【正文】 6．片材加熱時(shí)的行為 在加熱熱塑性塑料時(shí)，下列都是一些非常重要的影響因素：加熱時(shí)間；膨脹量和凹陷量；成型溫度下成型片材的強(qiáng)度；成型溫度范圍；成型片材厚度方向的溫度梯度。這種現(xiàn)象，特別是對(duì)于高質(zhì)量的吸塑制品，將會(huì)產(chǎn)生次品，這可以通過如下方法來預(yù)防和減少：在另一個(gè)房間進(jìn)行最后的機(jī)加工；對(duì)成型材料表面直接噴射離子化的空氣；用導(dǎo)電的光滑的刷子清理成型材料。若a2 b2 ，則產(chǎn)生嚴(yán)重的取向。這些條本身在徑向上強(qiáng)度非常高，這是因?yàn)樵谡婵瘴艹尚蜁r(shí)產(chǎn)生高度取向，使與牽伸垂直的方向強(qiáng)度大大降低，故在與牽伸平行的方向易發(fā)生撕裂（見圖37 ）。如果材料發(fā)生高度取向，比如在擠出方向，這將會(huì)產(chǎn)生不該有的皺褶（圖35 ）。對(duì)于尺寸公差要求很高的模塑制品，必須制造出原型的模具進(jìn)行測(cè)試，并且各部位的收縮也必須確定。 各種塑料的收縮值可（參見附件表1） 。如果真空吸塑成型制品需要進(jìn)一步加工，比如泡沫填充，那么準(zhǔn)確知曉材料后收縮的值就是必要的，以便吸塑制品能夠與另外的模具準(zhǔn)確配合。真空吸塑成型制品的收縮可以通過比較制品和相應(yīng)模具的尺寸之間的差異來得到。 ⑤ 片材從烘箱中移出并冷卻。在材料進(jìn)行真空吸塑成型之前，建議對(duì)材料進(jìn)行收縮測(cè)試。如果用于某種成型片材的模具的幾何尺寸已經(jīng)確定，那么接下來采用的片材也需要有相同的涂層。這種片材非常不適用于真空成型，因?yàn)镾B 的熱成型溫度至少要160℃ ，而在這樣的溫度下，PE 和密封層都已經(jīng)變黏，可能和模具黏結(jié)在一起。片材在真空吸塑成型時(shí)，非常容易粘接到模具上，降低模具溫度會(huì)使摩擦力降低。 影響成型片材摩擦性能的因素有：接觸面上的片材的種類；表面處理和條件（是否加入防黏劑或脫模劑）；成型片材與模具表面接觸時(shí)的溫度 。如果沒有摩擦力存在，比如說在模具表面涂層或者用PTFE 做成模具，被加工的材料就很容易在接觸表面上滑動(dòng)，這對(duì)于真空吸塑成型加工是不利的。 2．成型中片材的摩擦行為 在真空吸塑成型過程中，當(dāng)在片材和真空吸塑成型的模具之間存在著滑動(dòng)時(shí)，就需要考慮片材的摩擦行為。干燥可以在空氣循環(huán)干燥爐中進(jìn)行，片材必須垂直放置，兩者之間留有空隙，以便熱空氣可以穿過板的兩側(cè)自由循環(huán)。當(dāng)受潮的材料在真空吸塑成型過程中被加熱時(shí)，就會(huì)在制品的表面產(chǎn)生氣泡，故吸濕材料必須在干燥的條件下進(jìn)行加工，要么把密封包裝打開后直接使用，要么干燥后立即進(jìn)行加工。在這個(gè)過程中，水分可能被塑料吸收，主要集中在其表面。成型后，制品在60℃ 下在另一個(gè)模具中冷卻。）＜20 真空吸塑成型溫度為130～135℃ ，加熱時(shí)間應(yīng)盡可能短，盡量少發(fā)生結(jié)晶，使材料具有理想的可變形性。15以內(nèi)177。作為一種熱成型材料，CPET 是完全無定形的，但在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下仍具有快速結(jié)晶的特性。如果用較高的溫度成型，無定形熱塑性塑料的形狀改變也會(huì)減小。只要再次加熱（如高溫消毒），杯子開始形變，這是因?yàn)榻Y(jié)晶區(qū)的應(yīng)力要想恢復(fù)到它最初的形狀。當(dāng)結(jié)晶度較低時(shí)，材料在溫度低于結(jié)晶熔融區(qū)時(shí)就能進(jìn)行真空吸塑成型，結(jié)晶程度高時(shí)，就需要更高一些的成型溫度。 當(dāng)加熱熱塑性成型材料時(shí)，無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料會(huì)產(chǎn)生如下的差異。