PP热成型片材的制作方法

真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。引用 引用 PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法默认分类 2009-12-13 11:02:00 阅读95 评论1 字号：大中小订阅 引用温柔一刀 的 引用 PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法引用xzjuyi徐州聚亿 的 PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法PP（聚丙烯）热成型片材，是目前国内正压热成型中应用最为广泛、用量最大的一类片材。即使在整个热成型用片材的家族中，也早已后来居上，与PVC、PS材料用量几乎不相上下。目前市场上随处可见的“一次性”塑料果冻杯、饮水用卫生杯、豆浆杯、豆腐盒等几乎百分之百用PP片材热成型加工而成；在国内年生产量已经达几十甚至上百亿只的“一次性”塑料酸奶杯市场上，PP材料也占据着大半个江山；日常生活中的“一次性”快餐盒、方便面碗、冷饮杯等产品用PP片材热成型加工而成的更是多得难以计数。用PP片材热成型加工而成的塑料包装产品在医药、轻工、玩具、食品、旅游等领域的应用真是屡见不鲜。主要原因在于PP材料是最轻的塑料品种之一，密度仅0.890.91g/cm，材料成本低；其次是原材料价格相对便宜，市场货源充足，容易购买；另外就是生产技术易掌握，配料简单，容易加工；最重要的是生产设备便宜，容易上马。随着国内片材生产线的推陈出新，外资和进口设备的引进，以及新的原辅材料的应用，热成型行业呈现蓬勃发展的态势。热成型片材加工技术也随着设备、材料和用途的不同而五花八门。日益成熟的片材加工技术逐渐打破了旧式的常规理论。现在，即使在同一条片材生产线，也可以用不同的工艺生产出不同用途、不同规格、不同材质的合格片材；同一种规格用途的片材也可以用不同的设备、工艺加工出来。“无模式”给生产带来极大的方便。PP热成型片材可以用压延法、压光法、流涎法（有气刀或无气刀）等方式生产。在这篇文章里谈谈用“压延法”生产生产各种PP热成型片材的一些技术。仅供各位参考，不妥之处，恳请批评指正。本文以最简单的“挤出机T型机头立式三辊压光机牵引卷取”的设备配置为基准。（高档片材生产线一般采用“精密挤出”技术，有PLC高度自动化可编程计算机控制系统、熔体泵、静态混炼器等，三辊多为卧式结构，采用伺服电机独立传动，配有独立循环水控制系统，一般采用“压光法”生产。一般为了防止辊筒、机架变形，影响片材加工精度，原则上不主张在高档片材生产线上采用“压延法”生产。所以，有的高档片材生产线有自动保护功能，当用压延法生产片材时，如果三辊驱动电机过载时，整个生产线会自动停机。）“压延法”与其他几种方法最大的区别是在机头进入的第一和第二两个辊筒之间有明显的光滑而且均匀的余胶在旋转，第三个辊筒一般不用压紧中间的辊筒。由于辊筒间有一定余胶，对稳定生产起着很大作用，因此普通的机电配置即可满足。即不需要熔体泵、静态混炼器、PLC高度自动化可编程计算机控制系统等。可以降低很大的投资成本和生产成本。只是辊筒、机架强度比“压光法”、“流涎法”要高些，因为辊筒受到较大的分离力。用“压延法”生产时，操作方便，工人易掌握技术要领，设备维修也很简单。目前，国产设备几乎100%可以满足要求。所以，当采用“压延法”工艺生产PP热成型片材时，用国产设备比用进口设备更实惠。常见热成型用PP原材料的选用：PP颗粒料通常选用挤出板材级、片材级，拉丝级、窄带级或热成型级。一当采用“压延法”加工较厚PP“正压热成型片材”（0.502.50 mm）时，PP材料对设备适应性很强，工艺要求比较宽松。以立式三辊上进料为例：采用“压延法”生产时，上辊与中辊之间有余胶，细如铅笔。在生产0.50mm2.5mm甚至更厚的正压热成型PP片材时，对设备适应范围较宽，工艺调节比较容易。此外，还有以下几种优势：（1） 用“压延法”工艺生产PP正压热成型片材时，PP材料对螺杆、料筒的适应性比较强：不论是在理论上推荐的专用、突变式、分离型、L/D=2225的单螺杆，还是渐变式、通用、排气式、L/D=2O35、屏障型、分流型等其他新型单螺杆，都在实际生产中有成功生产的事例。这是由于在实际生产中，各个工厂实力不同，不可能都拥有专用的设备或配置，加之材料的频繁更换，不可能每次都更换为专用的料筒和螺杆。所以，在实际生产中：一条片材生产线既可以用来生产HIPS、CPS、ABS片材，也可以安排生产PP、PE片材，还可以加工PP降解材料、含填充母料的PP、PE片材。专业生产片材生产线设备的企业，所推出的片材生产线一般都适合加工PP材料。如：天津恒瑞、上海金伟、金湖、汕头达诚、伟达等。（2） 用“压延法”工艺生产PP正压热成型片材时，PP材料对机头结构、调速方式、传动方式、温控方式、唇口开度、进料方式（上进料、下进料）适应性很强PP材料加工范围较宽，所以温度的设置也比较宽泛。由于PP材料的熔点是164-170，而在实际生产中，加工温度的设置可从170至270，具体随材料产地不同、设备不同、加工地不同而有所差异。唇口开度一般没有太严格的要求，但唇口开度应该至少大于片材厚度。在实际操作中，片材规格较多，调整唇口开度比较麻烦，甚至可以一直采用生产最厚片材的唇口。