吸塑成型工藝學(xué)

吸塑成型工藝學(xué)第一章緒論

真空吸塑成型工藝的起步與進(jìn)展真空吸塑成型工藝,早在２0世紀(jì)初已為人所知，但應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是2０世紀(jì)4０年月以后的事，而在６0年月才有較大的進(jìn)展。近２０年來,它已進(jìn)展成為加工包裝材料的最重要的方法之一。這種技術(shù)快速進(jìn)展的緣由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)的進(jìn)展及真空吸塑成型包裝本身的特點(diǎn)所打算的。?真空吸塑成型是塑料包裝容器最常用的成型方法之一。它是一種以熱塑性塑料片材為成型對(duì)象的二次成型技術(shù)。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。全流水線生產(chǎn)的成型系統(tǒng)工程。

?真空吸塑成型在下列條件中存在差別：?·加熱成型材料至高彈態(tài)所需要的再成型溫度?·吸塑成型時(shí)通常用的成型模具?·將制品冷卻到其不發(fā)生尺寸變化的冷卻溫度?·尺寸穩(wěn)定后制件脫模??在大多數(shù)狀況下,吸塑成型的后處理也是必需的,比如:?·修邊?·熔接

·粘接?·熱封?·涂層?·金屬噴鍍?·植絨

·印刷?

真空吸塑成型如今已經(jīng)成為加工領(lǐng)域內(nèi)大家普遍接受的一個(gè)術(shù)語:“真空成型”(ｖacuｕmfｏrｍinｇ)。而“壓力成型”（ｐressurefoｒmiｎｇ)是指一些特殊的利用空氣壓力加工過程的工藝。“熱成型”(Ｔhｅrｍｏformｉng）是各種熱塑性成型(包含真空和壓力,或混合成型)的總稱。

?一、真空吸塑成型的優(yōu)缺點(diǎn)??推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)。在很多應(yīng)用方面,注射模塑成型或吹塑成型都與真空吸塑成型相競(jìng)爭(zhēng)。??但就包裝技術(shù)而言,除非是用紙板作為包裝材料,否則真空吸塑成型技術(shù)是沒有其他加工方法能與之相競(jìng)爭(zhēng)的。真空吸塑成型主要的優(yōu)點(diǎn)是它的工程經(jīng)濟(jì)性。成型復(fù)合片材、發(fā)泡片材和印刷片材的制品,以適當(dāng)轉(zhuǎn)變模具來代替變化真空吸塑成型機(jī)械。壁很薄的制品可以用高熔體黏度的片材真空吸塑成型，而注射相同壁厚的則需要低熔體黏度的粒料。對(duì)于少量的塑件，有利的模具成本是真空吸塑成型的又一優(yōu)點(diǎn),而對(duì)大批量的制件，制品能達(dá)到格外薄的壁厚及真空吸塑成型機(jī)器的高產(chǎn)出比則格外有利。??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)格外大的制品，比如3~５m長(zhǎng)的花園水池。成型材料的厚度可以從0．0５～１５mm，對(duì)于發(fā)泡材料,厚度可達(dá)到60ｍm。任何一種熱塑性塑料或具有相像性能的材料都可以進(jìn)行真空吸塑成型加工。??真空吸塑成型所用的材料是厚度為0.05~１5mm的片材,這些片材是用粒料或粉料制得的半成品。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。將這些邊角料粉碎后,與原來的材料相混,可再一次制成片材。??在真空吸塑成型中,片材只有一個(gè)表面與真空吸塑成型模具相接觸,因此只有一個(gè)表面與真空吸塑成型模具幾何尺寸相全都，制品另外一個(gè)表面的輪廓是由牽伸得到的。?

在塑料加工領(lǐng)域，真空吸塑成型被認(rèn)為是一種具有很大進(jìn)展?jié)摿Φ募庸し椒āＫ邮苣Ｋ艹尚?適合塑料包裝各領(lǐng)域。真空吸塑成型也是一種需要嫻熟操作與閱歷的加工方法。如今，通過模擬過程與必要的專業(yè)技術(shù)，真空吸塑成型已經(jīng)進(jìn)展成為在技術(shù)上可控的,并且可重復(fù)的一種加工方法。??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。如今,邊角料通過裂開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。廢棄的塑料模塑制品，比如說包裝材料,甚至工程制件，它們的回收利用在很多條件下都是可能的，但有些仍有待進(jìn)展。目前可進(jìn)行的回收主要是一些化學(xué)材料和能源材料。要使循環(huán)利用得到突破,必需在加工過程的生態(tài)性和節(jié)省性上下功夫。??真空吸塑成型制品具有價(jià)格低廉、生產(chǎn)效率高、外形及顏色選配自由、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)已進(jìn)展到廣告牌、汽車、工業(yè)配件、建材、平安帽、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。

?二、真空吸塑成型存在自身的局限性·真空吸塑成型只能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的半殼型制品,而且制品壁厚應(yīng)比較均勻（一般倒角處稍薄),不能制得壁厚相差懸殊的塑料制品。??·真空吸塑成型制品深度受到肯定限制。一般狀況下容器的深度直徑比（H/D)不超過１?！ぶ萍某尚途容^差，相對(duì)誤差一般在1%以上。接受真空吸塑成型法不僅很難得到不同制件間構(gòu)型或尺寸的全都性,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。其次章真空吸塑成型基本原理和術(shù)語本章將就真空吸塑成型的基本原理和相關(guān)術(shù)語進(jìn)行介紹，對(duì)往后了解成型特性有著重要關(guān)系。??一、真空吸塑成型原理?

真空吸塑成型工藝(圖2-1)是一種熱成型加工方法。利用熱塑性塑料片材，制造開口殼體制品的一種方法。將塑料片材裁成肯定尺寸加熱軟化,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。??真空吸塑成型這種成型方法是依靠真空力使片材拉伸變形。真空力簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)、把握與把握,因此簡(jiǎn)潔真空成型是消滅最早，也是目前應(yīng)用最廣的一種熱成型方法。?圖2-１基本原理示意圖?二、無模成型?

真空無模成型過程如圖2-2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，通過光電管把握真空閥調(diào)整真空度，直到片材達(dá)到所需的成型深度為止。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。假如塑料本自身是透亮的,制件可以具有最小的光吸取率和透亮性,故可用于制造飛機(jī)部件如儀器罩和天窗等。

真空無模成型法在成型過程中只能轉(zhuǎn)變制件的拉伸程度和外廓外形,因此不能成型外型簡(jiǎn)單的制件。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％。

在運(yùn)用此法進(jìn)行加工時(shí)，操作員必需有嫻熟的技巧,調(diào)整好真空度,以得到符合設(shè)計(jì)要求的輪廓和尺寸全都的產(chǎn)品。圖２-2無模真空吸塑成型裝置?圖2－３無模真空吸塑成型壁厚分布表2-1不同模具所允許的拉伸比成型模單陽模單陰模用柱塞幫忙成型允許牽伸比>0.5>1>1?三、陽模（凸模)和陰模(凹模)成型?

對(duì)于真空吸塑成型,受熱的材料僅有一面與成型工具相接觸。這樣,材料與模具相接的面就具有與成型模具完全相同表面輪廓。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。依據(jù)成型材料與成型模具的接觸面的不同,成型過程可分為陽模和陰模成型。1.真空吸塑陽模成型工藝過程如（圖２-4)所示。

本法對(duì)于制造壁厚和深度較大的制品比較有利。

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)上也比較鮮亮細(xì)致。壁厚的最大部位在陽模的頂部，而最薄部位在陽模側(cè)面與底面的交界區(qū)，該部位也是最終成型的部位,制品側(cè)面常會(huì)消滅牽伸和冷卻的條紋,造成條紋的緣由在于片材各部分貼合模面的時(shí)候有先后之分。先與模面接觸的部分先被模具冷卻,而在后繼的相關(guān)過程中,其牽伸行為較未冷卻的部位弱。這種條紋通常在接近模面頂部的側(cè)面處最高。圖2－4陽模成型2．真空吸塑陰模成型工藝過程如圖（圖２-5）所示。

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)上也比較鮮亮細(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。因此真空陰模成型法不適于生產(chǎn)深度很大的制品。圖2-5陰模成型?對(duì)于陽模成型,制件的內(nèi)尺寸是很精確的，由于它是與真空吸塑成型工具相接的一面。相反,對(duì)于陰模成型，制品的外尺寸是很精確的，由于其外部與真空吸塑成型模具相接觸如(圖２－６)。圖２-６ａ陽模成型(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)于陽模成型,制件的內(nèi)尺寸是很精確的，由于它是與真空吸塑成型工具相接的一面。相反,對(duì)于陰模成型，制品的外尺寸是很精確的,由于其外部與真空吸塑成型模具相接觸如（圖２-6)。圖２-6a陽模成型(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)于陽模制件我們必需留意如下問題：?①在使用高的角式模具進(jìn)行加工時(shí),特殊是當(dāng)模具與夾持框架間的距離很大時(shí)，簡(jiǎn)潔產(chǎn)生皺褶（圖2-７)?②在角落處簡(jiǎn)潔產(chǎn)生冷卻條紋(圖2-７)；?③在凸緣處壁厚不均勻(圖2－７)；

④由于側(cè)壁斜度不夠而使脫模困難;?⑤在成型區(qū)（夾持?？?多腔模具的嵌件和下夾持器之間會(huì)產(chǎn)生小的縫隙；?⑥陽模成型模具通常比陰模價(jià)格低廉。圖２-7陽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)于陰模制件我們必需留意其（圖２-8)：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;陰模模具通常比陽模價(jià)格高。但是,對(duì)于每一種狀況之中的不利影響都可以通過接受適當(dāng)?shù)募庸し椒▉斫档?。圖2-8陰模制件的典型特征?１-均勻的邊緣；2－薄的角隅??四、機(jī)器基本裝置?