無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料有一個(gè)最高的工作溫度范圍，后面將會(huì)介紹。mm)氧氮透過率，mL/（m2 3～4成型溫度區(qū)；11～12無定形部分的軟化區(qū)（Tg）。在冷卻過程中，晶體會(huì)再次形成。部分結(jié)晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域，稱之為結(jié)晶區(qū)。大分子完全無序排列（如圖31a ) ，我們稱之為無定形熱塑性塑料。既在其受熱軟化溫度，容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度范圍較寬；不能只在較小的某一特定溫度范圍內(nèi)成型，溫度偏高或偏低時(shí)，成型容易撕裂、熔塌等現(xiàn)象。有些可以拉伸15％～20％，而有些甚至可以拉伸至500％～600％。 用于成型加工的無論單層或多層復(fù)合片材，都必須具備以下性能： 一、塑性記憶，即當(dāng)拉伸軟化的片材時(shí)，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。與模具水平面相接的模塑件的成型表面，在脫模成為三維尺寸的制品時(shí)，往往會(huì)發(fā)生變形，如發(fā)生扭曲或者翹曲。 1．收縮 在冷卻階段成型模具和施加真空，避免模塑件的尺寸發(fā)生變化，然而一旦脫模，制件就會(huì)發(fā)生尺寸變化，且隨時(shí)間的增大變化就越大。s1 = = 由于成型制件的壁厚的波動(dòng)不均一，～ s2act = s2177。s1 式中 Vl ― 不含夾持邊緣的材料體積； V2 ― 熱成型制件的體積； F1 ― 不含夾持邊緣的材料面積； F2 ― 制件表面積； s1 ― 原材料厚度； s2 ― 制件壁厚。對(duì)于這種計(jì)算，必須假定材料的體積在整個(gè)成型的過程中保持不變。；采用單陽(yáng)模成型時(shí)拉伸比可以適當(dāng)增大，如果采取柱塞協(xié)助成型，牽伸比可以更大些。寬度B 方向的牽伸比 = 卷尺測(cè)量尺寸／寬度B 圖214 成型比 a 和b 不同幾何體的成型比H ：B 。成型比可根據(jù)圖214 得到。脫模斜度越大，脫模越快，成型周期越短，而且在脫模的過程中制品變形的可能性小。 九、脫模斜度 對(duì)于陽(yáng)模成型，制品會(huì)收縮而緊貼在模具上，而對(duì)于單腔陰模成型，制品收縮后可以脫離模具表面。我們利用以下著個(gè)案例來分析： 例：計(jì)算成型矩形盒(如圖212)高200mm ，模具底面積（430x950) mm2，制品在模具底平面四周延伸10mm邊位剪切（即產(chǎn)品尺寸440x960mm2），若用料片坯面積（610x1200) mm2 ，夾持邊緣四邊各20mm，求此種情況時(shí)的廢料比。 圖211 成型面積和切人面積 a 對(duì)于陽(yáng)模成型，成型面積等于切人面積； b 在陽(yáng)模成型中由于附加的保護(hù)物的作用而使切人面積減?。? c 在陰模成型中規(guī)定的加工切人面積 L 切人面積就是指在成型過程中發(fā)生牽伸的區(qū)域的面積。時(shí)，當(dāng)使用高質(zhì)量的真空泵時(shí)， ( 0 . 98bar ）。這些區(qū)域其有效接觸壓力等于成型壓力和成型材料成型時(shí)產(chǎn)生的反向壓力之差（圖29）。???? 模具在預(yù)牽伸的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的接觸壓力（圖29a ）。 尤其對(duì)于脫模斜度小的或有凹模的模具，同時(shí)使用脫模機(jī)構(gòu)頂撞或震蕩脫模。對(duì)于非金屬模具，如木材、石膏、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、環(huán)氧樹脂等模具，因無法用水冷，可改用風(fēng)冷，并可另加水霧來冷卻真空吸塑成型制件的外表面。也可以用大型的螺旋式空氣壓縮機(jī)整廠供給。 真空泵的轉(zhuǎn)動(dòng)功率由成型設(shè)備的大小和成型速度決定，較大或成型速度較快的設(shè)備常用大至2~4KW的。 3．