有的采用唇口（厚）开度片材厚度x（1+1030%）；有的是当片材厚度低于0.8mm时唇口开度采用1.0mm，当片材厚度大于0.8mm低于1.5mm时，唇口开度采用2.0mm（由于一般热成型用片材的厚度很少超过2.0 mm）。较常见三辊温度的循环水控制在3080。三辊循环水路有串联、并联、独立控制等几种方式，都能满足生产要求。 例如：A.台湾产的片材生产线：螺杆150 mm X34，无排气式单螺杆和料筒；衣架式机头，宽100mm，带阻尼条；辊筒490mmX110mm，链条传动，液压油缸控制上下辊筒升降；独立循环水箱自动恒温控制三辊温度；立式下进料；直流变频调速电机，功率300HP；边角料随机粉碎随即挤进料斗使用；真空上料。当用“压延法”生产（厚）1.70 mm X（宽）710 mm CPP 时，正常生产工艺记录如下：（1） 配料为：粒料PT103（台湾福聚烯）50Kg，粉碎料60Kg（其50Kg厚碎料，10Kg薄碎料），粉状透明剂（香港产）0.2Kg。（2） 机身温度控制：233237235236239239245250243（单位：）（3） 机头温度控制：235235235235235（单位：）（4） 三辊水温控制：（下中上）28.428.623.5（单位：）（5） 螺杆转速：57.7（r/min）（6） 三辊线速度：9.3（m/min）；牵引力：30.8KN（7） 主电机转速：938（r/min）；主机电流：390A（8） 上下辊筒状态：上下辊都压（9） 余胶状态：细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边。只在中辊和下辊之间存在。（10）过滤网：80目X2+100目；网前压力230Kg/cm（11）唇口开度：2.3mm（12）机头距三辊中心线距离：100mm（13）片材质量：表面良，透明度良，（到正压制杯热成型机试）热成型性能良。注意：(a) 在试验时：上下辊都压；余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边，只在中辊和下辊之间存在；温度设置比较随意。(b) 由于主机电流较大，而螺杆转速并不快，所以，机身、机头温度还可升高1020。(c) 通过试验，当上下辊都压，余胶不仅在上辊与中辊间存在，也在中辊与下辊间存在，余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线时，片材也可以正常生产和使用。(d) 通过试验，当上辊不压，仅压下辊，余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边，只在中辊和下辊之间存在时，片材也可以正常生产和使用。(e) 通过试验，机身正向温度设置（235260）、逆向温度设置（260235）或设置都一样（245），片材均可以正常生产和使用。说明：（1）这条生产线主要用于“压光法”生产PP、HIPS、CPS等片材。（2）在此只想证明：从工艺角度讲，这条生产线用“压延法”生产PP热成型片材是可行的，且形式多样。B汕头达成包装机械厂JP750P挤出片材机组：螺杆105 mm X35，排气式单螺杆及料筒；整流子调速电机，功率100KW；衣架式机头，带阻尼条；三辊规格316 mmX800mm，链条传动；手动蜗杆减速器控制上辊筒升降，下辊筒不能升降；立式上进料；恒温循环水箱控制三辊温度。当用“压延法”生产（厚）1.50mmX（宽）580mmWPP生物降解正压热成型片材时，正常生产工艺记录如下：（1）配料：PP生物淀粉降解粒料（西安万杰）100Kg +降解碎料120Kg（2）机身温度：180185190190195195（单位：）（3）机头温度：195190195（单位：）（4）过滤网：60目X2+80目X2（5）余胶状态：粗如食指，均匀分布，旋转良好、光滑（6）上辊温度：40；中辊45，下辊：30（7）唇口开度：2.5mm（8）在余胶大小保持适量的情况下，主机速度和三辊速度可同时加快或减慢。（9）片材质量：表面良，（到正压制杯热成型机试）热成型性能良，拉伸均匀。说明：(a) 本生产线主要用于HIPS、CPS、环保降解材料、高填充PP、PE片材生产。同样适于一般非填充PP热成型片材的生产。(b) 用“压延法”也可以生产较薄的PP负压（真空）成型热成型生物降解片材（见后面三。（2）（c）由于含有大量淀粉，机身温度不能太高，过滤网不能太多、太密，否则片材易发黄，甚至纵向出现烧焦线条。(d)当用这条生产线加工PP填充片材（填充母料超过50%）时，三辊、机身温度应适当升高，以利均匀塑化，防止挤出机负载过大而损坏设备。C 汕头达成包装机械厂JP90700挤出片材机组：单螺杆90X28，分离型；电磁调速电机，功率37KW；，直管式机头，无阻尼条；三辊规格256X700mm，蜗轮传动，气动控制下辊筒升降，上辊不能升降；立式下进料；并联或串联循环水路。说明：（a）本生产线是早期出现的专用于“压延法”生产PP、PE填充和非填充片材的生产线，调节方便，价格便宜。（b）生产工艺比较简单，不在此赘述，可参照A、D。D浙江宏华挤出片材生产线：双阶渐变式单螺杆100mm X30，无排气孔料筒；电磁调速电机，功率45KW；三辊规格260mmX800mm，齿轮传动，手动丝杠控制上辊筒升降，下辊筒不能升降；衣架式机头，带阻尼条；立式上进料；并联循环水路；人工上料；切边料单另粉碎。