1．夾緊設(shè)備

塑料片材成型時(shí)，片材被固定在夾緊裝置上。在真空吸塑成型的通用型機(jī)和復(fù)合型的熱成型機(jī)上多接受便于固定各種尺寸片材的夾緊裝置。有的是整個(gè)成型機(jī)配一套夾緊框架。??夾緊裝置可分為兩類：一類是框架式,另一類是分瓣式?？蚣苁綂A緊裝置由上、下兩個(gè)框架組成。片材夾在兩個(gè)框架之間?？蚣艽蜷_時(shí)，下框架一般保持固定狀態(tài)。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。用手裝型坯和成品取出的手動(dòng)和半自動(dòng)成型機(jī)上,當(dāng)框架尺寸很大時(shí),都裝有在框架打開范圍內(nèi)的平安操作裝置。對(duì)成型滑移性較大的型坯,要求夾緊力能在比較寬的范圍內(nèi)調(diào)整,為此,接受兩個(gè)包膠輥,用彈簧相互壓緊,并配有壓力調(diào)整裝置。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。?夾緊裝置最好接受自動(dòng)把握,以期動(dòng)作快速，可有助于提高制件質(zhì)量和效率。

?2．加熱設(shè)備

熱塑性塑料片材和薄膜的真空吸塑成型過程,主要工序之一就是片材加熱,讓片材軟化成可塑性的設(shè)備。電加熱的持續(xù)時(shí)間和質(zhì)量取決于加熱器的結(jié)構(gòu)，輻射表面后溫度傳熱的熱慣性，片材與加熱器間的距離，輻射能吸取系數(shù)，加熱器表面的特性以及材料的熱物理性能。常用的加熱器有電加熱器、晶體輻射器和紅外線加熱器。

?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,在真空成型中常接受單獨(dú)機(jī)型真空泵，此種泵的真空度應(yīng)達(dá)到0．０７~0.０９Ｍｐa(52０ｍmHｇ)以上。儲(chǔ)氣罐一般是用薄鋼板焊接的圓柱形箱體，底是橢圓形的。蓄氣罐的容量至少應(yīng)比最大成型室的容量大一半。真空管路上,必需裝有適當(dāng)?shù)拈y門，以把握真空窄容量。?真空泵的轉(zhuǎn)動(dòng)功率由成型設(shè)備的大小和成型速度打算,較大或成型速度較快的設(shè)備常用大至2~4ＫW的。真空中心系統(tǒng)的大小視工廠具體生產(chǎn)和進(jìn)展的要求而定。

?４.壓縮空氣設(shè)備?氣動(dòng)系統(tǒng)可由成型機(jī)自身帶有壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、車間主管路集、閥門等組成。成型機(jī)需要壓力為0.６~0.7MＰa的壓縮空氣,各種真空吸塑成型機(jī)廣泛接受活塞式空氣壓縮機(jī)。也可以用大型的螺旋式空氣壓縮機(jī)整廠供應(yīng)。壓縮空氣除大量應(yīng)于成型外,還有當(dāng)一部分用于脫模、初制品的外冷卻和操縱模具框架和運(yùn)轉(zhuǎn)片材等機(jī)件動(dòng)作的動(dòng)力。

?５.冷卻設(shè)備

為了提高生產(chǎn)效率,真空吸塑成型制品脫模前常需進(jìn)行冷卻。抱負(fù)的狀況是制件與模具接觸的內(nèi)表面和外表面都冷卻，而且最好接受內(nèi)裝冷卻盤管的模具。對(duì)于非金屬模具,如木材、石膏、玻璃纖維增加塑料、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。?生產(chǎn)中若接受自然冷卻可以獲得退火制件，有利于提高制件的耐沖擊性。用水冷卻雖然生產(chǎn)效率高，但制件內(nèi)應(yīng)力較大。??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。

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。??7.把握設(shè)備?把握系統(tǒng)一般包括對(duì)真空吸塑成型成型、整飾等過程中包括儀器、儀表、管道、閥門各個(gè)參數(shù)和動(dòng)作進(jìn)行把握。把握方式有手動(dòng)、電氣-機(jī)械自動(dòng)把握、電腦把握等,具體選用要依據(jù)最初投資人工費(fèi)、技術(shù)要求、原料費(fèi)用、生產(chǎn)和修理設(shè)備費(fèi)用等因素綜合考慮。

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靠于熱制件與模具之間的有效接觸壓力。?？?？模具在預(yù)牽伸的過程中會(huì)產(chǎn)生肯定的接觸壓力（圖２-９a)。而制品成型時(shí),若在接觸處抽真空或者使用柱塞的機(jī)械壓力，又就會(huì)產(chǎn)生肯定的成型壓力。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。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。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2-9）。圖2－9由材料的成型壓力和反向壓力之和得出有效成型壓力的簡(jiǎn)圖?ａ和b陽模;c和d陰模(＋）模具面積，在該面積區(qū)域材料的有效成型壓力因接觸壓力而增加;(-)模具面積，在該面積區(qū)域有效成型壓力因成型材料的反向壓力而降低??對(duì)于模壓成型（陽模)通常的成型壓力：大面積模制件0.2~0.3MPa(２～３ｂaｒ)；小的制件高達(dá)0.7MPa(7bar）。?？?？對(duì)于真空成型,成型壓力較低，且主要取決于的大氣壓力。？？??在海拔高度為。時(shí),當(dāng)使用高質(zhì)量的真空泵時(shí)，模塑壓力可達(dá)到約0.O9８ＭPａ(０．９8baｒ)。??？？由于真空產(chǎn)生的壓力等于成型材料一側(cè)所受到的大氣壓與另一側(cè)產(chǎn)生的真空的壓差，所以接觸壓力就取決于空氣壓力和密封度。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(huì)不斷降低(圖２-1０)。圖２－1０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２-11）。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。它依靠于制件的規(guī)格,而與夾持邊緣是否需要加熱無關(guān)。？？？?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(huì)造成模塑物的變形。

對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的意義:若制件的夾持邊緣在脫模后馬上就被切斷,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)，夾持邊就必需加熱到材料的Tｇ以上。圖2－1１成型面積和切人面積ａ對(duì)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愛護(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·B-成型區(qū)域；Ll·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2-１２矩形盒用料制品簡(jiǎn)圖(右邊為裁邊后的成品圖)

ＡＢ-模具底面,C-高度,Ｌ1和L2-模具延長(zhǎng)到片坯邊緣的長(zhǎng)度,D-夾持邊緣??七、廢料（邊料）面積和廢料比率?把握廢料分寸,對(duì)成本核算有著重要意義。成型制品四周的切邊余量是沒有精確數(shù)據(jù)的,由于它會(huì)由拉伸狀況影響。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2-12)高200ｍm,模具底面積(4３0ｘ950)mm2，制品在模具底平面四周延長(zhǎng)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，求此種狀況時(shí)的廢料比。片材的廢料由夾持邊緣面積和經(jīng)成型拉伸裁出制品后的片坯面積組成,最主要是計(jì)算經(jīng)過拉伸后，出制品后還剩余多少份量的邊料。注：裁邊面積—制品的剪口面積?依據(jù)此公式計(jì)算:?成型／型腔面積=[(61０-20ｘ２)（１２００-2０ｘ２)］／{（4３0x９50+4３０x２０0ｘ2＋95０x20０ｘ２)+[(61０－２0x2)(１20０－20x２)-4３０x９５０］｝=６6１２0／１174７２０=0．0５6

廢料面積=0.０56ｘ［(６１０-２0ｘ２）（1200-20x2)－4４0ｘ960］+［6１0x1200-(６10-２0x2）(12０0-2０ｘ２)］?=1423５3.2ｍm２?廢料比率=1４23５３.2/(610x1200)=0.１9４或19．４%?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,模具必需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。具體的設(shè)計(jì)將在模具設(shè)計(jì)章節(jié)具體介紹。?九、脫模斜度?對(duì)于陽模成型,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。為了能夠脫模,模具側(cè)面必需具有肯定的傾斜度。在脫模方向上，模具側(cè)面的傾角被稱為脫模斜度（見圖2-１３）。脫模斜度應(yīng)當(dāng)取得盡可能大。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。單陽模和單陰模的脫模斜度一般為:a=3o~5o;對(duì)于收縮率<０．5％的和慢速脫模a>０.50。圖２-13脫模斜度?ａ單陽模;b單陰模?十、成型比和牽引比?成型比(圖2-14）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。成型比并不能精確反映出牽伸比。成型比可依據(jù)圖２-１4得到。成型面積:Ｌ·B,當(dāng)Ｌ>Ｂ(長(zhǎng)方形模制品)成型比:H:B(長(zhǎng)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)果依據(jù)圖2-15。

