塑料（pvc）成型工艺知识点

作者:   发布时间:2017/12/11 16:57:13   浏览次数:4694

名词解释

1、挤出成型 ：使高聚物熔体在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断面形状的连续产品。

2、注射成型：将颗粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒，经加热熔化呈流动态，然后在注射机的柱塞或螺杆快速而连续的压力下，从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却或加热固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。（加热塑料，使其达到熔化状态对熔融塑料施加高压，使其充满模具型腔）

3、压延成型：将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。

4、二次成型：在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。

5、中空吹塑成型：借助气体压力使闭合在模具型腔中的处于类橡胶态型坯吹塑胀成为中空制品的二次成型技术。

6、反应注射模塑

将两种或两种以上具有高化学活性的低相对分子量液体原料，在一定温度下，通过高压（14～20MPa）作用，使它们相互撞击混合，并立即注入密闭的模腔中，完成聚合、交联固化等反应，并形成制品的工艺过程

7、热成型：将片材夹在框架上加热到软化状态，在外力作用下，使其紧贴模具型面，冷却定型后即得制品8、压延效应：在高分子材料进行压延成型加工过程中，热塑性塑料在通过压延辊筒间隙时会受到很大的剪切力作用，因此高聚物大分子会沿着压延方向做定向排列，是生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性，这种现象称为压延效应。

压延效应受到温度、辊筒转速与速比、辊隙存料量、制品厚度等因素的影响。

9、螺杆的压缩比，加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。在挤出机中，螺杆可以分为：加料段(40%螺杆长度）、压缩段（35%）、均化段（计量段）（25%）三段。加料段——底径较小，主要作用是输送原料给后段。压缩段——底径变化，主要作用是压实、熔融物料，建立压力。均化段（计量段）——将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最前端。螺杆的几何压缩比是指螺杆的加料段一个螺槽的容积与均化段（计量段）最后一个螺槽容积的比值。其值一般为2~4。相对而言，压缩比值越大，其对塑料的塑化也越均匀。

10、吹胀比：

吹胀比是吹塑薄膜生产工艺的控制要点之一。是指

(1) 中空吹塑时，吹塑模腔横向最大直径和管状型坯外径之比.

(2) 吹塑薄膜时，吹胀管膜直径和口模直径之比。

吹胀比为薄膜的横向膨胀倍数，实际上是对薄膜进行横向拉伸，拉伸会对塑料分子产生一定程度的取向作用，吹胀比增大，薄膜变薄，虽然可以节约材料，但是薄膜容易出现皱褶，薄膜的强度降低;吹胀比过小，又会使得消耗增加，制品有效容积变小，同时制品变厚，冷却时间变长，使得成本增大。因此，应当根据材料的种类和性质，制品的形状和尺寸，管坯的尺寸，使吹胀比同牵引比配合适当才能生产出好的制品。比如，一般来说，低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的吹胀比应该控制在2.5-3.0之间为宜。

11、牵伸比：牵伸比，扁丝牵伸时，单位长度分割丝(坯丝)所牵伸的长度倍数，或者描述为牵伸(二牵)速度与牵引(一牵)速度的比值为牵伸比。

牵伸比是扁丝生产中最重要的工艺指标.牵伸比也称牵伸倍数,拉伸比.扁丝的牵伸是在熔点温度以下进行的单向拉伸,拉伸过程是取向过程,以便扁丝获得高强度和其他物理机械性能.一般情况下,牵伸比控制在4-7倍,特殊需要的扁丝,牵涉比可达11倍.

12、成型收缩率：是指塑件自模具中取出冷却到室温后，室温尺寸的缩小值对其原未冷却尺寸的百分率。由于收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩，而且还与各成形因素有关，所以成型后塑件的收缩率应称为成型收缩率。高分子中常用此概念。

13、挠度：是在受力或非均匀温度变化时，杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移。

14、熔接痕：是指两股料流相遇熔接而产生的表面缺陷。

塑件表面的一种线状痕迹，系由注射或挤出中若干股流料在模具中分流汇合，熔料在界面处未完全熔合，彼此不能熔接为一体，造成熔合印迹，影响塑件的外观质量及力学性能。

从形成熔接痕的原因而言，要减少熔接痕，就要降低注射或挤出过程中物料的"分流后汇合"现象发生的可能性。为了减少并消除这一现象，有如下方法:

