第三章塑料成型加工

•流变学基础
二、非牛顿流体
大多数液体如高分子溶液、胶体溶液、 软膏以及固－液的不均匀体系的流动均不 遵循牛顿定律，称之为非牛顿流体，此各 物质的流动现象称为非牛顿流动。
•流变学基础
•流体分类
•按粘度对剪切速率的依赖性来分类。非牛顿 流动分为塑性流动（宾汉流体）、假塑性流动 和膨胀流动。
•流变学基础
•德国阿博格Allarounder-U注塑机
•管材挤出生产线
•挤出机挤出成型技术
•（1）塑料挤出机的功能
• 采用加热加压和剪切等方式，将固态的塑料原料或混合 有色母料等助剂、共混树脂或回料的物料变成均匀一致的 熔体，并以足够大的压力将熔体送到机头，机头上有形成 制品截面的口模，以形成具有固定截面的连续制品。
•挤出机挤出成型技术
•螺杆
•注射成型技术
• 用注射成型的方法可以生产一些形状复杂的 包装制品，例如周转箱、各种盖子以及其它容器 。注射生产还用于注射吹塑成型瓶子的型坯的制 造。
• 注射成型时，使用的设备是注射成型机，简 称注射机。注射机在结构上很像塑料挤出机，但 是注射机要求螺杆能在机筒里前后移动。
•原料外观检验及工艺性能测定
•塑料预热和干燥
•料筒清洗
•嵌件预热
•加料
•脱模剂的选用
•塑化
•充模
•保压
•倒流
•冷却
•脱模
•退火处理
•调湿处理
•注射成型技术
注射成型的工艺参数
•温度
•料筒温度 •控制塑料的塑化和流动
•喷嘴温度 •模具温度——•影响塑料的流动和冷却
•重要参数
•压力 •塑化压力（背压） •注射压力
•流变学基础
• 热塑性塑料的熔体粘度约在l0~107 Pa.S范围。与剪 切速率相对应的聚合物液体表观粘度ηa的数值，一般 情况下注射和挤出约为10~104Pa.S，超过104~105 Pa.S 时挤出就变得非常困难。对于那些粘度很高(超过 104~105 Pa.S)的聚合物可采用某些特殊方法成型；而 表观粘度低于10Pa.S以下的聚合物则可用压延、模压 方法成型，比10Pa.S更低粘度的聚合物可用铸塑、浸 渍或刮涂技术，例如粘度约为1Pa.S的塑料溶胶，由于 粘度很低，可用搪塑或刮涂等方法生产模制品或涂层 制品。
➢我国现代模具行业发展迅猛
•模具
•模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一 。
•美国工业界认为：模具是美国工业的基石。
•日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的动力。
•模具工业是我国国民经济的基础产业，是技术密集的 高技术行业。模具是制造过程中的重要工艺装备。
•流变学基础
流变学（Rheology）：主要是研究物质的变形和 流动的一门科学。
•时间
•塑料的成型工艺与成型模具
•引言
•月饼（ 材料---面粉） 工具---饼模
•蜂窝煤（材料---煤） 工具--蜂窝煤模具 • 塑件（材料---塑料） 工具--塑料模具
•塑料的成型工艺与成型模具
•模塑成型法
•压缩模
•压棍（模） •真空成型模
• 压注模
•注射 模
•塑料成型方 法及其模具
•挤出模 •吹塑模
第三章塑料成型加工
2020年7月25日星期六
•塑料成型加工
•塑料成型加工
•定义：将塑料原料加工成塑料制品的工 艺过程。
•塑料成型
主要的成型方法如下：
注射成型 又称注塑成型.
挤出成型 又称挤塑成型，是热塑性塑料的主要成型之一
压缩成型
又称压制成型。把上下模安装在压力机的上下模板之间，将塑料原料 直接加入型腔内，将模具闭合，塑料在受热受压下充满型腔，固化定 型后得到塑料制件
•注射成型技术
•德国阿博格Allarounder-U注塑机
•注射成型技术 •注射成型工作循环
•加
•预
料
塑
•合
•注射充
•保压补
•冷却定
•开
模
模
缩
型
模
•清模
•塑件脱模
•注射成型技术
注射成型的特点： 优点
成型周期短、生产效率高、易实现自动化 能成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌
件的塑料制件 产品质量稳定 适应范围广
•流变学基础
•某些加工方法适宜的熔融指数值
加工方法
产品
挤出成型
管材
片材、瓶 薄壁管
电线电缆 薄片 单丝
多股丝或纤维
所需 [MI] <0.1
0.1~0.5
0.1~1 0.5~1
≈1
加工方法 产品 所需 [MI]
注射成型
涂布 真空成型
瓶（高级 ）
胶片 模压制件 薄壁制件
涂覆纸 制件
1~2
9~15 1~2 3~6 9~15 0.2~0.5
•注射成型技术
•注射成型工作原理：
• 塑料在注射机的机筒里熔化。随着螺杆的转 动，熔体聚集在螺杆头部，产生压力使螺杆在机 筒里后移。当聚集了所需要量的熔体时，螺杆停 止旋转，螺杆再以机械方式或液压为动力向前迅 速移动，将熔体由喷嘴挤出通过流道注入模具。 当制品冷却到能够保持其形状不变时，模具沿着 分模线打开，顶出制品。