牽伸比S=Ｆ２/F1

式中F1―不含夾持邊的最初成型材料面積;?F2―制品的模塑面積

測(cè)定實(shí)際牽伸比的技巧：對(duì)于幾何外形格外簡(jiǎn)單的模制品,牽伸比可以在最大牽伸處用一個(gè)軟尺很簡(jiǎn)潔地進(jìn)行測(cè)定(見圖２－１6）。寬度B方向的牽伸比=卷尺測(cè)量尺寸/寬度B圖２-14成型比a和b不同幾何體的成型比H：Ｂ；c圓形幾何體的成型比圖2-15用于計(jì)算壁厚的制件尺寸圖2-１6某塑件寬度B方向的牽伸比?1-軟尺測(cè)量

成型的牽伸比不宜過大,實(shí)際生產(chǎn)中選用牽伸比時(shí)不超過1/3為宜，否則轉(zhuǎn)角、底部的部位將急劇變薄,甚至成型不了。?成型時(shí)，造成制品厚薄不均的主要緣由是片材各部分所受的拉伸狀況不同，一般來說，陽模成型時(shí),易造成頂部過厚，兩側(cè)漸漸變薄;陰模成型時(shí),口徑部位過厚兩側(cè)延至底部變薄，特殊側(cè)面與底部的轉(zhuǎn)角部位最薄。?牽伸比應(yīng)把握在一個(gè)極限范圍內(nèi)。假如接受單陰模成型時(shí)牽伸比通常不超過0.5；接受單陽模成型時(shí)拉伸比可以適當(dāng)增大,假照實(shí)行柱塞幫忙成型,牽伸比可以更大些。十一、壁厚計(jì)算、吸塑成型制件?當(dāng)未成型材料的厚度已知時(shí),我們可以粗略地估量出吸塑成型制件的厚度。由于制件的設(shè)計(jì)壁厚和最終成型壁厚的不規(guī)章分布,最終的計(jì)算結(jié)果要考慮±30％的壁厚分布。對(duì)于這種計(jì)算,必需假定材料的體積在整個(gè)成型的過程中保持不變。?因而有如下成立:Ｖ１=V２?這樣:F１·s1=Ｆ2·s2?從而：s2＝Ｆ１/Ｆ2·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。

壁厚計(jì)算示例：①長(zhǎng)方形成型制件的壁厚的確定?依據(jù)圖3－21,有如下尺寸:?a=８００mm,b＝5０0mm,c=400mm,L＝８８0mｍ，B＝58０ｍm

用這些數(shù)據(jù)計(jì)算面積和面積比得：?F1＝L·Ｂ=５１040０mm2?F２=L·B＋２bｃ+2ac=1550400ｍｍ2?F1／F2=０.３２9３?？？？F2/F1=3．03６7?對(duì)于原材料厚度s１=4mm,且厚度均勻分布的成型制件,其壁厚:?ｓ２=Ｆ１／F2·s１=0．３2９2Ｘ4mm=1．３２ｍm?由于成型制件的壁厚的波動(dòng)不均一,實(shí)際上制品的厚度分布在0.９~1.7mｍ之間

s2ａct=s2±3０%＝1．3mｍ±０.４mm≈0.９~1.7mm

②

若制件壁厚指定,所需材料的厚度確定依據(jù)圖3-21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)當(dāng)是多少？?如下是材料厚度的計(jì)算結(jié)果：

s1=F１／F2·s2=3．０３７6X２mm=6.０7５mm

由于制件壁厚分布不規(guī)章，所選材料的厚度應(yīng)比計(jì)算值增加30％：?ｓ１ａct=6.0７5＋3０%≈8mm?十二、吸塑成型制件的收縮和變形?在片材章節(jié)我們已經(jīng)介紹過材料的縮水問題，在這里我們將借助吸塑成型制件進(jìn)行解說。?1.收縮?在冷卻階段成型模具和施加真空,避開模塑件的尺寸發(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。?這些尺寸變化就是所謂的收縮,它包括加工過程的中的收縮和后收縮。?影響收縮狀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２-17:圖2－17左為陽模成型和右為陰模成型的制品縮水狀況

２.變形?變形就是制品的外形偏離原先外形的設(shè)計(jì)。如在圓形模具上成型的制件變成了橢圓形。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。?收縮和變形的緣由密不行分的，兩者都與以下因素有關(guān):片材原料、片材生產(chǎn)條件、成型中的牽伸量、冷卻速度、脫模溫度。

十三、痕跡、冷卻痕跡、條紋、皺褶?痕跡(圖2-18)、冷卻痕跡(圖2-１9)、條紋和開裂(圖2-20)都是制品中常見的缺陷,但是可以通過相應(yīng)的措施來避開，將在后面的章節(jié)里詳盡講解。圖2－18透亮制品上的排氣孔痕跡圖2-１9a陽模制品上的冷卻痕跡和b圖３-18a的A-A斷面圖２-2０條紋和開裂?a陽模制品上的條紋；b陽模制品上的開裂?第三章片材的成型特性本章將就吸塑成型常用片材的性能進(jìn)行介紹，成型的成敗和質(zhì)量與片材的特性有著重要關(guān)系。?用于成型加工的無論單層或多層復(fù)合片材,都必需具備以下性能：?一、塑性記憶,即當(dāng)拉伸軟化的片材時(shí),既有緊縮抵制拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可以使己經(jīng)成型的制品假如重新加熱到原來的成型溫度，它會(huì)回復(fù)到原來平片外形。這特性對(duì)成型過程的拉伸有著重要影響。?二、熱拉伸,即片材在加熱時(shí)均可以拉伸，這一特性對(duì)于產(chǎn)品的外形和質(zhì)量有很大影響。有些可以拉伸1５％～20％,而有些甚至可以拉伸至５0０％~60０％。

三、熱強(qiáng)度,即加熱軟化的片材只要稍受壓力，就會(huì)在模具上形成清楚的輪廓。反之,假如需要太大的壓力才能成型,而真空吸塑成型所供應(yīng)傾壓力差有限,對(duì)某些微小的花紋就很難顯示出來。?四、成型溫度，即成型片材需具備適宜肯定的加工溫度范圍。既在其受熱軟化溫度,簡(jiǎn)潔成型，又與其熔融溫度有肯定距離,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),成型簡(jiǎn)潔撕裂、熔塌等現(xiàn)象。

為了更加深化了解吸塑成型用片材的特性,我們將從以下幾個(gè)方面去分析。?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(zhǎng)度達(dá)到10-3mｍ的大分子（聚合物）組成的。這些大分子可以是線性的，比如說HDＰE,也可以是支化的,如LDPＥ。大分子完全無序排列(如圖３－1a),我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結(jié)構(gòu)的大分子,比如線型聚乙烯或聚甲醛,能形成部分的規(guī)章排列,大分子按肯定規(guī)章部分結(jié)晶,我們稱之為部分結(jié)晶熱塑性塑料（如圖3－lb)。圖3－1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)分??？？無定形熱塑性塑料由于其不對(duì)稱結(jié)構(gòu)或大側(cè)基,是不結(jié)晶的，在不進(jìn)行改性和著色的狀況下均是透亮的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應(yīng)低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度爪，見圖３-2a。部分結(jié)晶塑料含有分子鏈規(guī)章排列的區(qū)域,稱之為結(jié)晶區(qū)。由于結(jié)晶作用,部分結(jié)晶的熱塑性塑料通常是不透亮的,并且透亮度會(huì)隨著結(jié)晶度的增加而減小。部分結(jié)晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點(diǎn)Tｍ之間。假如HDＰE的片材被加熱到晶體熔點(diǎn)以上,晶體將會(huì)熔融,片材將會(huì)全部變成無定形,進(jìn)而透亮起來。在冷卻過程中，晶體會(huì)再次形成。對(duì)于很多部分結(jié)晶的熱塑性塑料而言，結(jié)晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制,最終得到透亮的制品(如PET瓶，透亮的PET片材和透亮的無規(guī)聚丙烯片材)。圖3-2說明白無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料與溫度相關(guān)的行為,表３-1為重要的無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料。?表３-1重要的無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料?無定形熱塑性塑料部分結(jié)晶熱塑性塑料聚氯乙烯(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)聚酰胺（ＰA6／PA６６／Pall/PA12)聚苯醚(PPＥ）聚甲醛（ＰOM）纖維素衍生物(CA、CAB、CＰ)線型聚酷（ＰET、PＢＴ)無定形聚酞胺(PA6一3一T)聚苯硫醚（PＰＳ）聚礬(PUＳ)聚醚礬(ＰＥS)圖３-2熱塑性塑料狀態(tài)區(qū)示意圖?a無定形的；b部分結(jié)晶的1~2－工作溫度;2～３-軟化區(qū)（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tｇ);3～4-成型溫度區(qū)；11~12-無定形部分的軟化區(qū)(Tg);12~1３－工作溫度區(qū)；13~14－結(jié)晶區(qū)的熔程(晶體熔融溫度Tm);１4～1５-成型溫度區(qū);E-彈性模量,σ-強(qiáng)度;ε－熱變形率表3-4ＡPET片材的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)密度,g/ｃｍ3１．3８~１.４２機(jī)械性拉伸強(qiáng)度,MＰa?斷裂伸長(zhǎng)率,%5８

