吸塑技術之片材的成型特性:

用於成型加工的片材，無論是單層或多層複（fù）合的，都必須具備以下性能：
 
一、塑（sù）性記憶，即當拉伸軟化的片材時，既有緊（jǐn）縮反（fǎn）抗拉力的傾向，又有盡可能（néng）均勻（yún）拉伸（shēn）的傾（qīng）向。這一（yī）特性可以使己經成型的製品如果重新加熱到原來的（de）成型溫度，它會回複到原來平片形狀。這特性對成型過程的拉伸有著（zhe）重要影響。
 
二、熱拉伸，即片材在加熱（rè）時（shí）均可以拉伸，這一特性對於（yú）產品的形狀和質量有很大影（yǐng）響。有些（xiē）可以拉伸15%～20%，而有些（xiē）甚（shèn）至可以拉伸至500%～600%。
 
三、熱強度（dù），即加熱（rè）軟化的片材隻要稍受壓力，就會在模具上形（xíng）成清晰的輪廓。反之，如果需要太大的壓力才能成（chéng）型，而真空吸塑（sù）成型所提供傾壓力差有限（xiàn），對某些細微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一定的加工溫度範圍。既在（zài）其受熱軟化溫度，容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度範圍較寬；不能隻（zhī）在較小的某一特（tè）定溫度範圍（wéi）內成型，溫度偏（piān）高或偏低時（shí），成型容易撕裂、熔（róng）塌等現象。

從以下幾個方麵去分析。
 
一、熱塑性塑料化學組（zǔ）成和結構
       熱塑性（xìng）塑料是由分子鏈長度達（dá）到10-3mm的大分子(聚合物)組成的（de）。這些大（dà）分子可以是（shì）線性的，比（bǐ）如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑（sù）料。均（jun1）勻結構的大分子（zǐ），比如線（xiàn）型聚（jù）乙烯（xī）或聚甲醛，能（néng）形成（chéng）部分（fèn）的（de）規則排列（liè），大分子按一定（dìng）規則部分結（jié）晶，我們稱之為部分結晶（jīng）熱塑性塑料。
 
       無定形和部分結晶熱塑（sù）性（xìng）塑（sù）料的區別，無定形熱塑性塑料由於（yú）其不對稱結構或大側基，是不結晶的，在不進行改（gǎi）性和著色的情況（kuàng）下均是透（tòu）明的。無定形熱塑性塑（sù）料的使用溫（wēn）度應低於其玻璃化轉變溫度爪。部分結晶塑料含有分子鏈規則排列的區域，稱之為結晶區。因為結晶作用（yòng），部分結晶的熱塑性塑料通常是不透明的，並且透明度會隨著結晶度的增加而減小。部（bù）分結晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點Tm之間。
 
       如果HDPE的片材被加熱到晶體熔點以上，晶體將會熔融，片材（cái）將會全部變成無定形，進而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對於許多部分結晶（jīng）的熱塑性塑料而言，結晶作（zuò）用可以通過將成型的片材和模塑製品快速冷卻而得到抑製，最終得（dé）到透明的製（zhì）品(如PET瓶，透明的PET片材和（hé）透明的無規聚丙烯片材)。
 
       透明的（de）熱塑性塑料是（shì）無定形（xíng）的（de），但並非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的，比如說（shuō）進行（háng）了著（zhe）色（sè）和改性的無（wú）定形（xíng）塑料就是（shì）如此。由於分子鏈（liàn）部分有序排列，部分結（jié）晶熱塑性塑料不再透明，根據（jù）結晶度不同，其透（tòu）明程度也會不同。無（wú）定形和部分結晶的熱（rè）塑性（xìng）塑料有一個最（zuì）高的工作溫度範圍（wéi）。


      在（zài）低於玻璃化轉變溫度Tg時（shí）(以前稱之為軟化溫度)，熱塑性塑（sù）料通常是非常脆(比如普通聚苯（běn）乙烯PS )，熱塑性塑（sù）料的剛性(模量E)和強度(σ)會隨著溫度的升（shēng）高（gāo）而降低，但可變形性(ε)會增大（dà）。材料在最高工作溫度時（shí），還必須有足夠的剛（gāng）性。熱膨脹係數在一定溫度（dù）範圍內可以認為是隨溫度線性增加的。
 