当用“压延法”生产0.55mmX580 CPP正压热成型片材时，正常生产工艺记录如下：（1）配料：T30S粒料（濮阳）25Kg，碎料70Kg（其中60Kg厚碎料），粉状透明剂（国产）0.03Kg（2）机身温度：200220230240240240（单位：）（3）机头温度：225220225（单位：）（4）主机（表显示）：1450 r/min；三辊（表显示）：525 r/min（5）三辊温度（温度表测出水口水温）：上辊48，中辊45，下辊35（6）余胶状态：细如铅笔，均匀分布，旋转良好（7）唇口开度：1.20mm（8）机头距中辊距离：250mm（9）过滤网：60目X3+80目X2（10）片材质量：表面良好，（在压力热成型机上试）拉伸性能良好，塑杯无破损，底部也无发白现象，透明度良好。说明：(a) 通过试验，当上中下辊筒温度在3035，主机在1200r/min，余胶保持不变，做出的热成型片材拉伸性能仍然良好，且透明度有所提高。(b) 机身温度还可降低1020。(c) 透明剂有粒状的，粉状的。当用粉状透明剂的时候，可在配方中用白油、松节油、酒精少量，以使粉状透明剂均匀分散，提高透明度。(d) 过滤网有用标准网叠的（25+50+100+50目）；有剪刀剪的（100x2+80x2，100+80x2+60，100+80+60x2， 100+80+60+40，80x2+60x20，40+80+40等）；有冲床冲的；也有用进口厚的单层或双层60100目过滤网。(e) 由于片材较窄，机头较宽而且未堵，为减少切边宽度，所以机头距三辊较远。二 当采用“压延法”加工较薄PP“正压热成型片材”（0.300.40 mm）时，PP材料对设备适应性相对减弱，工艺要求也比较苛刻。仍以浙江宏华挤出片材生产线为例：（具体配置参看一.D）当用“压延法”生产0.36mmX620 CPP时，正常生产工艺记录如下：（1） 配料：T30S粉料（濮阳）25Kg，透明粉碎料105Kg（其中90Kg厚碎料），透明剂0.03Kg（2） 机身温度：190225240240245245（单位：）（3） 机头温度：225222225（单位：）（4） 主机（表显示）：1500 r/min；三辊（表显示）：725 r/min（5） 三辊温度（温度表测出水口水温）：上辊47，中辊47，下辊35（6） 余胶状态：粗如铅笔，均匀分布，旋转良好（7） 唇口开度：1.20mm（8） 机头距中辊距离：170mm（9） 过滤网：60目X3+80目X2（10） 片材质量：表面良好，（在压力热成型机上试）拉伸性能良好，塑杯无破损，底部也无发白现象，透明度良好。注意：(a) 机身温度还可降低1020。(b) 这个配方用于回料较多、热成型制品色泽要求不太高的情形。(c) 通过试验，当上、中辊筒温度低于45，主机在1300r/min，余胶保持不变，做出的热成型片材表面质量良好。但在正压热成型机上试验“小梅花杯”的成型性时，发现片材拉伸性能变差，塑杯拉伸破裂现象增加，废品很多，不能正常生产。即使改变正压热成型机的各参数，也没有改善。即使将机头唇口开度降至0.60 mm，也没有作用。因此判定，用压延法生产薄PP“正压热成型片材”（0.300.40 mm）的热成型性能与主机速度有很大关系。(d) 当主机速度1500 r/min，辊温降至低于35时，片材热成型性能也变差，塑杯难以成型。但当辊筒温度升至75时，片材热成型性能良，但塑杯透明度变差，表面模糊。因此判定，用压延法生产薄PP“正压热成型片材”（0.300.40 mm）的热成型性能、热成型制品的透明度与三辊温度有很大关系。三 如果用“压延法”生产用于负压（真空吸塑）PP热成型片材，可在正压热成型片材的配料中增加适量的PE，或直接选用经PE改性的PP挤出级料-共聚PP常见加入挤出级HDPE或LLDPE、LDPE，加入量1050%，或者直接选用经过PE改性的共聚PP挤出级料，以改善片材的拉伸性能，提高成品率。例如：（1）某厂生产吸塑用PP瓷白片材0.40 mm X700 mm配料如下：PP（F401，扬子石化）100 Kg，PE（5000S，北燕）100 Kg，白吸塑片材碎料80 Kg降解母料100 Kg，瓷白色母料（山东）5 Kg。采用设备：90X28，分离型单螺杆；电磁调速电机，功率37KW；衣架式机头，无阻尼条；三辊规格256X700mm，链条传动；手动蜗杆控制上辊筒升降，下辊不能升降；立式上进料；并联循环水路。工艺参数：机身温度： 225237245248255260（单位：）机头温度：240232240（单位：）三辊温度（手模）：上中辊约5060（单位：）过滤网：80目+120目X2+150目 X2唇口开度：1.5 mm余胶：粗如铅笔，均匀分布，旋转良好片材质量：表面良，（在吸塑机上试）吸塑性能良，无破裂、拉伸不均现象。说明：(a) 吸塑用PP热成型片材，配方随产品加工难易成度、用途、质量要求而有所变化。(b) 吸塑用PP片材还可以用“流涎法”生产，将在另外的章节详述。(c)用“压延法”生产薄片材时，为了防止硬质杂物（沙砾、金属）对机头、熔体泵、辊筒的损伤，一定注意放置磁力架，及时换网。一般生产薄片用的过滤网比厚片用的网密、结实。一般采用专用网叠。（2）仍以汕头达成包装机械厂JP750P挤出片材机组为例（具体配置参见一。