２80光學(xué)性透亮度，%

霧度，%≥90?≤５.０熱特性適用溫度,oＣ?成型溫度,oＣ－４0～7５?75～85透氣性水分透過率,g/（cm2·24·mm)?氧氮透過率，mL/(m２·２4ｈ·MＰａ)０．2?１20?透亮的熱塑性塑料是無定形的,但并非全部無定形的熱塑性塑料都是透亮的,比如說進(jìn)行了著色和改性的無定形塑料就是如此。由于分子鏈部分有序排列,部分結(jié)晶熱塑性塑料不再透亮,依據(jù)結(jié)晶度不同,其透亮程度也會(huì)不同。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。在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg時(shí)(以前稱之為軟化溫度）,熱塑性塑料通常是格外脆（比如一般聚苯乙烯PＳ）,熱塑性塑料的剛性(模量E）和強(qiáng)度（σ)的會(huì)隨著溫度的上升而降低,但可變形性(ε)會(huì)增大。材料在最高工作溫度時(shí),還必需有足夠的剛性。熱膨脹系數(shù)在肯定溫度范圍內(nèi)可以認(rèn)為是隨溫度線性增加的,后面將會(huì)介紹。?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。對(duì)于無定形熱塑性塑料（圖３－２a）,溫度上升到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（軟化點(diǎn)）時(shí)就可以真空吸塑成型了。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(shí)所需要的溫度就比壓力成型時(shí)所需要的溫度要高。？？??部分結(jié)晶的熱塑性塑料絕不會(huì)完全結(jié)晶,分為無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)。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。??？？熱塑性塑料這種現(xiàn)象是如何影響真空吸塑成型加工的呢?假如用部分結(jié)晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作，或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應(yīng)力條件而不發(fā)生形變，這就需要在熱加工過程中部分結(jié)晶區(qū)域被完全熔融,也就是說,這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。圖3－3是以部分結(jié)晶的聚丙烯熱成型杯子為例,說明白不同的真空吸塑成型溫度對(duì)制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。圖中的各種不同現(xiàn)象可以作如下解釋:聚丙烯的結(jié)晶熔融區(qū)大致為1５8～165℃，當(dāng)真空吸塑成型溫度低于1５8℃(如圖2-３左側(cè)示意圖）,結(jié)晶區(qū)不會(huì)完全熔融，它們就像一些小的塑性塊一樣,在成型過程中產(chǎn)生形變，但仍以固態(tài)形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱（如高溫消毒）,杯子開頭形變,這是由于結(jié)晶區(qū)的應(yīng)力要想恢復(fù)到它最初的外形。另一方面，若成型溫度為１63℃(圖3-3右側(cè)),結(jié)晶區(qū)會(huì)完全熔融，聚丙烯成型材料會(huì)變成無定形的,在肯定條件下冷卻,會(huì)形成新的不含應(yīng)力的晶體，不會(huì)在１2１℃高溫消毒的時(shí)候發(fā)生逆轉(zhuǎn),因此杯子的幾何尺寸不會(huì)發(fā)生變化。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(shí)候就最好使用較高的溫度。對(duì)于部分結(jié)晶熱塑性塑料,真空吸塑成型溫度至少應(yīng)當(dāng)在晶體熔程范圍的中間溫度以上。假如用較高的溫度成型,無定形熱塑性塑料的外形轉(zhuǎn)變也會(huì)減小。？??？在實(shí)際生產(chǎn)中，假如把這些因素都考慮進(jìn)去的話,就會(huì)產(chǎn)生下面的問題：片材就會(huì)由于真空吸塑成型機(jī)器達(dá)不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進(jìn)行生產(chǎn)（通過機(jī)器時(shí)無法得到一個(gè)光滑平整的表面），或者是材料的熔體強(qiáng)度太低,會(huì)產(chǎn)生太大的熔塌，或者是由于材料與口模黏結(jié)得過緊。????在加熱和成型時(shí)易于結(jié)晶的熱塑性塑料,如CPET是一個(gè)例外。ＣＰET是含有結(jié)晶成核劑無定形的聚酯。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。其結(jié)晶速度與材料的成型溫度有關(guān)，在１7０℃時(shí)結(jié)晶溫度最大（如圖3－4)。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。圖3-3熱成型聚丙烯容器的外觀左側(cè):熱成型溫度為15５℃；右側(cè)：熱成型溫度為１63℃?a成型后的示意圖;b經(jīng)過lh高溫消毒后的示意圖;c經(jīng)過高溫消毒后的制品實(shí)物照片(真空吸塑成型溫度從左到右不斷增加)表３-6食品包裝級(jí)聚氯乙烯片材的物理性能項(xiàng)目指標(biāo)拉伸強(qiáng)度(MＰa)＞44.1落球沖擊裂開率（%)≤40彎曲溫度(℃)＞52加熱伸縮率（%)

厚度0．1~0.2mｍ

厚度0.２~0.５mｍ?厚度０.5~０.8mm±1５以內(nèi)?±１０以內(nèi)?±7以內(nèi)透濕度(g/㎡·２4h·０．1mm)<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,使材料具有抱負(fù)的可變形性。結(jié)晶度高不利于制品的精確度。真空吸塑成型模具必需加熱到１70℃。在真空吸塑成型過程中（0.６~0.7mｍ厚的片材用3．5~４s的時(shí)間),材料可以獲得2５％～３0%的結(jié)晶度。成型后，制品在６0℃下在另一個(gè)模具中冷卻。???？CＰET真空吸塑成型制品的最大長(zhǎng)期工作溫度為２20℃，但是必需記住,能在如此高的溫度下使用,制品的穩(wěn)定性取決于結(jié)晶度。比如用CPＥＴ做成的容器,結(jié)晶度也僅僅只有2５%～３0％。圖3-4CＰET結(jié)晶行為示意圖表３－７食品包裝級(jí)聚氯乙烯片材的衛(wèi)生性能項(xiàng)目指標(biāo)聚氯乙烯單體殘余量/10ˉ6＜1溶出試驗(yàn)重金屬（4%乙酸)（以Pｂ計(jì))/1０ˉ6<1蒸發(fā)殘?jiān)淹椋?０ˉ６<3０乙醇/10ˉ6＜３０乙酸/10ˉ６<30蒸餾水／１0ˉ6<30高錳酸鉀消耗量／1０ˉ6<１0褪色試驗(yàn)65%乙醇陰性浸泡液（水,20％乙醇,4％乙酸,正已烷）陰性冷餐油或無色油脂陰性??二、片材性能及其對(duì)真空吸塑成型加工的影響

