【正文】 圖35 成型材料a 單型腔模具的制件；b 多型腔模具的制發(fā)生取向而產(chǎn)生的皺褶 件 就真空吸塑成型而言，牽伸會產(chǎn)生另外一種大分子的取向。如果材料發(fā)生高度取向，比如在擠出方向，這將會產(chǎn)生不該有的皺褶（圖35 ）。???? 提示：需要進(jìn)行收縮測定的制品的測定部位或測定方法本身都應(yīng)該進(jìn)行選擇，以確定在進(jìn)行測試的時候不會發(fā)生形變，并且制品公差小于收縮值的10％是不可能達(dá)到的。對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)行測試，并且各部位的收縮也必須確定。對于收縮值分布很寬的塑料，要得到正確的熱收縮值，就應(yīng)該在真空吸塑成型之前，要么詢問材料的制造商，要么進(jìn)行測試。 各種塑料的收縮值可（參見附件表1） 。特別注意的問題是要確定沖模、修邊模和真空吸塑成型生產(chǎn)線上的其他一些切割模具的尺寸。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。加工收縮可以由下式計(jì)算： 模具和制品尺寸應(yīng)在相同條件下測定，如在真空吸塑成型后24h 在23 ℃ 下進(jìn)行測定。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。如果新提供的成型片材出現(xiàn)諸如起褶、夾持處發(fā)生斷裂、接觸加熱的連接處發(fā)生嚴(yán)重收縮等問題，就應(yīng)該用新舊兩種片材進(jìn)行收縮率對比測試。 ⑤ 片材從烘箱中移出并冷卻。 ② 將烘箱加熱到片材真空吸塑成型的溫度③ 將片材放進(jìn)烘箱中，為了進(jìn)行測量，需要在一塊木板上覆蓋上一層PTFE 薄膜（例如Telflon 或Hostaflon ) ，然后噴撒上滑石粉，再將片材放置其上，并再次噴上滑石粉，最后用PTFE 薄膜輕輕蓋上，薄膜可以用圖釘固定在木板邊緣。在材料進(jìn)行真空吸塑成型之前，建議對材料進(jìn)行收縮測試。為了將這種具有不同涂層的片材成型出讓人滿意的壁厚分部的制品，必須有一套不同的預(yù)拉伸的模具。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。 不同情況下解決黏結(jié)問題的實(shí)際操作方法：在盡可能低的溫度下加工真空吸塑成型用片材；在片材容易發(fā)黏的一側(cè)少加熱；如果材料發(fā)黏的一側(cè)與模具接觸，成型溫度應(yīng)盡可能低；如果材料發(fā)黏的一側(cè)與進(jìn)行預(yù)拉伸的模具相接觸，就應(yīng)該選用PTFE 的模具或者用PTFE 涂層的鋁質(zhì)模具；加人防黏劑（比如PET ）涂層熱塑性材料時需要特別注意。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。但ABS / PMMA 雙層材料不存在這樣的問題，因?yàn)锳BS 和PMMA 有相同的真空吸塑成型溫度。片材在真空吸塑成型時，非常容易粘接到模具上，降低模具溫度會使摩擦力降低。 ① 將模具表面輕微砂磨或用人工的方法使其稍微粗糙一些，與非常粗糙的表面或經(jīng)過拋光的表面相比，這種表面可使成型材料較好的滑動，只是需要在陽模的拐角處拋光成鏡面，以便加熱的材料相對容易滑過。 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的溫度 。因此在真空吸塑成型過程中，摩擦行為必須引起足夠的重視。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，這對于真空吸塑成型加工是不利的。 當(dāng)摩擦力比較大的時候，片材與模具一接觸就會黏結(jié)在一起。 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時，就需要考慮片材的摩擦行為。受潮的成卷的卷材進(jìn)行干燥需要花上幾天的時間。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)。根據(jù)材料的不同等級，PC ～5h ，但ABS 材料可以開口存放2～3 天。當(dāng)受潮的材料在真空吸塑成型過程中被加熱時，就會在制品的表面產(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。吸濕性的成型材料通常都是密封包裝，只有在加工的時候才打開。在這個過程中，水分可能被塑料吸收，主要集中在其表面。比如用CPET 做成的容器，結(jié)晶度也僅僅只有25％～30％。成型后，制品在60℃ 下在另一個模具中冷卻。真空吸塑成型模具必須加熱到170℃ 。）＜20 真空吸塑成型溫度為130～135℃ ，加熱時間應(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。7以內(nèi)透濕度（g/㎡15以內(nèi)177。CPET 晶體的熔程是在255～258℃ 之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在78～85℃ ，故下列條件可用于CPET 的真空吸塑成型。