B）当用“压延法”生产（厚）0.50mmX（宽）610mmWPP生物降解负压（吸塑）热成型片材时，正常生产工艺记录如下：（1）配料：PP生物淀粉降解粒料（西安万杰）100Kg +降解碎料100Kg（2）机身温度：180185190190195195（单位：）（3）机头温度：195190195（单位：）（4）过滤网：60目X2+80目X2（5）余胶状态：细如铅笔，均匀分布，旋转良好、光滑（6）上辊温度：45；中辊48，下辊：35（7）唇口开度：1.5mm（8）在余胶大小保持适量的情况下，主机速度和三辊速度可同时加快或减慢。（9）片材质量：表面良，（到吸塑热成型机试）热成型性能良，拉伸均匀。说明：(a) 机身、机头、三辊温度及主机速度对余胶均匀分布和良好旋转影响很大。(b) 降解粒料的配方对片材加工的难易及热成型性能起关键作用。(c) 挤出速度加快、辊筒温度适当升高都有利于提高片材的热成型性能。结束语：（1）从以上来自生产一线的真实试验记录可以看出，用“压延法”可在多种不同配置的设备上生产多种配方的PP热成型片材。虽然用“压延法”生产薄PP热成型片材时对配方、辊温、速度等工艺参数有较苛刻的要求，但摸清规律之后，还是很容易操作的。（2）“压延法”的关键在于控制余胶，使之始终处于无气泡、稳定、均匀、光滑的状态。（3）辊筒的温度与挤出机的速度有一定的比例关系，他们对热成型片材的热成型性能有很大影响。注释：WPPWHITE PP白色PPCPPCLEAR PP透明PPCPSCLEAR PS透明PS 引用 第三章 片材的成型特性默认分类 2009-12-13 11:34:48 阅读120 评论0 字号：大中小订阅 引用xzjuyi徐州聚亿 的 第三章 片材的成型特性第三章 片材的成型特性本章将就吸塑成型常用片材的性能进行介绍，成型的成败和质量与片材的特性有着重要关系。 用于成型加工的无论单层或多层复合片材，都必须具备以下性能：一、塑性记忆，即当拉伸软化的片材时，既有紧缩反抗拉力的倾向，又有尽可能均匀拉伸的倾向。这一特性可以使己经成型的制品如果重新加热到原来的成型温度，它会回复到原来平片形状。这特性对成型过程的拉伸有着重要影响。 二、热拉伸，即片材在加热时均可以拉伸，这一特性对于产品的形状和质量有很大影响。有些可以拉伸1520，而有些甚至可以拉伸至500600。 三、热强度，即加热软化的片材只要稍受压力，就会在模具上形成清晰的轮廓。反之，如果需要太大的压力才能成型，而真空吸塑成型所提供倾压力差有限，对某些细微的花纹就很难显示出来。 四、成型温度，即成型片材需具备适宜一定的加工温度范围。既在其受热软化温度，容易成型，又与其熔融温度有一定距离，成型温度范围较宽；不能只在较小的某一特定温度范围内成型，温度偏高或偏低时，成型容易撕裂、熔塌等现象。 为了更加深入了解吸塑成型用片材的特性，我们将从以下几个方面去分析。 一、热塑性塑料化学组成和结构 热塑性塑料是由分子链长度达到10-3mm 的大分子（聚合物）组成的。这些大分子可以是线性的，比如说HDPE ，也可以是支化的，如LDPE 。大分子完全无序排列（如图3-1a ) ，我们称之为无定形热塑性塑料。均匀结构的大分子，比如线型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的规则排列，大分子按一定规则部分结晶，我们称之为部分结晶热塑性塑料（如图3-lb ）。 图3-1 热塑性塑料结构示意 a 无定形的；b 部分结晶的 无定形和部分结晶热塑性塑料的区别? 无定形热塑性塑料由于其不对称结构或大侧基，是不结晶的，在不进行改性和着色的情况下均是透明的。无定形热塑性塑料的使用温度应低于其玻璃化转变温度爪，见图3-2a 。部分结晶塑料含有分子链规则排列的区域，称之为结晶区。因为结晶作用，部分结晶的热塑性塑料通常是不透明的，并且透明度会随着结晶度的增加而减小。部分结晶热塑性塑料的使用温度在几和熔点Tm 之间。如果HDPE 的片材被加热到晶体熔点以上，晶体将会熔融，片材将会全部变成无定形，进而透明起来。在冷却过程中，晶体会再次形成。对于许多部分结晶的热塑性塑料而言，结晶作用可以通过将成型的片材和模塑制品快速冷却而得到抑制，最终得到透明的制品（如PET 瓶，透明的PET 片材和透明的无规聚丙烯片材）。图3-2 说明了无定形和部分结晶热塑性塑料与温度相关的行为，表3-1 为重要的无定形和部分结晶热塑性塑料。 表3-1 重要的无定形和部分结晶热塑性塑料 无定形热塑性塑料 部分结晶热塑性塑料 聚抓乙烯（PVC-U 和PVC-P ) 高密度聚乙烯（HDPE ) 苯乙烯聚合物（PS/SB/SAN/ABS/ASA ) 低密度聚乙烯（LDPE ) 聚甲基丙烯酸甲醋（PMMA ) 聚丙烯（PP ) 聚碳酸醋（PC ) 聚酞胺（PA6/PA66/Pall/PA12 ) 聚苯醚（PPE ) 聚甲醛（POM ) 纤维素衍生物（CA 、CAB 、CP ) 线型聚酷（PET 、PBT ) 无定形聚酞胺（PA6 一3 一T ) 聚苯硫醚（PPS ) 聚矾（PUS ) 聚醚矾（PES ) 图3-2 热塑性塑料状态区示意图 a 无定形的；b 部分结晶的 12-工作温度；23-软化区（玻璃化转变温度Tg）; 34-成型温度区；1112-无定形部分的软化区（Tg）; 1213-工作温度区；1314-结晶区的熔程（晶体熔融温度Tm ) ; 1415-成型温度区；E-弹性模量，-强度；-热变形率 表3-4 APET片材的技术指标 指 标 项 目 指标 密度，g/cm3 1.381.42机械性 拉伸强度，MPa断裂伸长率，%58280光学性 透明度，%雾度，%905.0热特性 适用温度，oC成型温度，oC-40757585透气性 水分透过率，g/(cm224mm)氧氮透过率，mL/（m224hMPa） 0.2120透明的热塑性塑料是无定形的，但并非所有无定形的热塑性塑料都是透明的，比如说进行了着色和改性的无定形塑料就是如此。