1．吸濕性?當(dāng)基體樹脂具有吸濕性，或者含有吸濕性的添加劑，如滑石粉、碳素或特殊的顏料被加人到樹脂基體中,這樣一些熱塑性片材就具有吸濕性,也就是說他們吸取水分。在這個(gè)過程中,水分可能被塑料吸取,主要集中在其表面。AＢS、ASA、CA、CｄＡ、CＡB、擠出的ＰMMＡ、ＰC、ＡPET、PSU、ＰＥS以及聚酰胺都具有吸濕性。吸濕性的成型材料通常都是密封包裝，只有在加工的時(shí)候才打開。現(xiàn)今還沒有一種簡(jiǎn)便的方法來判定成型材料中水分含量的多少。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，故吸濕材料必需在干燥的條件下進(jìn)行加工,要么把密封包裝打開后直接使用，要么干燥后馬上進(jìn)行加工。??？?通常狀況下空氣中的相對(duì)濕度是60%～7０%。依據(jù)材料的不同等級(jí),PC片材可以在熱成型前在空氣中存放0.５～5ｈ，但ABS材料可以開口存放2~３天。若沒有特殊的要求，一般的預(yù)干燥的方法可(參見附件表1）。干燥可以在空氣循環(huán)干燥爐中進(jìn)行,片材必需垂直放置，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)。人們已經(jīng)很少將卷取的薄片進(jìn)行干燥。受潮的成卷的卷材進(jìn)行干燥需要花上幾天的時(shí)間。干燥了的成型材料假如不是在干燥后馬上進(jìn)行成型加工的話,需要馬上包裝在ＰE薄膜中。?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。這種狀況可能會(huì)在陰模成型中模具的預(yù)拉伸過程中消滅,或者在陽模成型中,模具在向里推動(dòng)的過程中與片材發(fā)生接觸時(shí)消滅。當(dāng)摩擦力比較大的時(shí)候，片材與模具一接觸就會(huì)黏結(jié)在一起。黏在一起的地方進(jìn)一步牽伸是不行能的了,比如說用黏結(jié)劑層合就是一個(gè)典型的例子。假如沒有摩擦力存在,比如說在模具表面涂層或者用PＴＦE做成模具，被加工的材料就很簡(jiǎn)潔在接觸表面上滑動(dòng),這對(duì)于真空吸塑成型加工是不利的。當(dāng)材料太簡(jiǎn)潔滑動(dòng)通過模具時(shí),要想將塑料用這樣的模具將其壓到陰模的底部是不行能的,由于這樣底部總是會(huì)太薄。因此在真空吸塑成型過程中,摩擦行為必需引起足夠的重視。影響模具側(cè)面摩擦的因素有:真空吸塑成型模具所用的材料;模具與片材接觸部分的溫度;表面粗糙度。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。實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)如下。①將模具表面稍微砂磨或用人工的方法使其略微粗糙一些，與格外粗糙的表面或經(jīng)過拋光的表面相比，這種表面可使成型材料較好的滑動(dòng),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(duì)簡(jiǎn)潔滑過。②模具溫度在真空吸塑成型的時(shí)候起了格外重要的作用。片材在真空吸塑成型時(shí)，格外簡(jiǎn)潔粘接到模具上,降低模具溫度會(huì)使摩擦力降低。③對(duì)于具有明顯黏結(jié)傾向的成型材料,如帶有熱封合層的片材和復(fù)合的成型材料,接觸表面材料的成型溫度比主體基材的低。但ABS／PＭＭＡ雙層材料不存在這樣的問題，由于ABＳ和PＭMA有相同的真空吸塑成型溫度。而ＳB/PE雙層復(fù)合的片材,當(dāng)PE層與模具表面接觸,在用幫助模（通常叫上模)進(jìn)行預(yù)拉伸時(shí)就會(huì)消滅問題。這種片材格外不適用于真空成型,由于SＢ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。很多帶有密封層的材料在真空吸塑成型的時(shí)候需要把熱合層與溫度較低的模具相接觸，但這種方法使制品的設(shè)計(jì)受限。不同狀況下解決黏結(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;在片材簡(jiǎn)潔發(fā)黏的一側(cè)少加熱;假如材料發(fā)黏的一側(cè)與模具接觸,成型溫度應(yīng)盡可能低;假如材料發(fā)黏的一側(cè)與進(jìn)行預(yù)拉伸的模具相接觸,就應(yīng)當(dāng)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(shí)需要特殊留意。需要留意的是,片材的滑動(dòng)摩擦行為與是否有防黏劑涂層而產(chǎn)生很大不同。假如用于某種成型片材的模具的幾何尺寸已經(jīng)確定,那么接下來接受的片材也需要有相同的涂層。假如涂層不同的話，也可以轉(zhuǎn)變模具參數(shù)來進(jìn)行調(diào)整。為了將這種具有不同涂層的片材成型出讓人滿足的壁厚分部的制品，必需有一套不同的預(yù)拉伸的模具。?3.成型片材的收縮?在真空吸塑成型中,收縮(sｈｒinkage）是指在沒有任何機(jī)械應(yīng)力作用的受熱條件下，熱塑性片材或吸塑制件所發(fā)生的尺寸變化。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。①精確測(cè)量并紀(jì)錄一塊２00mｍX２0０mm的片材，用箭頭標(biāo)志出擠出方向并記錄下切割方向。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(cè)量,需要在一塊木板上掩蓋上一層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,最終用PTＦE薄膜輕輕蓋上,薄膜可以用圖釘固定在木板邊緣。④片材在烘箱中至少置留3０mｉｎ，片材厚度每增加lｍm，置放的時(shí)間需要增加5miｎ。⑤片材從烘箱中移出并冷卻。⑥冷卻后測(cè)量片材尺寸,片材的收縮可由下式得到:為了測(cè)量片材的各向異性，建議測(cè)定片材的縱向和橫向的收縮率。假如新供應(yīng)的成型片材消滅諸如起褶、夾持處發(fā)生斷裂、接觸加熱的連接處發(fā)生嚴(yán)峻收縮等問題，就應(yīng)當(dāng)用新舊兩種片材進(jìn)行收縮率對(duì)比測(cè)試。兩種片材因具有不同的收縮率，并且在真空吸塑成型時(shí)表現(xiàn)出不同的行為,故需要不同的加工參數(shù)。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。熱收縮包括了加工收縮(VS)、后收縮(ＮS)和總收縮(GＳ),它們之間存在著差異。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(cè)定，如在真空吸塑成型后２4h在2３℃下進(jìn)行測(cè)定。塑料制品加工后，在室溫條件下,經(jīng)過一段時(shí)間可以發(fā)覺有后收縮。假如真空吸塑成型制品需要進(jìn)一步加工,比如泡沫填充，那么精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精確協(xié)作?？偸湛s值為:?總收縮值（GＳ）=加工收縮值(ＶS）+后收縮值(NS)?未發(fā)泡的ＡBS/PVC片材在真空吸塑成型后持續(xù)5天都會(huì)發(fā)生后收縮,供應(yīng)商和消費(fèi)者都必需知道材料的收縮行為及其加工挨次,這是由于材料的費(fèi)用和質(zhì)量會(huì)隨之發(fā)生波動(dòng)。特殊留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。由于在真空吸塑成型后制品不會(huì)馬上完成熱收縮,在修邊的時(shí)候,吸塑制品仍是溫的，所用的切割工具的尺寸就必需精確測(cè)定,最好是切割模具的單個(gè)部件能夠依據(jù)不同的材料分別進(jìn)行調(diào)整。各種塑料的收縮值可（參見附件表1)。這些只是參考值,它們還與加工條件有很大的關(guān)系。對(duì)于收縮值分布很寬的塑料,要得到正確的熱收縮值,就應(yīng)當(dāng)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(cè)試。精確的熱收縮值只有通過在相像幾何尺寸的真空吸塑成型模具上進(jìn)行測(cè)試得到。對(duì)于尺寸公差要求很高的模塑制品，必需制造出原型的模具進(jìn)行測(cè)試,并且各部位的收縮也必需確定。與收縮有關(guān)的最重要的影響因素：塑料種類，費(fèi)用上的波動(dòng)也必需考慮;冷卻速率高，會(huì)削減加工收縮;脫模溫度高比脫模溫度低會(huì)產(chǎn)生更大的收縮；高牽伸在多數(shù)狀況下就等于低收縮;成型片材的生產(chǎn)條件是用不同的擠出機(jī)造粒,或同一臺(tái)擠出機(jī)具有不同的加工參數(shù),生產(chǎn)的成型片材就有可能具有不同的收縮行為；陽模成型制品比陰模成型制品的收縮會(huì)更小;在相同條件下，用相同片材真空吸塑成型的吸塑制品,其收縮率波動(dòng)的最大范圍為10%。????提示:需要進(jìn)行收縮測(cè)定的制品的測(cè)定部位或測(cè)定方法本身都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行選擇，以確定在進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候不會(huì)發(fā)生形變，并且制品公差小于收縮值的10%是不行能達(dá)到的。?4．成型片材的取向?收縮率測(cè)試也會(huì)得到成型材料和制品中有關(guān)大分子取向的信息。假如材料發(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3－5）。對(duì)于縱向和橫向距離相等的多型腔模具,在擠出方向上的皺褶要比橫向的明顯很多(圖3-5a）。圖3-5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(huì)產(chǎn)生另外一種大分子的取向。圖3-６是用高抗沖擊聚苯乙烯真空吸塑成型成的制品,它在徑向上就很簡(jiǎn)潔撕裂成條。這些條本身在徑向上強(qiáng)度格外高,這是由于在真空吸塑成型時(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3－７)。圖3-6高度取向的圓形杯子發(fā)生撕裂???圖3－7方形容器在取向方向上的撕裂?請(qǐng)留意,塑料在其取向方向強(qiáng)度格外高（如繩,包裝帶),但在垂直方向上強(qiáng)度格外弱。?制品中發(fā)生取向通過以下方法證明:收縮率測(cè)試；從模塑制品中沖出一個(gè)圓片(圖３-８a)，然后測(cè)定aｌ和bl(圖3-8b),再將圓片放進(jìn)爐子里加熱。經(jīng)過收縮后，得到尺寸ａ２和b2（圖３-8c),假如必要的話，可以得到收縮率。若a２<＜b2,則產(chǎn)生嚴(yán)峻的取向。留意:在爭(zhēng)辯取向的時(shí)候，建議對(duì)成型材料進(jìn)行收縮測(cè)試,以使制品中存在的取向不能被忽視。?5．片材的靜電荷?除了導(dǎo)電的成型材料,比如說摻人了抗靜電劑、填充碳、電鍍和鍍膜材料而外，真空吸塑成型材料都會(huì)在下列過程中產(chǎn)生電荷:從卷筒上開放卷繞的材料；從疊放的材料中抽出；撕掉片材的愛護(hù)薄膜；加熱;冷卻。靜電荷的副作用較大的顆粒,比如說塑料的鋸屑或鋸粉會(huì)被帶有靜電的材料所吸引,會(huì)粘到材料的表面上。這種現(xiàn)象,特殊是對(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)防和削減:在另一個(gè)房間進(jìn)行最終的機(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。假如不用抗靜電的材料進(jìn)行生產(chǎn),吸塑制品在成型加工后會(huì)吸取灰塵。一種簡(jiǎn)潔但很有效的方法是用含有洗滌液的水沖洗。從根本上解決這個(gè)問題，必需做好防塵和防污染源的工作,實(shí)行無塵無污染化生產(chǎn)環(huán)境建設(shè)和管理。圖3-8以杯子中發(fā)生取向的證明

