密封后再抽真空成型。
第五节 冷成型
既不是一次成型也不是二次成型，是移植 金属的加工方法，使塑料在常温下固相成型。
优点：避免高温降解；取向提高性能；生 产周期短；成本低；可加工极大分子量的聚合 物；制品无熔接焊缝。
缺点：制品尺寸、形状、精密度差；引起 各向异性。
基本条件：完整坯料，形状近似成型制品； 成型温度可从室温到软化点； 在屈服点加压进行成型。 冷成型工艺：锻造、冲压成型、滚轧成型
部分结晶聚合物的二次成型在接近熔点 Tm下进行，形变情况与无定形聚合物一样， 但冷却定型有本质的区别。分子链因结晶被 固定，不可能产生弹性回复。
三、成型条件的影响
1.成型温度
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的最宜成型温度 比其 Tg 略高。如硬聚氯乙烯 (Tg=83℃) 的最宜 成型温度为92~94℃。
设备和模具：
高速捏合机为通用设备。 挤出塑化机，可选用挤出机，长径比在18~24， 如果使用粒料，压缩比选取2.5~3，如果选用粉 料，压缩比选取4~5。 两辊开炼机为通用设备。
四辊压延机排列方式可以是倒L型、正Z 型、斜Z型。辊简直径一般从360~900mm，长 度从1000~3000mm，辊简线速度从 20~125m/min，表面光洁度要求达到Ra＞ 0.01μm．辊筒内部结构有空心式和钻空式两 种，加热介质有蒸汽、过热水和热油等。 另外，还需要一些辅机，包括引离装臵、 冷却装臵、传送带及卷取装臵。
举例： 输血袋、输血液成型工艺设计 制品：输血袋、输液袋等医用品是用聚氯乙
烯医用薄膜制成的。
典型配方：
工艺流程：
聚氯乙烯树脂经加料风机送入密闭振动筛， 筛去杂质后落入提升风管，送到料仓，经电子 秤定量加至高速捏合机。 增塑剂、稳定剂等助剂经三辊研磨机，分 散均匀，经校塞泵定量打至高速捏合机。树脂 溶胀完善后放至冷混合机。经冷却分散送至挤 出塑化机。再经开炼机均匀喂给四辊压延机。
工艺条件：
拉伸，装臵包括预热辊、 目前生产上用得最多的是先纵后横的方法。
急冷保证结晶聚合物 处于无定形态 拉伸辊、冷却辊
工艺过程：厚片急冷 →纵向拉伸→横向拉 伸→热定型、冷却→切边、卷取
横行拉伸在拉幅机上进行， 热定型使内应力消除， 纵、横拉伸比随材料种类而 收缩率大为降低，性 不同，一般纵拉伸比小于横 能改善 拉伸比
二、拉幅薄膜成型的影响因素
1.拉伸温度
T↑，有利取向，并使达到一定取向度所 需拉应力↓，单T过高，解取向也加快。
2.拉伸速度
v ↑，伸长率↓，拉应力↑，取向↑
3.拉伸倍数
倍数↑，取向度↑。纵向拉伸倍数不宜过 大，纵、横拉伸多在3～4倍。
4.热定型条件
热定型温度：无定形在Tg附近，结晶在 最大结晶速率的温度下。 热定型须在连续张紧下进行。 请同学们自己总结一下拉伸速度、拉伸倍 数、拉伸温度、取向度之间的相互关系。
2.冻结温度（模温）
冻结温度↓，可回复形变↓，有效形变↑ 所以冻结温度低于Tg最好。 相同冻结温度下，成型温度高有更高的残 余形变。但伸长率在Tg以上某温度达最大值。
3.成型速度
完成一定形变所需时间或在某一定时间内 的形变率。 Tg以下成型速度慢，伸长率高； Tg以上成型速度快，伸长率高。
第二节 中空吹塑成型
2.成型速度
拉伸速度的大小与片材成型时的温度有密 切关系，温度低，片材变形能力小，应慢速拉 伸，若要采用高的拉伸速度，就必须提高拉伸 时的温度。由于成型时片材仍会散热降温，所 以薄型片材的拉伸速度一般应大于厚型的。
3.成型压力
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。成型压力随聚合物品种、 片材厚度和成型温度而变化。
(2)注射－拉伸－吹塑
型坯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结构。 工艺过程：注射型坯冷却→加热到拉伸温 度→转入拉伸吹胀模内
优点：注拉吹制品的透明度、冲击强度、 表面硬度和刚度都能有较大的提高，制造同 样容量的中空制品，注坯拉伸吹塑可以比无 拉伸注坯吹塑的制品壁更薄，因而可节约成 型物料50％左右。
第七章 塑料的二次成型
二次成型是指在一定条件下将塑料一次成 型所得的型材通过再次加工成型为制品的方法。 目前二次成型技术主要包括：中空吹塑成 型、拉幅薄膜成型、热成型等。
成型对象
成型温度
形变
Tf或Tm以上 流动或塑 一次成型 粉料、粒料 性形变 粘流态
热塑性塑料 Tf或Tm以下 二次成型 粘弹形变 的型材 类橡胶状
3.其它方法
二、热成型的影响因素
1.成型温度
保证较大的伸长率和足够的抗张强度，以 承受压力的作用。提高温度塑料的伸长率增大， 达某一温度时有一极大值，超过这一点伸长率 反而下降，抗张强度随温度升高而下降。 将片材加热到成型温度所需时间，约占整 个成型周朗的50％～80％。片材加热时间主要 决定于材料的品种和片材厚度，片材比热容和 导热系数。