由于分子链部分有序排列，部分结晶热塑性塑料不再透明，根据结晶度不同，其透明程度也会不同。无定形和部分结晶的热塑性塑料有一个最高的工作温度范围，后面将会介绍。在低于玻璃化转变温度Tg时（以前称之为软化温度），热塑性塑料通常是非常脆（比如普通聚苯乙烯PS ) ，热塑性塑料的刚性（模量E ）和强度（）的会随着温度的升高而降低，但可变形性（）会增大。材料在最高工作温度时，还必须有足够的刚性。热膨胀系数在一定温度范围内可以认为是随温度线性增加的，后面将会介绍。 当加热热塑性成型材料时，无定形和部分结晶的热塑性塑料会产生如下的差异。对于无定形热塑性塑料（图3-2a)，温度升高到其玻璃化转变温度（软化点）时就可以真空吸塑成型了。所需要的热量与成型材料的种类和所使用的加工方法有关，真空成型时所需要的温度就比压力成型时所需要的温度要高。? 部分结晶的热塑性塑料绝不会完全结晶，分为无定形区和结晶区。当结晶度较低时，材料在温度低于结晶熔融区时就能进行真空吸塑成型，结晶程度高时，就需要更高一些的成型温度。? 热塑性塑料这种现象是如何影响真空吸塑成型加工的呢？如果用部分结晶热塑性塑料制成的制件在高温下工作，或者说制件本身需要在高温下杀菌消毒，它就需要承受热-应力条件而不发生形变，这就需要在热加工过程中部分结晶区域被完全熔融，也就是说，这种成型材料需要选用足够高的真空吸塑成型温度。 图3-3 是以部分结晶的聚丙烯热成型杯子为例，说明了不同的真空吸塑成型温度对制品成型后的外观和而后的高温消毒过程的影响。图中的各种不同现象可以作如下解释：聚丙烯的结晶熔融区大致为158165 ，当真空吸塑成型温度低于158 （如图2-3 左侧示意图），结晶区不会完全熔融，它们就像一些小的塑性块一样，在成型过程中产生形变，但仍以固态形式保留在无定形的熔体中。只要再次加热（如高温消毒），杯子开始形变，这是因为结晶区的应力要想恢复到它最初的形状。另一方面，若成型温度为163 （图3-3 右侧），结晶区会完全熔融，聚丙烯成型材料会变成无定形的，在一定条件下冷却，会形成新的不含应力的晶体，不会在121 高温消毒的时候发生逆转，因此杯子的几何尺寸不会发生变化。从以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高温下使用，或要进行短暂的高温消毒，那么在材料真空吸塑成型的时候就最好使用较高的温度。对于部分结晶热塑性塑料，真空吸塑成型温度至少应该在晶体熔程范围的中间温度以上。如果用较高的温度成型，无定形热塑性塑料的形状改变也会减小。? 在实际生产中，如果把这些因素都考虑进去的话，就会产生下面的问题：片材就会因为真空吸塑成型机器达不到所需要的真空吸塑成型温度而无法进行生产（通过机器时无法得到一个光滑平整的表面），或者是材料的熔体强度太低，会产生太大的熔塌，或者是因为材料与口模黏结得过紧。? 在加热和成型时易于结晶的热塑性塑料，如CPET是一个例外。CPET 是含有结晶成核剂无定形的聚酯。作为一种热成型材料，CPET 是完全无定形的，但在适当的工作条件下仍具有快速结晶的特性。其结晶速度与材料的成型温度有关，在170 时结晶温度最大（如图3-4 ）。CPET 晶体的熔程是在255258 之间，无定形区的软化温度是在7885 ，故下列条件可用于CPET 的真空吸塑成型。 图3-3 热成型聚丙烯容器的外观 左侧：热成型温度为155 ；右侧：热成型温度为163 a成型后的示意图；b 经过lh 高温消毒后的示意图；c经过高温消毒后的制品实物照片（真空吸塑成型温度从左到右不断增加） 表3-6 食品包装级聚氯乙烯片材的物理性能 项 目 指标 拉伸强度（MPa） 44.1落球冲击破碎率（%） 40弯曲温度（） 52加热伸缩率（%） 厚度0.10.2mm 厚度0.20.5mm 厚度0.50.8mm 15以内 10以内 7以内 透湿度（g/24h0.1mm） 20真空吸塑成型温度为130135 ，加热时间应尽可能短，尽量少发生结晶，使材料具有理想的可变形性。结晶度高不利于制品的精确度。真空吸塑成型模具必须加热到170 。在真空吸塑成型过程中（0.60.7mm 厚的片材用3.54s 的时间），材料可以获得2530的结晶度。成型后，制品在60 下在另一个模具中冷却。? CPET 真空吸塑成型制品的最大长期工作温度为220 ，但是必须记住，能在如此高的温度下使用，制品的稳定性取决于结晶度。比如用CPET 做成的容器，结晶度也仅仅只有2530。 图3-4 CPET 结晶行为示意图 表3-7 食品包装级聚氯乙烯片材的卫生性能 项 目 指 标 聚氯乙烯单体残余量/106 1溶出试验 重金属（4%乙酸）（以Pb计）/106 1蒸发残渣 正已烷/106 30 乙醇/106 30 乙酸/106 30 蒸馏水/106 30 高锰酸钾消耗量/106 10褪色试验 65%乙醇 阴性 浸泡液（水，20%乙醇，4%乙酸，正已烷） 阴性 冷餐油或无色油脂 阴性 二、片材性能及其对真空吸塑成型加工的影响 1吸湿性 当基体树脂具有吸湿性，或者含有吸湿性的添加剂，如滑石粉、碳素或特殊的颜料被加人到树脂基体中，这样一些热塑性片材就具有吸湿性，也就是说他们吸收水分。在这个过程中，水分可能被塑料吸收，主要集中在其表面。