a沖一個(gè)圓片;b收縮前測(cè)定片材尺寸;c收縮后測(cè)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)幫助成型允許拉伸比≤1≤0.５１.0表3-9聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中模具設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)角圓半徑(r/mm)模型壁斜度真空孔數(shù)(孔／㎡）真空孔徑（mｍ）制品收縮率（%)凹模凸模一般簡(jiǎn)單面一般簡(jiǎn)單面≥０.52~5０．2～2≥5０03０00~４0００0.６～１.0約１.5０.2～0.9?6.片材加熱時(shí)的行為?在加熱熱塑性塑料時(shí),下列都是一些格外重要的影響因素: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。⑴加熱時(shí)間的影響加熱的方式會(huì)影響加熱的時(shí)間，真空吸塑成型各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置相同時(shí)，真空吸塑成型片材的加熱階段主要取決于:塑料的種類（如PＳ、HIPＳ、PVＣ、PＰ等)及其顏色;片材的厚度。由于塑料是熱的不良導(dǎo)體,加熱時(shí)間的增長(zhǎng)超出成型材料厚度的增長(zhǎng),假如在整個(gè)加熱過程中,在材料的兩個(gè)表面以材料所能承受的最大溫度進(jìn)行加熱(但不破壞材料）,所需要的加熱時(shí)間就會(huì)最短。在實(shí)際加工中，人們先用能獲得的最大熱能進(jìn)行加熱,然后漸漸削減熱量輸人。作為加熱強(qiáng)度和加熱時(shí)間的函數(shù),用這種方法處理的任何一種成型片材的厚度方向都會(huì)產(chǎn)生溫度梯度。假如在加熱后或者成型過程中,成型材料的溫度低于最低成型溫度，要么將不行能進(jìn)行真空吸塑成型,要么真空吸塑成型制品的質(zhì)量將會(huì)格外差。假如不破壞材料的話,其內(nèi)部的溫度是無法測(cè)量的。因此就需要大量的實(shí)際閱歷,以便正確設(shè)置最佳的加熱參數(shù),如熱量單位消耗和加熱時(shí)間、現(xiàn)代的真空吸塑成型機(jī)器、基本設(shè)置和加熱參數(shù)都實(shí)現(xiàn)了電腦把握。留意：橫截面上溫差小的成型材料,如緩慢加熱的片材,就更簡(jiǎn)潔模塑成型，制得的制品具有更好的力學(xué)性能。將片材加熱到破壞區(qū)所得到的模塑制品。其力學(xué)性能差,壁厚分布不均勻。厚度小于2.５ｍｍ的片材可以單方向加熱到所需要的時(shí)間;厚度超過2．5ｍm時(shí)，片材應(yīng)當(dāng)兩面同時(shí)加熱。增韌的聚苯乙烯(HIPＳ或ＳＢ）通常被當(dāng)作參照物，也就是說假如HIPS的加熱時(shí)間已知的話，那么其他塑料的加熱時(shí)間可以通過乘以一個(gè)“材料因子”(見表2-4）而大致計(jì)算出來。

⑵膨脹量和凹陷量?在真空吸塑成型機(jī)器上加熱熱塑性塑料,為了測(cè)定其凹陷量,必需知道塑料的線性熱膨脹系數(shù)ｌ（見表2-４),塑料的熱膨脹量基本上是線性的,可以通過線性熱膨脹系數(shù)l計(jì)算得到：加熱產(chǎn)生的線性膨脹量式中△l―產(chǎn)生的熱膨脹量,ｍｍl１―材料在溫度Ｔ1下的長(zhǎng)度或尺寸,ｍm;?λ―線性膨脹系數(shù);T1―初始溫度，通常為溫度；T2―加熱結(jié)束時(shí)的溫度。上式僅適用于真空吸塑成型過程中的操作溫度和低溫狀況。連續(xù)操作溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的膨脹舉例:AＢS材料，線性膨脹量?收縮量可以按下式簡(jiǎn)潔計(jì)算：收縮量?式中—收縮量,mmｂl—機(jī)器加持框內(nèi)的片材寬度或者是輸送片材的寬度；△b—溫差為T2-T1時(shí)片材產(chǎn)生的線性膨脹,按上式的△l計(jì)算得到。

留意：按上式計(jì)算收縮量時(shí),沒有考慮成型材料的內(nèi)應(yīng)力。?例:線性膨脹量故,收縮量當(dāng)在真空吸塑成型機(jī)器上加熱熱塑性材料，材料加熱到成型溫度以上時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生下列狀況。①熱塑性塑料片材膨脹,直到軟化溫度。②當(dāng)超過軟化溫度（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)，凍結(jié)的應(yīng)力將會(huì)釋放；高度取向的片材，如OＰS或LDPE，在?？騼?nèi)及在達(dá)到軟化點(diǎn)時(shí)主鏈伸展；另外一些材料,比如PP或PVＣ,連續(xù)膨脹直到它們達(dá)到成型溫度。③當(dāng)用接觸平板加熱時(shí),膨脹會(huì)使接觸的壓力發(fā)生轉(zhuǎn)變,在成型片材表面會(huì)產(chǎn)生黏結(jié)波浪(ａdheｓiｏnｓtrｅｃhs）。④當(dāng)進(jìn)行輻射加熱時(shí),會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題。ａ.若片材未支撐發(fā)生凹陷,由自身重量產(chǎn)生的膨脹必需與熱膨脹量相加。輻射加熱可能會(huì)產(chǎn)生加熱不足,或片材受熱破壞。生產(chǎn)薄的PＰ材料時(shí),在真空吸塑成型機(jī)上加熱時(shí),必需接受凍結(jié)應(yīng)力的方法，否則,片材不發(fā)生熔塌是格外困難的。ｂ．在成型材料用空氣支撐以防止下垂凹陷的地方，為了保持其水平,會(huì)產(chǎn)生皺褶，若在凸起和凹陷部分存在明顯的溫差,將對(duì)模塑制品的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)于產(chǎn)生嚴(yán)峻凹陷的成型材料,對(duì)其進(jìn)行實(shí)際凹陷量的計(jì)算是不行能的。表3－10聚氯乙烯片材在真空吸塑成型中對(duì)溫度要求片材加熱溫度模具溫度幫助柱塞溫度脫模溫度１30～１4０℃41～4６℃60～1４9℃﹤5０℃就熱膨脹和凹陷而言，操作人員應(yīng)當(dāng)知道以下內(nèi)容。①凹陷是塑料材料種類與成型溫度有關(guān)的函數(shù)，對(duì)于幾乎全部的片材而言，都會(huì)有不同程度的凹陷;當(dāng)訂貨的時(shí)候，假如有必要,需要詢問相關(guān)內(nèi)容。

?②就聚丙烯而言，其與１0%PＥ的共混物或填充的PP片材,都幾乎不會(huì)產(chǎn)生凹陷,并且高收縮的片材在加熱的時(shí)候就會(huì)表現(xiàn)出較少的凹陷。③帶有空氣支撐的片材的加熱工藝中，PP片材要適當(dāng)有一點(diǎn)凹陷，以便盡可能容納膨脹起皺；假如加熱的片材不能在加熱期間或之后由空氣支撐，除了線性膨脹而外，凹陷成為塑料材料的操作因素,凹陷與材料在成型溫度下的強(qiáng)度有關(guān),也與片材在生產(chǎn)過程中引入的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)。⑶成型溫度范圍

成型溫度范圍打算于以下幾方面。①在保證足夠精度的狀況下,材料能被模塑成型的最低溫度。②最高溫度是指材料不發(fā)生熱損傷時(shí)的溫度。熱損傷可能由表面燃燒、顏色轉(zhuǎn)變、過亮、氣泡、表面裂開,或材料不能再加工（通過機(jī)器時(shí)表面不再光滑)。ＨIＰS片材有80Ｋ寬的成型溫度范圍：加壓成型時(shí)的成型溫度１20~15０℃(２0０℃)；真空成型時(shí)的成型溫度1６5(14０℃）～１９０℃(２00℃）。OPＳ材料僅有10Ｋ的成型溫度范圍；加壓和真空吸塑成型的成型溫度110~1１5℃(１２0℃)。OＰS片材通常在實(shí)際生產(chǎn)中純真空吸塑成型是很難把握好成型溫度的,通常利用空壓成型設(shè)備。附件表１列舉出供參考的成型溫度。真空吸塑成型片材加熱的主要目的是使整個(gè)成型表面受熱均勻。對(duì)于輻射加熱而言,值得留意的是,在加熱區(qū)的模框和模芯也要起到良好的作用。?7．成型片材的牽伸?每一種熱塑性塑料在肯定溫度范圍內(nèi)，都會(huì)發(fā)生很大的牽伸，在最佳成型溫度范圍內(nèi)牽伸只需要很小的力。假如真空吸塑成型機(jī)器不能供應(yīng)必要的成型力,就需要對(duì)成型片材進(jìn)一步加熱,以便制品獲得所要求的尺寸精度。這相當(dāng)于片材沒有在最佳的拉伸性范圍內(nèi)模塑成型。假如在實(shí)際加工中精度要求高,并且需要高牽伸率,成型片材就需要更高的溫度，比如說用陽模真空成型冰箱內(nèi)膽，其邊緣部分的半徑要小于6mｍ，或者用陰模壓力成型底部半徑小于１.5mm的制品就是這樣。設(shè)計(jì)要求越高,就會(huì)偏離其最佳拉伸性越遠(yuǎn),這會(huì)使壁厚分布不均勻，吸塑制品的側(cè)壁上呈現(xiàn)薄斑。當(dāng)成型格外尖銳的部件，用某些成型材料在進(jìn)行真空吸塑成型的時(shí)候就會(huì)變得不穩(wěn)定。對(duì)成型材料厚度上要求格外小的尺寸公差格外簡(jiǎn)潔產(chǎn)生次品。工藝支撐設(shè)計(jì)格外有意義，但設(shè)計(jì)者經(jīng)常沒有對(duì)其產(chǎn)生足夠的重視。假如在未成型的片材上劃有格子，在真空吸塑成型后,就可以對(duì)牽伸進(jìn)行評(píng)價(jià)(見圖３－９）。8.片材對(duì)制品細(xì)節(jié)的清楚度的影響?制品細(xì)節(jié)的清楚度被理解為成型模具的輪廓被模塑復(fù)型的精度,其標(biāo)準(zhǔn)是看與模具接觸表面的半徑格外小的拐角和表面結(jié)構(gòu)(皮革和木材紋理)。細(xì)節(jié)的清楚度受下列因素影響:·塑料的種類·片材的厚度·成型片材厚度方向的成型溫度·真空吸塑成型系統(tǒng)中的成型力·成型模具的溫度·成型模具的排氣孔·牽伸率HIＰＳ、PＰ、PE、ABS和PPE都是能成型為清楚度很好的制品的塑料。而PC、APＥT和一些等級(jí)的PVC只能在特定條件下獲得足夠的清楚度。?片材厚度打算了真空吸塑成型模具的設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)精度,表3－2和圖3-1０表示其相互關(guān)系。表３-2用易牽伸塑料(如ＨIPＳ、ＰP、PＥ、AＢＳ和PPE)成型的推舉半徑