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。???? 在加熱和成型時易于結(jié)晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。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減小。從以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進(jìn)行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度。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。 圖33 是以部分結(jié)晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同的真空吸塑成型溫度對制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。當(dāng)結(jié)晶度較低時，材料在溫度低于結(jié)晶熔融區(qū)時就能進(jìn)行真空吸塑成型，結(jié)晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關(guān)，真空成型時所需要的溫度就比壓力成型時所需要的溫度要高。 當(dāng)加熱熱塑性成型材料時，無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料會產(chǎn)生如下的差異。材料在最高工作溫度時，還必須有足夠的剛性。無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度范圍，后面將會介紹。MPa）120 透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的，比如說進(jìn)行了著色和改性的無定形塑料就是如此。mm)氧氮透過率，mL/（m2 14～15成型溫度區(qū)；E彈性模量，σ強(qiáng)度；ε熱變形率 表34 APET片材的技術(shù)指標(biāo)指 標(biāo) 項(xiàng) 目指標(biāo)密度，g/cm3~機(jī)械性拉伸強(qiáng)度，MPa斷裂伸長率，%58280光學(xué)性透明度，%霧度，%≥90≤熱特性適用溫度，oC成型溫度，oC40~7575~85透氣性水分透過率，g/(cm2 3～4成型溫度區(qū)；11～12無定形部分的軟化區(qū)（Tg）。圖32 說明了無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料與溫度相關(guān)的行為，表31 為重要的無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料。在冷卻過程中，晶體會再次形成。部分結(jié)晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點(diǎn)Tm 之間。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)。圖31 熱塑性塑料結(jié)構(gòu)示意a 無定形的；b 部分結(jié)晶的 無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料的區(qū)別???? 無定形熱塑性塑料由于其不對稱結(jié)構(gòu)或大側(cè)基，是不結(jié)晶的，在不進(jìn)行改性和著色的情況下均是透明的。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。 一、熱塑性塑料化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) 熱塑性塑料是由分子鏈長度達(dá)到103mm 的大分子（聚合物）組成的。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，成型容易撕裂、熔塌等現(xiàn)象。反之，如果需要太大的壓力才能成型，而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限，對某些細(xì)微的花紋就很難顯示出來。有些可以拉伸15％～20％，而有些甚至可以拉伸至500％～600％。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響。 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，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。十三、痕跡、冷卻痕跡、條紋、皺褶 痕跡（圖218）、冷卻痕跡（圖219）、條紋和開裂（圖220）都是制品中常見的缺陷，但是可以通過相應(yīng)的措施來避免，將在后面的章節(jié)里詳盡講解。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，往往會發(fā)生變形，如發(fā)生扭曲或者翹曲。 