ABS、ASA、CA、CdA、CAB、挤出的PMMA、PC、APET、PSU、PES以及聚酰胺都具有吸湿性。吸湿性的成型材料通常都是密封包装，只有在加工的时候才打开。现今还没有一种简便的方法来判定成型材料中水分含量的多少。当受潮的材料在真空吸塑成型过程中被加热时，就会在制品的表面产生气泡，故吸湿材料必须在干燥的条件下进行加工，要么把密封包装打开后直接使用，要么干燥后立即进行加工。? 通常情况下空气中的相对湿度是6070。根据材料的不同等级，PC 片材可以在热成型前在空气中存放0.55h ，但ABS 材料可以开口存放23 天。若没有特别的要求，一般的预干燥的方法可（参见附件表1） 。干燥可以在空气循环干燥炉中进行，片材必须垂直放置，两者之间留有空隙，以便热空气可以穿过板的两侧自由循环。人们已经很少将卷取的薄片进行干燥。受潮的成卷的卷材进行干燥需要花上几天的时间。干燥了的成型材料如果不是在干燥后马上进行成型加工的话，需要立即包装在PE 薄膜中。 2成型中片材的摩擦行为 在真空吸塑成型过程中，当在片材和真空吸塑成型的模具之间存在着滑动时，就需要考虑片材的摩擦行为。这种情况可能会在阴模成型中模具的预拉伸过程中出现，或者在阳模成型中，模具在向里推进的过程中与片材发生接触时出现。 当摩擦力比较大的时候，片材与模具一接触就会黏结在一起。黏在一起的地方进一步牵伸是不可能的了，比如说用黏结剂层合就是一个典型的例子。如果没有摩擦力存在，比如说在模具表面涂层或者用PTFE 做成模具，被加工的材料就很容易在接触表面上滑动，这对于真空吸塑成型加工是不利的。当材料太容易滑动通过模具时，要想将塑料用这样的模具将其压到阴模的底部是不可能的，因为这样底部总是会太薄。因此在真空吸塑成型过程中，摩擦行为必须引起足够的重视。 影响模具侧面摩擦的因素有：真空吸塑成型模具所用的材料；模具与片材接触部分的温度；表面粗糙度。 影响成型片材摩擦性能的因素有：接触面上的片材的种类；表面处理和条件（是否加入防黏剂或脱模剂）；成型片材与模具表面接触时的温度。实际应用要点如下。 将模具表面轻微砂磨或用人工的方法使其稍微粗糙一些，与非常粗糙的表面或经过抛光的表面相比，这种表面可使成型材料较好的滑动，只是需要在阳模的拐角处抛光成镜面，以便加热的材料相对容易滑过。 模具温度在真空吸塑成型的时候起了非常重要的作用。片材在真空吸塑成型时，非常容易粘接到模具上，降低模具温度会使摩擦力降低。 对于具有明显黏结倾向的成型材料，如带有热封合层的片材和复合的成型材料，接触表面材料的成型温度比主体基材的低。但ABS / PMMA 双层材料不存在这样的问题，因为ABS 和PMMA 有相同的真空吸塑成型温度。而SB / PE 双层复合的片材，当PE 层与模具表面接触，在用辅助模（通常叫上模）进行预拉伸时就会出现问题。这种片材非常不适用于真空成型，因为SB 的热成型温度至少要160 ，而在这样的温度下，PE 和密封层都已经变黏，可能和模具黏结在一起。许多带有密封层的材料在真空吸塑成型的时候需要把热合层与温度较低的模具相接触，但这种方法使制品的设计受限。 不同情况下解决黏结问题的实际操作方法：在尽可能低的温度下加工真空吸塑成型用片材；在片材容易发黏的一侧少加热；如果材料发黏的一侧与模具接触，成型温度应尽可能低；如果材料发黏的一侧与进行预拉伸的模具相接触，就应该选用PTFE 的模具或者用PTFE 涂层的铝质模具；加人防黏剂（比如PET ）涂层热塑性材料时需要特别注意。需要注意的是，片材的滑动摩擦行为与是否有防黏剂涂层而产生很大不同。如果用于某种成型片材的模具的几何尺寸已经确定，那么接下来采用的片材也需要有相同的涂层。如果涂层不同的话，也可以改变模具参数来进行调节。为了将这种具有不同涂层的片材成型出让人满意的壁厚分部的制品，必须有一套不同的预拉伸的模具。 3成型片材的收缩 在真空吸塑成型中，收缩（shrinkage）是指在没有任何机械应力作用的受热条件下，热塑性片材或吸塑制件所发生的尺寸变化。在材料进行真空吸塑成型之前，建议对材料进行收缩测试。 精确测量并纪录一块200mmX200mm 的片材，用箭头标志出挤出方向并记录下切割方向。 将烘箱加热到片材真空吸塑成型的温度 将片材放进烘箱中，为了进行测量，需要在一块木板上覆盖上一层PTFE 薄膜（例如Telflon 或Hostaflon ) ，然后喷撒上滑石粉，再将片材放置其上，并再次喷上滑石粉，最后用PTFE 薄膜轻轻盖上，薄膜可以用图钉固定在木板边缘。 片材在烘箱中至少置留30min ，片材厚度每增加lmm ，置放的时间需要增加5min 。 片材从烘箱中移出并冷却。 冷却后测量片材尺寸，片材的收缩可由下式得到： 为了测量片材的各向异性，建议测定片材的纵向和横向的收缩率。如果新提供的成型片材出现诸如起褶、夹持处发生断裂、接触加热的连接处发生严重收缩等问题，就应该用新旧两种片材进行收缩率对比测试。两种片材因具有不同的收缩率，并且在真空吸塑成型时表现出不同的行为，故需要不同的加工参数。真空吸塑成型制品的收缩可以通过比较制品和相应模具的尺寸之间的差异来得到。热收缩包括了加工收缩（VS ）、后收缩（NS ）和总收缩（GS ) ，它们之间存在着差异。加工收缩可以由下式计算： 模具和制品尺寸应在相同条件下测定，如在真空吸塑成型后24h 在23 下进行测定。塑料制品加工后，在室温条件下，经过一段时间可以发现有后收缩。如果真空吸塑成型制品需要进一步加工，比如泡沫填充，那么准确知晓材料后收缩的值就是必要的，以便吸塑制品能够与另外的模具准确配合。