名稱面積牽伸①低(＜2:l）中(2~3)高（>３：ｌ)推舉半徑R/mm>0．5s>(0.５~ｌ）s>1．5ｓ①相應(yīng)的厚度減小。圖3-１0通過成型片材上相應(yīng)的方格對(duì)牽伸的證明?a原材料上的方格；ｂ成型制品上的方格表３－5聚氯乙烯片材無毒生產(chǎn)配方材料質(zhì)量份數(shù)備注PVC樹脂粉?MＢS?ＡCR?環(huán)氧大豆油?有機(jī)錫(無毒正辛基錫)?硬脂酸甘油酯100?8?4?3－5?３?ＳG６／7型懸浮樹脂

加工助劑、增韌劑?加工助劑、增韌劑?增塑劑兼穩(wěn)定劑

透亮ＰVC穩(wěn)定劑?內(nèi)外潤(rùn)滑劑表３-１1聚丙烯（共聚物)片材的物理機(jī)械性能項(xiàng)目指標(biāo)拉伸屈服強(qiáng)度(縱、橫向)/MPa≥2０.0拉伸彈性模量(縱、橫向）/MＰa≥８×100縱向尺寸變化率/%≤６０選擇的成型溫度越高,細(xì)節(jié)的精度也就越好。只是對(duì)于結(jié)晶型的塑料,如APET、CPET是一個(gè)例外。假如材料的厚度在4mｍ以上,若要得到較好的細(xì)節(jié)清楚度的話，就要對(duì)材料有足夠的加熱。若有必要的話,可以減小加熱強(qiáng)度,延長(zhǎng)加熱周期。成型作用力越大，得到高清楚度就越簡(jiǎn)潔。請(qǐng)留意：對(duì)于很多塑料片材，機(jī)器的成型力不足(如真空吸塑成型）可以通過更高的成型溫度來彌補(bǔ)。上述標(biāo)準(zhǔn)也適用于面積牽伸為4:１或成型高寬比達(dá)到１：2的狀況。在高溫下進(jìn)行更大的牽伸,很難獲得均勻的壁厚。真空吸塑成型模具溫度越高，細(xì)節(jié)清楚度就越好。就壓力成型而言,模具溫度低可以通過提高成型壓力來彌補(bǔ)。這種方法通常被用來成型OＰS的薄片材,不能用過冷的模具獲得到較好的制品細(xì)節(jié)。假如片材將被模塑成表面有工程結(jié)構(gòu)的制件，模具就必需加熱到接近材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。排氣好的模具可以得到更高的細(xì)節(jié)清楚度。當(dāng)空氣被包裹在模具的平面或結(jié)構(gòu)中,模塑制品上的結(jié)構(gòu)深度會(huì)變淺,表面呈光滑狀。整體牽伸越大，對(duì)獲得高清楚度越不利。就真空吸塑成型而言,被模塑成型的塑料仍舊會(huì)保持彈性，并沒有完全塑化，因此具有橡膠片的特性。為了使制品得到更好的細(xì)節(jié)清楚度，隨著整體牽伸增大,所需要的成型力也就越大。?9．成型片材的冷卻過程行為?一旦在真空吸塑成型機(jī)上完成加熱過程,比如將加熱源從真空吸塑成型機(jī)上移走,或者是成型材料從機(jī)器上的加熱部分傳送到成型部位,材料開頭冷卻。但是到真空吸塑成型開頭時(shí),成型材料仍舊具有必要的成型溫度。事實(shí)上,在加熱結(jié)束到開頭成型這段時(shí)間必需盡可能短。這段時(shí)間越長(zhǎng),成型材料就需要越熱。然而有些塑料不能被加熱到成型溫度以上,由于它們?cè)诟邷叵聲?huì)被破壞,加工性能得不到保證。從單工位機(jī)器上移走熱源應(yīng)盡量快,帶有獨(dú)立加熱、成型工位的加熱片材也要快速移出,開頭進(jìn)人真空吸塑成型工序。預(yù)成型接受吸或吹的方式預(yù)拉伸,然后通過熱輻射、對(duì)流開頭冷卻,并且與模塞助壓局部接觸。由于與成型模具接觸，真空吸塑成型一開頭,冷卻就很快速。隨著與模具的接觸,冷卻加劇。在成型周期中,薄制品只花格外之一秒,厚制品要花幾秒，因此，為使制品良好,片材應(yīng)保持足夠的溫度。如圖３-１１所示,a表示薄片在真空吸塑成型時(shí),隨時(shí)間變化的溫度曲線。這種狀況下,表面溫度一內(nèi)部溫度。b是厚片的溫度曲線,其表面溫度與內(nèi)部溫度不等。圖３－10R真空吸塑成型成型的半徑,表征標(biāo)準(zhǔn)制件的精度(參見附件表1);s材料厚度對(duì)于真空吸塑成型來說,冷卻時(shí)間與下列因素有關(guān)：塑料的種類;拉伸后的材料厚度；成型溫度;真空吸塑成型模具的材質(zhì);模具間的接觸程度；由空氣或其他介質(zhì)冷卻，制品表面不接觸模具的冷卻方式。由于具體加熱量(材料的熱容值)不同,塑料種類對(duì)冷卻性有很大的影響,HIPS為０．３6１Ｗ·h/(kg·K）或1.3kJ／(kg·K)，ＰP為０.5５5Ｗ·h／（kｇ·K）或2.0kＪ／（ｋg·K),也就是說，冷卻過程中,PP消耗的熱量是HIＰＳ的1.5倍。塑料自身消耗的熱傳導(dǎo)也是不同的,各級(jí)各類的塑料材料均可如ＰP那樣,與標(biāo)準(zhǔn)值類比。若已知標(biāo)準(zhǔn)HＩPS的冷卻時(shí)間為tＲ，相同厚度的另一種材料的冷卻時(shí)間tx可按下式計(jì)算:冷卻時(shí)間tX=tR·材料的冷卻時(shí)間系數(shù)式中ｔＲ―標(biāo)準(zhǔn)材料ＨＩPＳ的冷卻時(shí)間；ｔＸ―不同塑料材料的冷卻時(shí)間。材料的冷卻時(shí)間系數(shù)可從（附件表１）中查取。由于成型材料與模具表面直接接觸的熱傳導(dǎo)作用,使得拉伸后的厚度格外重要，即片材越拉伸,面積越大，厚度越薄，冷卻時(shí)間越短。請(qǐng)留意：當(dāng)拉伸最小，制品壁最厚處冷卻充分時(shí),冷卻工序即告結(jié)束,制品可以脫模了。對(duì)于厚制品，芯部材料的實(shí)際溫度無法測(cè)出,這種狀況下,可以參考塑件變形的時(shí)間，如逐步削減冷卻時(shí)間，直至得到制品不再變形和回復(fù)的時(shí)間。成型所需的溫度越高，冷卻過程排出的熱越多,冷卻周期就越長(zhǎng)。由于這個(gè)緣由,真空吸塑成型機(jī)的操作循環(huán)時(shí)間比壓力熱成型系統(tǒng)長(zhǎng)。大多數(shù)狀況下，脫模溫度僅低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，冷卻時(shí)間越長(zhǎng),制品剛性越大。真空吸塑成型模具的材質(zhì)導(dǎo)熱性越好，冷卻時(shí)間越短，因此，環(huán)氧樹脂、鋁和熱平衡鋁材質(zhì)模具的冷卻時(shí)間比為18:12:7。例如:假設(shè)厚度為3mm的HIＰS片材,拉伸比為１:2,用環(huán)氧樹脂的冷卻時(shí)間為５４s,接受熱平衡鋁的冷卻時(shí)間為:ｔＫＡ1＝５４Ｘ（7/1８)＝21ｓ圖3-11ａ薄片在真空吸塑成型時(shí)的溫度曲線,適用于表面溫度與芯部溫度相等;?b厚片在真空吸塑成型時(shí)的溫度隨時(shí)間變化的曲線,?適用于表面溫度（連續(xù)方向)與芯部溫度(斷面方向)不等?RＴ-室溫,ＥT-軟化溫度(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度幾)；Tu-成型溫度;TＨｍax-片材的最高加熱溫度;