影響收縮情況的還與成型模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，在成型過程中陽模比陰模收縮小，如圖217： 圖217 左為陽模成型和右為陰模成型的制品縮水情況 2．變形 變形就是制品的形狀偏離原先形狀的設(shè)計(jì)。 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，制件就會發(fā)生尺寸變化，且隨時間的增大變化就越大。 ≈ ～② 若制件壁厚指定，所需材料的厚度確定根據(jù)圖321中所示的制件的平均厚度為s2 = 2mm,那么所需原材料的厚度應(yīng)該是多少？ 如下是材料厚度的計(jì)算結(jié)果： s1 = F1/F2s1 = = 由于成型制件的壁厚的波動不均一，～ s2act = s2177。 B = 510400mm2F2 = L 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。s1 = F2對于這種計(jì)算，必須假定材料的體積在整個成型的過程中保持不變。由于制件的設(shè)計(jì)壁厚和最終成型壁厚的不規(guī)則分布，最終的計(jì)算結(jié)果要考慮177。；采用單陽模成型時拉伸比可以適當(dāng)增大，如果采取柱塞協(xié)助成型，牽伸比可以更大些。 成型時，造成制品厚薄不均的主要原因是片材各部分所受的拉伸情況不同，一般來說，陽模成型時，易造成頂部過厚，兩側(cè)逐漸變薄；陰模成型時，口徑部位過厚兩側(cè)延至底部變薄，特別側(cè)面與底部的轉(zhuǎn)角部位最薄。寬度B 方向的牽伸比 = 卷尺測量尺寸／寬度B 圖214 成型比 a 和b 不同幾何體的成型比H ：B 。 B ，當(dāng)L B （長方形模制品） 成型比：H ：B （長方形）或H ：D （圓形模制品） 牽伸比是指模件修邊前的表面（不含夾持邊），與成型面積之比，其結(jié)果根據(jù)圖215。成型比可根據(jù)圖214 得到。 圖213 脫模斜度 a單陽模； b 單陰模 十、成型比和牽引比 成型比（圖214）是指制品的最大抽拔深度H 與成型面B 之比，或與成型面直徑D 之比。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。在脫模方向上，模具側(cè)面的傾角被稱為脫模斜度（見圖213）。 九、脫模斜度 對于陽模成型，制品會收縮而緊貼在模具上，而對于單腔陰模成型，制品收縮后可以脫離模具表面。 注：裁邊面積—制品的剪口面積 根據(jù)此公式計(jì)算： 成型/型腔面積= [(61020x2)(120020x2)]/{(430x950+430x200x2+950x200x2)+ [(61020x2)(120020x2) 430x950]} = 66120/1174720 = 廢料面積= [(61020x2)(120020x2)440x960]+[610x1200(61020x2)(120020x2)]= mm2 廢料比率 = (610x1200) = ％ 八、排氣面、排氣孔、排氣槽、槽口 在真空吸塑成型加工過程中，為了除去塑料材料與模具之間所存留的氣體，模具必須是能排氣的或有足夠的排氣孔或排氣槽；這可以使空氣通過抽氣裝置（或轉(zhuǎn)移）快速的除去。我們利用以下著個案例來分析： 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，求此種情況時的廢料比。 B1切人面積；?夾持邊緣； E陽模成型中牽伸起始處（壁厚發(fā)生變化） 圖212 矩形盒用料制品簡圖（右邊為裁邊后的成品圖） AB模具底面，C高度，L1和L2模具延伸到片坯邊緣的長度，D夾持邊緣 七、廢料（邊料）面積和廢料比率 掌握廢料分寸，對成本核算有著重要意義。 圖211 成型面積和切人面積 a 對于陽模成型，成型面積等于切人面積； b 在陽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 ???? 應(yīng)用如下：成型材料未受熱的區(qū)域（如未受熱的夾持邊緣）不收縮，而成型的部分則在成型后收縮；但是不同收縮的區(qū)域會造成模塑物的變形。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。因此，即使使用最好的真空泵，隨海拔高度的增大，成型壓力也會不斷降低（圖210）。時，當(dāng)使用高質(zhì)量的真空泵時， ( 0 . 98bar ）。???? 對于真空成型，成型壓力較低，且主要取決于的大氣壓力。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產(chǎn)生的反向壓力之差（圖29）。這也就是說接觸處的有效壓力是牽伸產(chǎn)生的接觸壓力和由真空或柱塞的機(jī)械壓力產(chǎn)生的成型壓力之和。???? 模具在預(yù)牽伸的過程中會產(chǎn)生一定的接觸壓力（圖29a ）?？刂品绞接惺謩?、電氣機(jī)械自動控制、電腦控制等，具體選用要根據(jù)最初投資人工費(fèi)、技術(shù)要求、原料費(fèi)用、生產(chǎn)和維修設(shè)備費(fèi)用等因素綜合