1)提高模具温度

2)调整注射速度

3)全面排气

4)保持模具表面清洁

5)调整注射压力和补塑压力

6)合理设置浇口位置

挤出成型

1、挤出成型 ：使高聚物熔体在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断面形状的连续产品。

2、

工艺过程：塑化-成型-定型-冷却-牵引  - 切割  -  堆放

 

3、挤出生产线一般由挤出机、辅机组成。

主机分为挤压系统、加热冷却系统、传动系统

关键部分挤压系统：螺杆+料筒

辅机：机头（口模）、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、堆放或卷取装置

4、单螺杆挤出机的基本结构及作用

（1）料筒

w 受热受压的金属圆筒

w 辅助完成物料的塑化和压缩

w 分段加热和冷却

（2）螺杆

螺杆的几何参数：螺杆直径D、长径比L/D、螺杆压缩比A、螺槽深度H1和H3、螺旋角、螺纹棱部宽E等

螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比， 它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。

螺杆的作用：

w 输送物料

w 传热塑化物料

w 混合均化物料

螺杆分段，各段职能：

加料段（固态物料）将料斗送来的塑料传送给压缩段，同时加热物料

压缩段（固熔共存-粘流态）：挤压和剪切物料，使塑料受热和前移，逐渐压实并软化为连续的熔体，将夹带的空气由加料段排出

均化段（粘流态）：使熔体进一步塑化均匀，并定量、定压由机头口模挤出

熔体输送理论

正流+逆流+横流+漏流

影响挤出机生产能力的是正流、逆流、漏流，横流对挤出量没有影响

 

典型的挤出制品成型工艺

一. 聚氯乙烯硬管

挤硬PVC管质量控制

温度：加料段温度不宜过高，而压缩段和计量段的温度可取高一些，机头温度必须控制在塑料热分解温度以下，且保证熔体有良好的流动性

口模和型芯的T应一致，若相差太大，则制品会向内或向外翻甚至扭歪。

可以通过调整芯模、口模，使其保持同心来消除管壁厚度不均匀的缺陷。

二、塑料薄膜的挤出吹塑（冷却风环）

薄膜生产方法：压延、挤出+吹塑、流诞、双向拉伸

w 吹胀比α=吹胀后膜泡直径/口模直径

牵伸比=薄膜牵引速度/管坯挤出速度

冷却线距离：膜管在机头上方开始变得浑浊的距离（原因为结晶和取向）

对于结晶塑料，降低冷凝线距离可获得透明度高和横向撕裂强度较高的薄膜

因为降低冷凝线距离,结晶速度加快，结晶度下降，透明度上升和韧性上升。

三、PET拉伸：采用低温快速冷却方法，有利于拉伸取向。

w 1、用文字和简图描述高聚物在挤出机中的熔融过程。

答：由加料段送来的固体物料进入压缩段，在料筒温度的外加热和物料与物料之间及物料与料筒和螺杆之间的摩擦作用的内热作用下而升温，同时逐渐受到越来越大的压缩作用，固体物料逐渐熔化，最后完全变成熔体，进入均化段。

       2、简述挤出机生产效率的影响因素。对设备采取何种措施，可提高挤出机的固体输送能力？

挤出机的生产率的影响因素：

w 机头压力（压力增大，生产率减小，但对物料的混合和塑化有利。）

w 螺杆转速（当机头和螺杆的几何尺寸一定时， n与生产率成正比）

w 均化段螺槽深度h₃

w 计量段长度L₃

w 螺杆与机筒间隙

 

可提高挤出机的固体输送能力：

结构角度：1 增加螺槽深度； 2 降低物料与螺杆的摩擦系数； 3 增加物料与料筒的摩擦系数； 4 选择适当的螺旋角。

工艺角度：1 增加料筒温度（fb↑）；②降低螺杆温度（fs↓）。

 

w 3、什么叫压缩比？挤出机螺杆设计中的压缩比根据什么来确定？

答： 螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比， 它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。

压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁制品时，压缩比应比厚壁制品的大

4、

 

ABS挤出管材，管材截面厚度不均匀，出现半边厚，半边薄的现象。原因和解决方法

答:机头口模设计不合理，调整芯模和口模，保持同心

口模壁面温度控制不当，温度高，流速快，面壁厚。应使口模壁面温度一致

由于压力引起口模壁面的变形。应增加壁面厚度。

在流道中作为型芯支撑作用的障碍物的存在，应改变型芯支撑物的形状或位置

注射成型

1、注射成型：加热塑料，使其达到熔化状态对熔融塑料施加高压，使其充满模具型腔

 