总收缩值为： 总收缩值（GS ）=加工收缩值（VS ) 后收缩值（NS )未发泡的ABS / PVC 片材在真空吸塑成型后持续5 天都会发生后收缩，供应商和消费者都必须知道材料的收缩行为及其加工顺序，这是因为材料的费用和质量会随之发生波动。特别注意的问题是要确定冲模、修边模和真空吸塑成型生产线上的其他一些切割模具的尺寸。因为在真空吸塑成型后制品不会马上完成热收缩，在修边的时候，吸塑制品仍是温的，所用的切割工具的尺寸就必须精确测定，最好是切割模具的单个部件能够根据不同的材料分别进行调整。各种塑料的收缩值可（参见附件表1） 。这些只是参考值，它们还与加工条件有很大的关系。对于收缩值分布很宽的塑料，要得到正确的热收缩值，就应该在真空吸塑成型之前，要么询问材料的制造商，要么进行测试。精确的热收缩值只有通过在相似几何尺寸的真空吸塑成型模具上进行测试得到。对于尺寸公差要求很高的模塑制品，必须制造出原型的模具进行测试，并且各部位的收缩也必须确定。与收缩有关的最重要的影响因素：塑料种类，费用上的波动也必须考虑；冷却速率高，会减少加工收缩；脱模温度高比脱模温度低会产生更大的收缩；高牵伸在多数情况下就等于低收缩；成型片材的生产条件是用不同的挤出机造粒，或同一台挤出机具有不同的加工参数，生产的成型片材就有可能具有不同的收缩行为；阳模成型制品比阴模成型制品的收缩会更小；在相同条件下，用相同片材真空吸塑成型的吸塑制品，其收缩率波动的最大范围为10 。? 提示：需要进行收缩测定的制品的测定部位或测定方法本身都应该进行选择，以确定在进行测试的时候不会发生形变，并且制品公差小于收缩值的10是不可能达到的。 4成型片材的取向 收缩率测试也会得到成型材料和制品中有关大分子取向的信息。如果材料发生高度取向，比如在挤出方向，这将会产生不该有的皱褶（图3-5 ）。对于纵向和横向距离相等的多型腔模具，在挤出方向上的皱褶要比横向的明显很多（图3-5a ）。图3-5 成型材料a 单型腔模具的制件；b 多型腔模具的制发生取向而产生的皱褶 件 就真空吸塑成型而言，牵伸会产生另外一种大分子的取向。图3-6 是用高抗冲击聚苯乙烯真空吸塑成型成的制品，它在径向上就很容易撕裂成条。这些条本身在径向上强度非常高，这是因为在真空吸塑成型时产生高度取向，使与牵伸垂直的方向强度大大降低，故在与牵伸平行的方向易发生撕裂（见图3-7 ）。图3-6 高度取向的圆形杯子发生撕裂图3-7 方形容器在取向方向上的撕裂 请注意，塑料在其取向方向强度非常高（如绳，包装带），但在垂直方向上强度非常弱。 制品中发生取向通过以下方法证实：收缩率测试；从模塑制品中冲出一个圆片（图3-8a ) ，然后测定al和bl （图3-8b ) ，再将圆片放进炉子里加热。经过收缩后，得到尺寸a 2和b 2（图3-8c ) ，如果必要的话，可以得到收缩率。若a2 b2 ，则产生严重的取向。 注意：在研究取向的时候，建议对成型材料进行收缩测试，以使制品中存在的取向不能被忽略。5片材的静电荷 除了导电的成型材料，比如说掺人了抗静电剂、填充碳、电镀和镀膜材料而外，真空吸塑成型材料都会在下列过程中产生电荷：从卷筒上展开卷绕的材料；从叠放的材料中抽出；撕掉片材的保护薄膜；加热；冷却。 静电荷的副作用 较大的颗粒，比如说塑料的锯屑或锯粉会被带有静电的材料所吸引，会粘到材料的表面上。这种现象，特别是对于高质量的吸塑制品，将会产生次品，这可以通过如下方法来预防和减少：在另一个房间进行最后的机加工；对成型材料表面直接喷射离子化的空气；用导电的光滑的刷子清理成型材料。 如果不用抗静电的材料进行生产，吸塑制品在成型加工后会吸收灰尘。一种简单但很有效的方法是用含有洗涤液的水冲洗。 从根本上解决这个问题，必须做好防尘和防污染源的工作，实行无尘无污染化生产环境建设和管理。 图3-8 以杯子中发生取向的证明 a冲一个圆片；b 收缩前测定片材尺寸；c 收缩后测定片材尺寸 表3-8 聚氯乙烯片材在真空吸塑成型的最大拉伸比 成型方法 凸模成型 凹模成型 柱塞(上模)辅助成型 允许拉伸比 10.51.0表3-9 聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中模具设计参数 转角圆半径(r/mm)模型壁斜度 真空孔数（孔/） 真空孔径(mm)制品收缩率(%)凹模 凸模 一般 复杂面 一般 复杂面 0.5250.22500300040000.61.0约1.50.20.96片材加热时的行为 在加热热塑性塑料时，下列都是一些非常重要的影响因素：加热时间；膨胀量和凹陷量；成型温度下成型片材的强度；成型温度范围；成型片材厚度方向的温度梯度。 加热时间的影响加热的方式会影响加热的时间，真空吸塑成型各项参数设置相同时，真空吸塑成型片材的加热阶段主要取决于：塑料的种类（如PS 、HIPS 、PVC 、PP 等）及其颜色；片材的厚度。因为塑料是热的不良导体，加热时间的增长超出成型材料厚度的增长，如果在整个加热过程中，在材料的两个表面以材料所能承受的最大温度进行加热（但不破坏材料），所需要的加热时间就会最短。在实际加工中，人们先用能获得的最大热能进行加热，然后逐渐减少热量输人。作为加热强度和加热时间的函数，用这种方法处理的任何一种成型片材的厚度方向都会产生温度梯度。如果在加热后或者成型过程中，成型材料的温度低于最低成型温度，要么将不可能进行真空吸塑成型，要么真空吸塑成型制品的质量将会非常差。如果不破坏材料的话，其内部的温度是无法测量的。