真空設(shè)備 真空系統(tǒng)由真空泵、儲(chǔ)氣罐、閥門、管路以及真空表等組成，在真空成型中常采用單獨(dú)機(jī)型真空泵，~ Mpa（520mmHg）以上。 夾緊裝置最好采用自動(dòng)控制，以期動(dòng)作迅速，可有助于提高制件質(zhì)量和效率。各種類型單工位成型機(jī)上框架的下部直接固定在成型室上。 夾緊裝置可分為兩類：一類是框架式，另一類是分瓣式。 但是，對(duì)于每一種情況之中的不利影響都可以通過采用適當(dāng)?shù)募庸し椒▉斫档?。圖 26a 陽(yáng)模成型（簡(jiǎn)圖）和b 陰模成型（簡(jiǎn)圖） 1厚部位；2薄部位；3成品的內(nèi)尺寸；4外尺寸 對(duì)于陽(yáng)模成型，制件的內(nèi)尺寸是很精確的，因?yàn)樗桥c真空吸塑成型工具相接的一面。 真空陰模成型法生產(chǎn)的制品與模腔壁貼合的一面質(zhì)量較高，結(jié)構(gòu)上也比較鮮明細(xì)致，壁厚的最大部位在模腔底部，最薄部位在模腔側(cè)面與底面的交界處，而且隨模腔深度的增大制品底部轉(zhuǎn)角處的壁就變得更薄。壁厚的最大部位在陽(yáng)模的頂部，而最薄部位在陽(yáng)模側(cè)面與底面的交界區(qū)，該部位也是最后成型的部位，制品側(cè)面常會(huì)出現(xiàn)牽伸和冷卻的條紋，造成條紋的原因在于片材各部分貼合模面的時(shí)候有先后之分。根據(jù)成型材料與成型模具的接觸面的不同，成型過程可分為陽(yáng)模和陰模成型。 在運(yùn)用此法進(jìn)行加工時(shí)，操作員必須有熟練的技巧，調(diào)節(jié)好真空度，以得到符合設(shè)計(jì)要求的輪廓和尺寸一致的產(chǎn)品。由于自由真空成型法中制件不接觸任何模具表面，制件表面光澤度高，不帶任何瑕疵。將塑料片材裁成一定尺寸加熱軟化，借助片材兩面的氣壓差或機(jī)械壓力，使其變形后覆貼在特定的模具輪廓面上，經(jīng)過冷卻定型，并切邊修整。采用真空吸塑成型法不僅很難得到不同制件間構(gòu)型或尺寸的一致性，同一制件各部位壁厚的均勻性也很難保證，另外，真空吸塑成型過程中模具的某些細(xì)節(jié)并不能完全反映到制品中。真空吸塑成型制品深度受到一定限制。 真空吸塑成型制品具有價(jià)格低廉、生產(chǎn)效率高、形狀及色彩選配自由、耐腐蝕、重量輕和對(duì)電的絕緣性能等優(yōu)點(diǎn)，在文具、玩具、日常用品、五金交電、電子產(chǎn)品、食品、化妝品等產(chǎn)品的包裝，現(xiàn)已發(fā)展到廣告牌、汽車、工業(yè)配件、建材、安全帽、洗衣機(jī)和冰柜內(nèi)襯、周轉(zhuǎn)箱及農(nóng)業(yè)用品等產(chǎn)品的應(yīng)用。如今，邊角料通過破碎后與原生材料混合來進(jìn)行回收利用已經(jīng)形成了一種工藝。它采用模塑成型，適合塑料包裝各領(lǐng)域。 在真空吸塑成型時(shí)需要對(duì)片材進(jìn)行切割，這將會(huì)產(chǎn)生邊角料?！?5mm ，對(duì)于發(fā)泡材料，厚度可達(dá)到 60mm 。成型復(fù)合片材、發(fā)泡片材和印刷片材的制品，以適當(dāng)改變模具來代替變化真空吸塑成型機(jī)械。 一、真空吸塑成型的優(yōu)缺點(diǎn) 判斷任何一種加工生產(chǎn)工藝過程是否成功，要與另外一種加工方法相比，用該種方法生產(chǎn)的制品的成本是否合適；或者是這兩種方法生產(chǎn)的制品成本相同，但用這種方法生產(chǎn)的制品質(zhì)量得到改進(jìn)。植絨 粘接 將制品冷卻到其不發(fā)生尺寸變化的冷卻溫度 全流水線生產(chǎn)的成型系統(tǒng)工程。這種技術(shù)迅速發(fā)展的原因是真空吸塑成型工藝及設(shè)備的不斷創(chuàng)新，以及具有成型性能的新片材的開發(fā)；同時(shí)也是由包裝工業(yè)的發(fā)展及真空吸塑成型包裝本身的特點(diǎn)所決定的。近20年來，它已發(fā)展成為加工包裝材料的最重要的方法之一。在國(guó)外，真空吸塑成型是一種老的成型工藝，由于不斷的開發(fā)和變化，目前已高度自動(dòng)化、機(jī)械化，并做到了無任何廢邊料產(chǎn)生，100%的原輔材料變成制品。