Tmax-對(duì)片材加熱的最大溫度；1－加熱操作結(jié)束時(shí)間;2－成型開頭時(shí)間（預(yù)拉伸、吹脹等)；?３-成型時(shí)間;4-片材與模具充分接觸時(shí)間；４~5－冷卻時(shí)間；５－脫模時(shí)間表３-12高抗沖聚苯乙烯片材（ＨＩＰS)的外觀性能項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品起泡、凹凸、裂痕不允許污點(diǎn)、虧料痕、劃痕不允許稍微色差色澤全都基本全都表面光滑平整雜點(diǎn)、黑點(diǎn)不影響使用自動(dòng)卷片的真空吸塑成型機(jī),模具部分由鈹-銅合金制造，這使得導(dǎo)熱性比鋁材有所改進(jìn)，薄片達(dá)到0.5mｍ,冷卻時(shí)間削減了1５%～20%。低溫真空吸塑成型模具需要的冷卻時(shí)間較短,但模具溫度不能任憑降低。最低模溫取決于：塑料材料；所需的型腔斜度;板坯材料的厚度，若模塑件不能在各向等速冷卻,隨壁厚的增加，變形的可能性增加；換言之,壁越厚,模具的溫度就應(yīng)越高；制品的外形，軸向?qū)ΨQ的制件比一側(cè)的制件脫模溫度高。當(dāng)塑件和模具間夾帶空氣時(shí),接觸不良且冷卻時(shí)間增加。當(dāng)模具表面太滑或排氣槽太少時(shí),會(huì)存在接觸不良。若真空吸塑成型制品畸變,說明與模具存在不良接觸,其結(jié)果是導(dǎo)致冷卻時(shí)間延長(zhǎng),否則,制品太軟會(huì)變形。對(duì)于真空吸塑成型,片材與模具接觸一側(cè)的冷卻通常比不接觸的更有效（表3－３）。當(dāng)然,若雙面均勻冷卻,效果更優(yōu)。表３-3接受不同冷卻方式的熱成型材料的傳熱值?項(xiàng)目無模冷卻空氣冷卻噴霧式空冷與鋁接觸傳熱值/〔W/（mZ·K）〕5．7５7570→∞空氣冷卻的改進(jìn)由下述條件達(dá)到:加強(qiáng)空氣流淌;氣流直接對(duì)著塑件厚的部位;盡可能排出制件中的空氣;加水產(chǎn)生氣流；使用過冷的空氣。請(qǐng)留意:靜止的空氣幾乎沒有冷卻效果。對(duì)于卷喂料的真空吸塑成型機(jī)的模具冷卻,空冷和接觸式冷卻區(qū)分很小,每個(gè)周期的最大冷卻時(shí)間為3s,使用冷卻的空氣對(duì)削減冷卻時(shí)間不明顯。表3－1３高抗沖聚苯乙烯片材（ＨＩPS)的物理機(jī)械性能項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品拉伸屈服強(qiáng)度（縱、橫向)/MPa≥１4≥１２≥10沖擊強(qiáng)度(縱、橫向)/(J/m）≥５5≥４９≥4５球壓痕硬度/MＰa≥７５≥６5≥55維卡軟化點(diǎn)／℃≥8５≥80≥70加熱尺寸變化率(縱、橫向）/%4～—154.5~185~—20?三、成型片材的制造工藝?成型材料厚片和薄片的生產(chǎn)主要步驟是：聚合物產(chǎn)品;聚合物配混成模塑材料(粒料或粉料）；將這些模塑材料加工成厚度從0.5～１５mm的片材。

配方可以是將顏料、填料、潤(rùn)滑劑、加工助劑、增塑劑、抗老化劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗靜電劑等與聚合物混合，成為可加工的塑料材料,也可以是與其他塑料或回收料共混。?1.片材的擠出成型

一般擠出機(jī)能生產(chǎn)的材料范圍從0.lmｍ厚的薄膜到厚50mmX2０0０mｍ寬的片材，甚至寬度可達(dá)５0０0ｍm。擠出機(jī)加熱，將粒料、粉料、裂開料或回頭料混合，排氣，然后在壓力下從狹縫模中擠出（圖３-1２)。依據(jù)塑料類型和材料的厚度,熱的擠出物被牽出和定型，或擠到帶冷卻的同步轉(zhuǎn)動(dòng)的牽引輥上(輥冷卻工藝)。擠出物通過一個(gè)冷卻段,然后裁邊、卷取。片材按規(guī)格切割。單層的和復(fù)合的成型材料都可以生產(chǎn)。圖3-1２片材擠誕生產(chǎn)線(示意圖）?1-粒料；２－擠出機(jī);3-縫模；4－壓光輥(定型部分）；?５－牽引；６-薄膜／片材卷右圖3-1３為片材擠誕生產(chǎn)實(shí)樣??擠出機(jī)的缺陷可造成熱成型片材的問題如下。①厚度公差，能夠形成片材厚度不均勻,原材料制造部分產(chǎn)生的厚度公差大約為±５%,厚度低于２mｍ的公差百分比略大,超過５ｍｍ的略小。假如是生產(chǎn)大批的熱成型材料，應(yīng)接受較緊的公差值。高級(jí)的擠出機(jī)生產(chǎn)線帶有厚度自動(dòng)反饋把握系統(tǒng)，使厚度從0.2５~lｍm的薄膜,厚度公差為±0.0０５ｍm。?②若擠出物的熔體溫度太低或壓光輥太冷，片材光滑的表面會(huì)在熱成型機(jī)上加熱時(shí)變粗糙或呈橘皮狀。③太高的牽引速度會(huì)導(dǎo)致沿縱向的高取向。④片材中格外低的內(nèi)應(yīng)力造成加熱時(shí)的熔塌。⑤太大的熔痕在壓光輥上形成斑痕,如在薄膜或片材上消滅規(guī)章的橫向條紋。⑥機(jī)頭上的掛料產(chǎn)生的稍微的劃線在片材加熱時(shí)隆起。

２.片材的壓延成型

PVC片材主要由壓延法生產(chǎn)(圖３-1４）,透亮片材最大厚度0.8mｍ,不透亮的著色片1.２mm,以及帶皮革紋、木紋的薄片。PP和ＡBＳ片材也可用壓延法生產(chǎn)，現(xiàn)代壓延機(jī)壓延產(chǎn)品的厚度公差可達(dá)±0.005mm。擠出機(jī)和壓延機(jī)的主要區(qū)分是:由壓延法生產(chǎn)高質(zhì)量的PVC材料比較簡(jiǎn)潔，并在真空吸塑成型時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)。由于生產(chǎn)過程將應(yīng)力凍結(jié),使得材料加熱時(shí)熔塌很小,尤其對(duì)PＰ材料格外顯著。壓延只能生產(chǎn)單層片,較厚的片可由壓延機(jī)“貼合”。壓延機(jī)可生產(chǎn)木紋或壓花材料。擠出的材料比壓延的成本低。圖３－１4PVＣ壓延生產(chǎn)線(示意圖)?１-混合器;2－擠出機(jī);3-開煉機(jī);4－喂料;５-壓延機(jī);６－卷料表3-１5各種厚度的塑料片材適用范圍片材厚度／mm適宜用途可選材料~0．１精細(xì)花紋的淺拉成型物、桌面鋪墊等ＳPVC0.15～0.25包裝用品、薄壁容器、冰淇淋杯SＰVC、PEＴ、PＰ０.25~0．４0包裝用品、玩具、照明器具、壁材PＰ、PS、ＰＶC－Ｕ０.40～0．５0容器、箱與蓋、壁材、玩具、文具、包裝用品ＡBＳ、ＰS、ＰＶC-Ｕ0.5０~0．80小型廣告牌、容器、玩具、文具、包裝用品ＰＰ、PET、PVＣ-U0．80～1．0洗衣機(jī)內(nèi)襯、透亮罩殼、工業(yè)配件、建材、、玩具、文具、包裝用品ABS、ＰS、PP、ＰET、ＰMＭA１．0~１.5冰箱內(nèi)襯、熒光燈罩、機(jī)殼、大型廣告牌PP、PET、PＳ（ＨＩPS）、ABS

3.澆鑄成型的片材?澆鑄在片材在生產(chǎn)過程中用的較少。有機(jī)玻璃(ＰMMA)和醋酸纖維素板片接受澆鑄成型。澆鑄的PMMA在熱成型時(shí)與擠出的變樣子況完全不一樣。對(duì)于熱成型來說,澆鑄材料的大問題是造成的厚度公差。受材料厚度和制造的影響，厚度公差可達(dá)士20％,這會(huì)給熱成型工藝帶來多重問題。

4.片材生產(chǎn)的特殊工藝?高級(jí)塑料的小片材有時(shí)可用注射成型，例如,熱成型心臟模型的聚氨酯片材。當(dāng)不能用共擠出法生產(chǎn)雙層片材時(shí),兩層片材可接受層合、熱合工藝,如火焰處理或黏和(聚氨酯黏合劑)。擠出后的雙向拉伸可生產(chǎn)取向聚苯乙烯(ＯＰS）。

5.片材的處理工藝

在擠出成型之后，材料表面會(huì)馬上產(chǎn)生紋理。當(dāng)擠出物溫度較高時(shí),可用壓花輥在表面壓花。當(dāng)材料在熱成型機(jī)上加熱時(shí),表面的刻痕經(jīng)冷卻而回復(fù),如損失掉表面的紋理效果會(huì)變成光面。封合層或擠出涂覆，一般用多臺(tái)擠出機(jī)共擠出法生產(chǎn),兩層片