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吸塑问题手册

吸塑 smartsun 3年前 (2021-11-21) 1392次浏览 0个评论

Table of Contents

1.前言

“热成型”一词的原意是“后加工技术”。它是加工技术的一部分,是在处理热塑性片材时兴起的。

热成型是一个工业过程,在这个过程中,塑料片材被加热,然后形成有用的零件。它包含三个连续阶段,即加热、成型和冷却。

热成型是一种相对简单的加工技术。

相较于其它塑料成型方法,热成型成本低廉,广泛应用于诸如一次性咖啡杯盖等包装行业。

热成型是最古老的塑料成型技术之一,它的历史可以追溯到19世纪。

2.塑料片材,片材的物理性能概览

吸塑问题手册
聚合物是由许多简单的分子组成。这些分子以重复的单体结构存在。一种聚合物中可能含有数百个单体,聚合物可能具有线型、链型或者网型结构。
吸塑问题手册

塑料是由碳、氢、氧、氮、氯和硫等多种元素组成的长链分子聚合物。这些长链分子由小分子重复单元、通过加成缩合反应,以共价键连接形成

塑料可以依加热后是否软化分为:热塑型塑料热固性塑料

热塑性塑料(thermoplastic)指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。

主要的热塑型塑料有

  1. 聚乙烯 PE
  2. 聚丙烯 PP
  3. 聚苯乙烯 PS
  4. 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA
  5. 聚氯乙烯 PVC
  6. 尼龙 Nylon
  7. 聚碳酸酯 PC
  8. 聚四氟乙烯(铁氟龙)PTFE
  9. 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET
  10. 聚甲醛 POM

热固性塑料(Thermoset)具有加热后固化并且不可溶解、不融化特性的塑料,例如环氧树脂。这种塑料只可以成型一次。

主要的热固性塑料有

  1. 环氧树脂(Epoxy)
  2. 脲甲醛(Urea formaldehyde)
  3. 苯酚甲醛 (phenol formaldehyde)
  4. 三聚氰胺甲醛 (melamine formaldehyde)

另一个重要的物理性能是玻璃转化温度(glass transition temperature, Tg)是指玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互可逆转化的温度。当达到某一温度时,这区域的分子链会做局部运动,这个温度称作“玻璃转移温度”(Tg)。若温度低于Tg,因分子链无法运动,这时材料处于刚硬的“玻璃态”。当温度高于Tg时,无定形状态的分子链开始运动,材料会呈现类似橡胶般柔软可挠的性质。

在热成型中,温度适中,材料主要经历黏弹性变形,而非纯流动。热成型采用间歇式工艺,但相当快,而且可自动控制。

热塑性塑料有较窄的玻璃转化温度,热固性塑料玻璃转化温度较宽。

参考:《聚合物》

2.1 热成型材料物理性能

热成形是用真空、空气压力和机械手段加热塑料片材形成一个腔。这一过程首先是将热塑性塑料片加热至略高于玻璃转变温度(对于非晶聚合物而言),或略低于熔点(对于半晶材料而言)。由于工件的最终厚度分布受到板材内部初始温度分布的极大控制,因此优化加热阶段非常重要。在大多数热成型机中,这一步是使用由长波红外发射器组成的红外烤箱来完成。

高温材料根据分子结构的不同分为半晶和非晶两大类。

半晶材料具有高度有序的分子结构尖锐的熔点。它们不会随着温度的升高而逐渐软化,相反,半晶材料在吸收一定的热量之前保持固体状态,然后迅速变成低粘度的液体

非晶材料在Tg以上呈粘性变形

详细参阅《非静态与半晶态材料》

2.1.1 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)

2.1.2 聚氯乙烯 (PVC)

2.1.3 低密度聚乙烯(LDPE)

2.1.4 高密度聚乙烯(HDPE)

2.1.5 聚丙烯 (PP)

2.1.6 聚苯乙烯 (PS)

2.1.7 发泡聚苯乙烯 (EPS)

2.1.8 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)

2.1.9 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

2.1.10 聚醚醚酮(PEEK)

2.1.11 聚碳酸酯 (PC)

2.1.12 热塑型烯烃 (TPO)

2.1.13 聚苯醚 (PPO)

2.1.14 热塑型弹性体

2.1.15 可降解聚合物

2.1.16 环烯烃共聚物(COC)

2.1.17 聚缩醛 (POM)

2.1.18 复合材料

3. 机器规格-参数的影响

3.1 真空成型的方法

3.1.1 连续真空成型

3.1.2 真空热成型

3.1.3 压力成型

3.1.4 柱塞辅助压力成型

3.1.5 柱塞辅助真空成型

3.1.6 压力泡塞式辅助真空成型

3.1.7 自由成型

3.1.8 配套模具成型

3.1.9 悬垂成型

3.1.10 真空回抽成型工艺

3.2 参数的影响

3.2.1 原材料(塑料板)

3.2.2 模具

3.2.3 真空

3.2.4 真空孔

3.2.5 柱塞

3.2.6 片材温度

3.2.7 加热器

3.2.8 日光

3.2.9 工艺参数

4. 问题识别-分类-排查-流程图

热成型是一种可以比机械加工处理更薄壁厚的拉伸工艺(为了保持熔体流动率,承受机械力和热力,机械加工通常需要更厚的壁厚),所以对于不需要高强度的产品,热成型工艺造价更为低廉。

热成型有如下几种分类:根据片材厚度(分为薄规格和厚规格热成型),根据提供方式(分为卷状或片状),根据模具轮廓(分为公模或母模)。

薄规格(厚度小于1.5mm)热成型使用成卷材料,通常应用于大批量的包装行业,如一次性的杯盘。

为了分析产品的一系列质量问题,我们可以从以下四个方面入手:

1.制造过程,包括进料,预热,成型压力,冷却速率

2.用于输入和输出的设计参数

3.材料和模具设计,包括柱塞尺寸,设计图案,拉伸比,材料种类

4.加热、冲压或是脱模等系统控制过程

4.1 排查

4.1.1 水泡或气泡

4.1.2 网状物或桥状物

4.1.3 过度的片材下垂

4.1.4 针孔或破裂

4.1.5 过度的后期收缩

4.1.6 不均匀下垂

4.1.7 零件粘连模具

4.1.8 零件上的裂纹

4.1.9 热成型部件的模具侧凸起

4.1.10 麻点

4.1.11 壁面分布不均

4.1.12 边缘不平整

4.1.13 成型时片材的撕裂

4.1.14 成型区的边缘成型不良

4.1.15 有光泽的斑点

4.1.16 零件翘曲

4.1.17 边角裂纹

4.1.18 边角凸起

4.1.19 表面瑕疵

4.1.20 拐角处的零件太薄

4.1.21 褶皱、网状物或皱纹

4.1.22 脱模时零件变形

4.1.23 零件细节不佳

4.2 终端产品问题

4.2.1 助剂迁移

4.2.2 熔体失效

4.2.3 蓝色彩点

4.2.4 收缩

4.2.5 拉伸

5. 生产优化

6. 案例研究

6.1 案例一

6.2 案例二

6.3 案列三

7. 结语

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