吸塑成型時(shí)通常用的成型模具 熔接 金屬噴鍍 “熱成型”（Thermo forming）是各種熱塑性成型（包含真空和壓力，或混合成型）的總稱。真空吸塑成型主要的優(yōu)點(diǎn)是它的工程經(jīng)濟(jì)性。 真空吸塑成型可生產(chǎn)的最小制件是藥片的包裝材料或手表用的電池，也可以生產(chǎn)非常大的制品，比如3～5m長(zhǎng)的花園水池。因此，與注射成型相比，真空吸塑成型的原料會(huì)增加額外的成本。 在塑料加工領(lǐng)域，真空吸塑成型被認(rèn)為是一種具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募庸し椒ā? 近年來，在真空吸塑成型過程中產(chǎn)生的邊角料的循環(huán)利用已日趨重要。要使循環(huán)利用得到突破，必須在加工過程的生態(tài)性和節(jié)約性上下功夫。 制件的成型精度較差，相對(duì)誤差一般在1%以上。利用熱塑性塑料片材，制造開口殼體制品的一種方法。 圖21 基本原理示意圖 二、無模成型 真空無模成型過程如圖22所示，將片材加熱到所需溫度后，置于夾持環(huán)上，用壓環(huán)壓緊，打開真空泵閥門抽真空，通過光電管控制真空閥調(diào)節(jié)真空度，直到片材達(dá)到所需的成型深度為止。另外，成型過程中，隨著拉伸程度的增大，最大變形區(qū)（即片材中心）的厚度不斷減小，因此實(shí)際生產(chǎn)中拉伸比（H/D）一般應(yīng)小于75%。而成型制件的未接觸面的輪廓和尺寸就只有取決于材料的厚度。 制品的主要特點(diǎn)是：與真空陰模成型法一樣，模腔壁貼合的一面質(zhì)量較高，結(jié)構(gòu)上也比較鮮明細(xì)致。 圖24 陽(yáng)模成型 （圖25）所示。相反，對(duì)于陰模成型，制品的外尺寸是很精確的，因?yàn)槠渫獠颗c真空吸塑成型模具相接觸如（圖26）。圖27 陽(yáng)模制件中的缺陷及其典型特征（簡(jiǎn)圖） 1冷卻痕跡；2皺褶；3薄部位；4厚部位 對(duì)于陰模制件我們必須注意其（圖28) ：厚的邊緣；均勻的邊緣厚度；薄的角隅；單陰模有很好的脫模性；陰模模具通常比陽(yáng)模價(jià)格高。有的是整個(gè)成型機(jī)配一套夾緊框架?？蚣艽蜷_時(shí)，下框架一般保持固定狀態(tài)。連續(xù)拉片成型機(jī)的夾緊是兩邊拉鏈與前后閘的共同作用。常用的加熱器有電加熱器、晶體輻射器和紅外線加熱器。真空管路上，必須裝有適當(dāng)?shù)拈y門，以控制真空窄容量。~,各種真空吸塑成型機(jī)廣泛采用活塞式空氣壓縮機(jī)。理想的情況是制件與模具接觸的內(nèi)表面和外表面都冷卻，而且最好采用內(nèi)裝冷卻盤管的模具。 6．脫模設(shè)備 脫模是將制品移出模外，通常無論是凹模還是凸模，多數(shù)場(chǎng)合是由于制品冷卻收縮而貼緊模具，所以通過真空吸引孔或向相反方向吹風(fēng)使之脫模。 五、有效成型壓力 除了成型溫度、模具溫度和牽伸作用的影響外，真空吸塑成型制件的成型精度還主要依賴于熱制件與模具之間的有效接觸壓力。對(duì)于其他的區(qū)域，成型材料在預(yù)成型之后未與模具相接觸，有的甚至阻礙牽伸。???? 在海拔高度為。 圖210 成型機(jī)器的海拔高度對(duì)真空成型中的空氣壓力的影響 六、成型面積、切入面積、夾持邊緣 夾持框表面內(nèi)部寬度大小范圍區(qū)域的面積被稱為成型面積（圖211）。 對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的意義：若制件的夾持邊緣在脫模后立即就被切斷，那么它就不必進(jìn)行加熱；若夾持邊緣留在制件上（無修邊成型過程），夾持邊就必須加熱到材料的Tg以上。成型制品四周的切邊余量是沒有精確數(shù)據(jù)的，因?yàn)樗鼤?huì)由拉伸情況影響。具體的設(shè)計(jì)將在模具設(shè)計(jì)章節(jié)詳細(xì)介紹。脫模斜度應(yīng)該取得盡可能大。成型比并不能準(zhǔn)確反映出牽伸比。 牽伸比S = F2/F1 式中F1― 不含夾持邊的最初成型材料面積； F2― 制品的模塑面