•流变学基础
•流体分类
一、牛顿流体 纯液体和多数低分子溶液在层流条件下剪
切应力Ｓ与剪切速度Ｄ成正比，称这牛顿粘度 定律，遵循该法则的液体为牛顿流体（ Newtonian fluid）。
S=F/A=ηD或D=S/η D与S关系图称为流动曲线，从上公式可知牛顿 流体流动曲线呈直线关系，且直线经过原点。 粘度与剪切速度无关。
压注成型
又称传递成型，是热固性塑料的主要成型方法之一。它是将塑料粒料 装入模具的加料室内，在加热、受压下熔融的塑料通过模具加料室底 部的浇注系统充满型腔，然后固化成型
固相成型
使塑料在熔融温度下成型，在成型过程没有明显的流动状态,多用于塑 料板材的二次成型加工，如真空成型、压缩空气成型和压力成型等， 原多用于薄壁制件成型，先用于制造厚壁制件
•雷诺准数<2100 层流流动。 •雷诺准数>2500 湍流流动。 •聚合物熔体雷诺准数«1，一般在层流流动。
•流变学基础
层流：流体流动时形成互相平行移动的液层。 剪切速率（rate of shear，Ｄ)：层流各层速度的不同形 成速度梯度，称为～。流动较慢的液层阻滞流动较快 液层的运动。 剪切力（shearing force，Ｓ)：使各液层间产生相对运 动的外力叫剪切力，在单位液层面积上所需施加的这 种力称为剪切应力，简称剪切力。 剪切应力和剪切速度是表征体系流变性质的两个基本 参数。
•（2）塑料挤出机的工作原理
• 塑料挤出机的主体是一个带有螺杆和内螺纹的机筒结构 ，原料在一端的料斗进入机筒，然后由旋转的螺杆传送到 机筒的另一端。通过在机筒外部的加热器加热以及在塑料 和螺杆由于摩擦而产生的摩擦热的作用下，使塑料变软和 熔化。
•挤出机挤出成型技术
• 挤出工艺 ➢ 先将固态的塑料树脂通过适当的方法变成熔体； ➢ 接着将这种熔体用一定的方法使其成型，制造成为所需
•流变学基础
•主要成型加工方法的剪切速率范围
加工方法 模压
混炼与压延 挤出
剪切速率，秒-1 1~10 10~102
102~103
加工方法 纤维纺丝
注射
剪切速率，秒-1 103~105
103~104（可高至105）
•视频
➢注塑成型 ➢挤出成型 ➢吹塑成型
•彩印模
•搪塑 模
•
•热压印模
•发泡模
•模具
•模具(基本概念1)：——是指利用其本身 特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制 品的工具。
•塑料模具(基本概念2)---是指利用其本身 特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸 的立体形状塑料制品的工具。
•模具
•模具发展概况: ➢我国古代模具技术已达到较为先进的水平
到目前为止，除氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可 以用注射成型的方法成型。另外，一些流动性好的热固性塑 料也可用注射成型。
•注射成型技术
缺点
注射设备价格较高 注射模具结构复杂 生产成本高、生产周期长、不适合于单件
小批量的塑件生产
•注射成型技术
•成型前的准备
•注Байду номын сангаас
射
成 型
•注射过程
工
艺
•塑件的后处理
变形：物体受外力时，内部各部分的形状和体积 发生变化，称为变形。可恢复原状（可逆性）的 变形为弹性变形（elastic deformation)，反之则称 为塑形变形（plastic deformation)。
流动可视为一种可逆性变形过程，与流体本身的 粘度（viscosity）有关。
•流变学基础
塑性流体（宾汉流体）
与牛顿流体区别在于应力必须大于f值，才开始
流动，流动后又与牛顿流体相同。
f——屈服值
•流变学基础
假塑性流动
与塑性流动区别是无屈服值，剪切变稀。
膨胀流动
与假塑性流动的相反过程同样无屈服值过原点。
•流变学基础
•非牛顿流体分类 •（按有无弹性效应和时间关系分）
•流变学基础 •聚合物聚集态对应相应的加工方法
要的塑料制品。 • •挤出工艺主要用来制作薄膜、片材以及挤出吹塑瓶等塑 料包装制品，所使用的设备是塑料挤出机。
•挤出机挤出成型技术
•塑料挤出机组成
•第一段，靠近加料斗，称为加料段， •它的功能是让物料以一个相对平稳的速率进人挤出机。
•第二部分为压缩段， •物料在这段形成熔体并且压力增加。
•第三部分是计量段， •紧靠着挤出机出口，它的主要功能是使从塑料挤出机挤 出的物料变为均匀一致的熔体。
其它成型 吹塑成型、压延成型、浇铸成型、滚塑成型、泡沫成型等
•塑料成型设备
• 塑料成型设备的类型很多，主要有 各种模塑成型设备和压延机等。模塑成 型设备有挤出机、注射机、浇铸机、中 空成型机、发泡成型机、塑料液压机以 及与之配套的辅助设备等。生产中应用 最广的是挤出机和注射机，其次是液压 机和压延机。