2、注射系统

塑化——使塑料受热、均匀塑化到粘流态；

注射——以一定速度和压力将熔料注入模具；

保压——保压补缩

注射机的基本结构

v 注射系统

v 锁模系统

v 液压传动

v 注射模具等

3、注射螺杆和挤出螺杆有何区别？为什么？

注射螺杆的长径比比较小

注射螺杆的压缩比比较小，

注射螺杆均化段长度比较短，但螺槽深度较深

注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴吻合。

注射螺杆起预塑化和注射作用，是间歇操作，它对物料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等要求没有挤出成型那么严格。

4、锁模系统

在闭模时，模板运行速度先快后慢，开模时先慢后快再慢

锁模力大小取决于注射压力和制品面积。

5、注射过程原理

加料   塑化   注塑充模    保压    冷却固化   开模顶出制品

6、塑化过程一、 物料在料筒内的塑化

1、塑化定义：塑料在料筒内受热达到充分熔融状态，而且有良好的可塑性的过程。

2、对塑料塑化的要求:P237 283

3、实施塑化方式：受外加热与剪切作用

二、热均匀性

加热效率E塑料的实际温升和最大温升之比，表征熔体热均匀性

E高，对塑化有利，料筒中物料温度分布均匀性趋好

三、 塑化能力

单位时间料筒熔化塑料的质量（塑化量）

7、影响成型工艺过程及制品质量

（一）温度（从料斗到喷嘴，由低到高，以利塑化）

  料筒温度温度范围： Tf（Tm） ～ Td，必须小于Td分解温度

     喷嘴温度（喷嘴温度略低于料筒最高温度，防止“流涎”）

     模具温度

（二）压力

塑化压力（背压）

注射压力

8、热固性塑料的注射成型热固性塑料的特点：物理变化+化学反应（交联）

热固性塑料注射成型过程：

塑化过程、（料筒温度、螺杆转速和背压）

注射过程、（注射压力、注射速度）

固化（交联）过程（模具温度、固化时间）

9、反应注射模塑

将两种或两种以上具有高化学活性的低相对分子量液体原料，在一定温度下，通过高压（14～20MPa）作用，使它们相互撞击混合，并立即注入密闭的模腔中，完成聚合、交联固化等反应，并形成制品的工艺过程

特点：混合效率高、节能、产品性能好、成本低等。

压延成型

1、压延成型：将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。

2、在压延的辊筒温度控制为T_辊3>=T_辊4>T_辊2>T_辊1（为了使物料依次贴合辊筒，防止夹入空气）

温度影响物料的塑化状况： 温度过低，薄膜表面毛糙、不透明、有气泡、孔洞。 温度过高，包辊。在压延的辊筒速度控制为V_辊3>=V_辊4>V_辊2>V_辊1（为了使物料依次贴合辊筒，更好塑化，使压延物取得一定的延伸和定向

速比过大　　产生包辊，内应力大，厚度不均

速比过小　　吸辊性差，夹杂空气，离辊脱壳，塑化不良从四辊压延机第三和第四辊之间引离出来的压延薄片，经过引离辊，轧花辊，冷却辊和卷取辊。为了使压延制品拉紧，利于剥离以及不因重力关系而下垂，以保证压延顺利进行，辊筒速度控制为V_{辊（卷取）}>=V_{辊（冷却）}>V_{辊（引离）}>V_辊3

使压延物大分子在前进方向有一定的延伸和定向作用，压延效应大。

3、压延效应：聚合物大分子会沿着压延方向作定向排列，以致制品在物理机械性能上出现各向异性的现象。

辊温、辊距及压延时间增高，压延效应减小

4、造成压延制品横向厚度不均匀的主要因素是什么？何为三高两低？如何解决“三高两低”

二次成型

1、二次成型：在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。

2、中空吹塑成型：借助气体压力使闭合在模具型腔中的处于类橡胶态的型坯吹塑胀成为中空制品的二次成型技术。

 

 

 

二次成型原理

 

利用聚合物推迟高弹形变松驰时间的温度依赖性，在Tg～T_f间，将聚合物半成品（管坯、片材等）加热，使之产生变形并成型为一定形状，在较短时间内冷却到接近室温，使形变冻结并固定形状，而得到制品。

 

吹塑中的压缩空气两个作用： 吹胀和冷却

在吹塑中，在保证制品充分冷却定型的前提下，加快冷却速率以提高生产效率。

 

本文章摘于“PVC技术及人才交流”