因此就需要大量的实际经验，以便正确设置最佳的加热参数，如热量单位消耗和加热时间、现代的真空吸塑成型机器、基本设置和加热参数都实现了电脑控制。注意：横截面上温差小的成型材料，如缓慢加热的片材，就更容易模塑成型，制得的制品具有更好的力学性能。将片材加热到破坏区所得到的模塑制品。其力学性能差，壁厚分布不均匀。厚度小于2.5mm 的片材可以单方向加热到所需要的时间；厚度超过2.5mm 时，片材应该两面同时加热。 增韧的聚苯乙烯（HIPS 或SB ）通常被当作参照物，也就是说如果HIPS 的加热时间已知的话，那么其他塑料的加热时间可以通过乘以一个“材料因子”（见表2-4 ）而大致计算出来。 膨胀量和凹陷量在真空吸塑成型机器上加热热塑性塑料，为了测定其凹陷量，必须知道塑料的线性热膨胀系数l（见表2-4 ) ，塑料的热膨胀量基本上是线性的，可以通过线性热膨胀系数l计算得到： 加热产生的线性膨胀量 式中l 产生的热膨胀量，mm l1 材料在温度T1 下的长度或尺寸，mm ;? 线性膨胀系数； T1 初始温度，通常为温度； T2 加热结束时的温度。 上式仅适用于真空吸塑成型过程中的操作温度和低温情况。 连续操作温度范围内产生的膨胀举例：ABS 材料， 线性膨胀量 收缩量 可以按下式简单计算： 收缩量 式中 收缩量，mm bl 机器加持框内的片材宽度或者是输送片材的宽度； b 温差为T2 - T1 时片材产生的线性膨胀，按上式的l 计算得到。 注意：按上式计算收缩量时，没有考虑成型材料的内应力。 例：线性膨胀量 故, 收缩量 当在真空吸塑成型机器上加热热塑性材料，材料加热到成型温度以上时，将会产生下列情况。 热塑性塑料片材膨胀，直到软化温度。 当超过软化温度（玻璃化转变温度），冻结的应力将会释放；高度取向的片材，如OPS 或LDPE ，在模框内及在达到软化点时主链伸展；另外一些材料，比如PP 或PVC ，继续膨胀直到它们达到成型温度。 当用接触平板加热时，膨胀会使接触的压力发生改变，在成型片材表面会产生黏结波浪（adhesion strechs ）。 当进行辐射加热时，会产生两个问题。 a 若片材未支撑发生凹陷，由自身重量产生的膨胀必须与热膨胀量相加。辐射加热可能会产生加热不足，或片材受热破坏。生产薄的PP 材料时，在真空吸塑成型机上加热时，必须采用冻结应力的方法，否则，片材不发生熔塌是十分困难的。 b 在成型材料用空气支撑以防止下垂凹陷的地方，为了保持其水平，会产生皱褶，若在凸起和凹陷部分存在明显的温差，将对模塑制品的质量产生负面影响。 对于产生严重凹陷的成型材料，对其进行实际凹陷量的计算是不可能的。表3-10 聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中对温度要求 片材加热温度 模具温度 辅助柱塞温度 脱模温度 130140 4146 60149 50 就热膨胀和凹陷而言，操作人员应该知道以下内容。 凹陷是塑料材料种类与成型温度有关的函数，对于几乎所有的片材而言，都会有不同程度的凹陷；当订货的时候，如果有必要，需要询问相关内容。 就聚丙烯而言，其与10% PE 的共混物或填充的PP 片材，都几乎不会产生凹陷，并且高收缩的片材在加热的时候就会表现出较少的凹陷。 带有空气支撑的片材的加热工艺中，PP 片材要适当有一点凹陷，以便尽可能容纳膨胀起皱；如果加热的片材不能在加热期间或之后由空气支撑，除了线性膨胀而外，凹陷成为塑料材料的操作因素，凹陷与材料在成型温度下的强度有关，也与片材在生产过程中引入的内应力有关。 成型温度范围 成型温度范围决定于以下几方面。 在保证足够精度的情况下，材料能被模塑成型的最低温度。 最高温度是指材料不发生热损伤时的温度。热损伤可能由表面燃烧、颜色改变、过亮、气泡、表面裂开，或材料不能再加工（通过机器时表面不再光滑）。 HIPS 片材有80K 宽的成型温度范围：加压成型时的成型温度120150( 200) ；真空成型时的成型温度165 ( 140）190 ( 200 ）。 OPS材料仅有10K的成型温度范围；加压和真空吸塑成型的成型温度110115（120）。OPS片材通常在实际生产中纯真空吸塑成型是很难控制好成型温度的，通常利用空压成型设备。 附件表1列举出供参考的成型温度。 真空吸塑成型片材加热的主要目的是使整个成型表面受热均匀。对于辐射加热而言，值得注意的是，在加热区的模框和模芯也要起到良好的作用。7成型片材的牵伸 每一种热塑性塑料在一定温度范围内，都会发生很大的牵伸，在最佳成型温度范围内牵伸只需要很小的力。如果真空吸塑成型机器不能提供必要的成型力，就需要对成型片材进一步加热，以便制品获得所要求的尺寸精度。这相当于片材没有在最佳的拉伸性范围内模塑成型。如果在实际加工中精度要求高，并且需要高牵伸率，成型片材就需要更高的温度，比如说用阳模真空成型冰箱内胆，其边缘部分的半径要小于6mm ，或者用阴模压力成型底部半径小于1.5mm 的制品就是这样。设计要求越高，就会偏离其最佳拉伸性越远，这会使壁厚分布不均匀，吸塑制品的侧壁上呈现薄斑。当成型非常尖锐的部件，用某些成型材料在进行真空吸塑成型的时候就会变得不稳定。对成型材料厚度上要求非常小的尺寸公差非常容易产生次品。工艺支撑设计十分有意义，但设计者经常没有对其产生足够的重视。如果在未成型的片材上划有格子，在真空吸塑成型后，就可以对牵伸进行评价（见图3-9 ）。 8片材对制品细节的清晰度的影响 制品细节的清晰度被理解为成型模具的轮廓被模塑复型的精