      當加熱熱塑性成型材料時，無定形（xíng）和（hé）部分結晶的熱（rè）塑性（xìng）塑料會產生差異。對於無定形熱（rè）塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉變溫度(軟化點)時就可以真空吸塑成（chéng）型了。所（suǒ）需要的熱量與成型材（cái）料的種類和所使用的加工方法有關，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。

       部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶，分為無定（dìng）形區和結晶區。當（dāng）結晶度較低時，材料在溫度低於（yú）結晶熔融（róng）區時就能進行真空吸塑成型，結晶程度高時（shí），就需要更高一些的成（chéng）型溫度。
 
       熱塑性塑料這種現象是如何影（yǐng）響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結（jié）晶熱塑性塑（sù）料製成的製件在高溫下工（gōng）作，或者說製件本身需要在高溫下殺菌消毒（dú），它就需要（yào）承受熱-應力（lì）條件而不（bú）發生形變，這就需（xū）要在熱加工（gōng）過程中部分結晶區域被完全熔融，也就是（shì）說，這種成（chéng）型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型（xíng）溫度。
 
       以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例（lì），說明（míng）了不同的真空吸塑成型溫度對製品成型後的外觀和而後的高溫消毒過程的影響。聚丙（bǐng）烯的結晶熔融區大致為158～165℃，當真空吸塑成型溫度低於158℃，結晶區（qū）不會完全熔（róng）融，它們就像一些小的塑性塊一樣，在成（chéng）型過（guò）程中產生形（xíng）變，但仍（réng）以固態形式保留在無定形的熔體中。隻要再次加熱(如（rú）高溫消（xiāo）毒)，杯子開始形變，這是因為結（jié）晶區的應（yīng）力要（yào）想（xiǎng）恢複到（dào）它最初（chū）的形狀。
 
       另一方麵，若成型溫度為163℃，結晶區會完全熔融，聚丙烯成型（xíng）材料會（huì）變成無定（dìng）形（xíng）的，在一定條件下冷卻，會（huì）形成新的不含應力（lì）的晶體，不（bú）會（huì）在121℃高溫消毒的時候發生逆轉，因此（cǐ）杯子的幾（jǐ）何尺寸（cùn）不會發生變化。從以上的分析可知，若（ruò）真（zhēn）空（kōng）吸塑成型製品在高溫下使用，或要進行（háng）短暫的（de）高溫消毒，那（nà）麽在材料真空（kōng）吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度。對於部分結晶熱塑性塑（sù）料（liào），真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程範圍的（de）中間溫度以上。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。
 
       在實（shí）際生產中（zhōng），如果把這些因素都考慮進去的話（huà），就會產生下麵的問題：片材（cái）就會因為真空吸塑成型機器達不到（dào）所需要的真空吸塑成型溫度而無法進行（háng）生產(通過機器時無法得到一個光滑平整的表麵)，或者是材料的熔體強度太低，會產（chǎn）生太大的熔塌，或者（zhě）是因為材料與口模黏結得過緊。在加熱和成型時易於結晶的熱塑性塑料（liào），如CPET是一個例外。CPET是含有結晶成核劑無定形的聚酯。作為一種（zhǒng）熱成型材料，CPET是完全無定形的，但在適當的工作條（tiáo）件下仍（réng）具有快速結晶（jīng）的特性。其結（jié）晶（jīng）速度與材料的成型溫度有關，在170℃時結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在（zài）255～258℃之間，無定形區的軟化溫度（dù）是在78～85℃，故下列條件可用（yòng）於（yú）CPET的真空吸塑成型。
 

       真（zhēn）空吸塑成型溫度為130～135℃，加熱時間應盡可能短，盡量少發生結晶，使材料具有理想的可變形性。結晶度高不利於製品的精確度。真空吸塑成（chéng）型模具必須加熱到170℃。在真空（kōng）吸塑（sù）成（chéng）型過程中（zhōng）(0.6～0.7mm厚的片材用3.5～4s的（de）時間)，材料可以獲得（dé）25%～30%的結晶度。成型（xíng）後，製品在60℃下在另一個模具中冷卻。CPET真（zhēn）空吸塑成型製品（pǐn）的最大長（zhǎng）期工作溫度為220℃，但（dàn）是必須記住，能在如此（cǐ）高的溫度下使用，製品的穩定性取決於結晶度。比如用CPET做成的（de）容器，結晶度也僅僅（jǐn）隻有25%～30%。