第七章塑料二次成型
《塑料成型工艺与模具设计》(上册)电子教案完全版
《塑料成型工艺与模具设计》(上册)电子教案完全版第一章：塑料成型工艺概述1.1 塑料成型的基本概念塑料的定义与特性塑料成型的定义与分类1.2 塑料成型工艺流程制品设计模具设计成型设备选择成型工艺参数设定1.3 塑料成型工艺的特点及应用不同塑料的成型特点常见塑料成型工艺的应用领域第二章：塑料材料的性质与选择2.1 塑料的基本性质物理性质化学性质电性能2.2 塑料的成型性能流动性能热性能收缩与翘曲性能2.3 塑料材料的选择塑料选材原则常见塑料材料介绍第三章：塑料成型设备3.1 塑料成型设备分类注射成型机挤出成型机压制成型机吹塑成型机3.2 主要成型设备的工作原理与结构注射成型机的工作原理与结构挤出成型机的工作原理与结构3.3 塑料成型设备的选择与使用设备选择的考虑因素设备的使用与维护第四章：塑料成型模具设计基础4.1 模具的基本结构与分类冷模具热模具4.2 模具设计的基本原则与步骤模具设计的原则模具设计的步骤4.3 模具设计中的关键因素模具尺寸与精度模具的材料与热处理模具的冷却与加热第五章：塑料成型工艺参数设定与调整5.1 成型工艺参数的定义与作用温度压力速度时间5.2 工艺参数的设定与调整方法实验法经验法计算机模拟法5.3 工艺参数的优化与控制工艺参数优化的目的与方法工艺参数的控制与调整技巧第六章：塑料注射成型工艺6.1 注射成型工艺流程注射成型工艺的基本步骤模具的加热和冷却注射成型周期6.2 注射成型参数设定与调整注射压力注射速度模具温度保压时间和冷却时间6.3 常见注射成型问题及解决方案产品变形和翘曲气泡和杂质产品尺寸不准确第七章：塑料挤出成型工艺7.1 挤出成型工艺流程挤出成型工艺的基本步骤挤出机的选择与调整挤出成型参数设定7.2 挤出成型设备与模具挤出成型设备的结构与工作原理挤出成型模具的设计要点7.3 常见挤出成型问题及解决方案产品厚度不均匀表面质量问题产品的强度和韧性不足第八章：塑料压制成型工艺8.1 压制成型工艺流程压制成型工艺的基本步骤压制成型机的选择与调整压制成型参数设定8.2 压制成型模具设计要点压制成型模具的结构与分类模具设计中的关键因素8.3 常见压制成型问题及解决方案产品开裂和变形产品尺寸不准确表面质量问题第九章：塑料吹塑成型工艺9.1 吹塑成型工艺流程吹塑成型工艺的基本步骤吹塑成型机的选择与调整吹塑成型参数设定9.2 吹塑成型设备与模具吹塑成型设备的结构与工作原理吹塑成型模具的设计要点9.3 常见吹塑成型问题及解决方案产品变形和翘曲气泡和杂质产品尺寸不准确第十章：塑料成型工艺的优化与控制10.1 成型工艺的优化方法实验法经验法计算机模拟法10.2 成型工艺的控制技巧工艺参数的实时监测工艺参数的调整技巧10.3 成型工艺的持续改进生产过程中的问题分析与解决新技术和新工艺的应用重点和难点解析重点环节1：塑料的基本性质、成型性能及选材原则解析：了解塑料的基本性质和成型性能对于选择合适的塑料材料进行成型加工至关重要。
塑料成型工艺6二次成型
t 3
加工温度＞Tf(m），粘流态，不 可逆粘流形变为主，制品稳定 性高。 Tg＜加工温度 ＜ Tf(m），高弹 态，弹性形变增加，为主，可 逆形变。 增加作用力或作用时间，则粘 性形变迅速增加，实质是高弹 态下大分子的强制性流动。
•聚合物的粘弹性总形变 =普弹形变 + 推迟高弹形变 + 粘性形变
Tg比室温高得多的聚合 物，在Tg~Tf间，受热软化， 受外力时产生形变，此时普 弹形变很小，可忽略；因粘 性很大，粘性形变可忽略； 由此，形变主要是高弹形变， 由于大分子链段形变和位移 的贡献，具有可逆性。
二次成型过程中， 聚合物的形变主 要是高弹形变。
高弹形变——松弛过程
受外力，聚合物产生形变，保持在t=t1时，形变近似r∞ 若时间t1时，除去外力，则经过一段时间，形变回复，可 逆性，曲线b，温度>Tg。 若形变至r∞后，快速冷却，则形变冻结在r∞，形状固定, 曲线c。温度=室温<<Tg
6.2.1 注射吹塑
注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型坯， 再把型坯移入吹塑模内进行吹塑成型。
一、无拉伸注坯吹塑
生产批量大的小型精制 容器和广口容器
通过注射成型，在芯棒上形成型坯，（棒一端可通气， 另一端有微孔）。然后将热型坯置于吹塑模具内，吹入压缩 空气，型坯胀大,脱离芯棒，贴于模壁上成型和冷却。
6.1 二次成型原理
一、聚合物的物理状态
聚合物在不同温度下分别表现为玻璃态(或结晶态)、高弹态和粘流态。 非晶型在Tg以上呈类橡胶状，显示出橡胶高弹性，在Tf以上呈粘性液体 状；部分结晶型在Tg以下呈硬性结晶状，在Tg以上呈韧性结晶状，在接 近Tm转变为具有高弹性的类橡胶状，高于Tm则呈粘性液体状。 在TgTf(m)间，聚合物既表现液体性质又显示固体性质。塑料的二次成 型加工在类橡胶态下进行，在成型过程中既具有粘性又具有弹性，在类 橡胶态下，聚合物模量要比玻璃态下时低，形变值大，但由于有弹性性 质，聚合物仍具有抵抗形变和恢复形变的能力，要产生不可逆形变必须 有较大外力作用。
二次成型原理
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聚合物的粘弹性形变
• 加工过程线性聚合物的总形变γ可以看成由 三个部分的形变组成：普弹形变γE、推迟弹 性形变γH和粘性形变γV。
• 式中σ为作用的外力、t外力作用的时间、E 为模量、η为聚合物粘度。
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粘性形变 • 外力作用下，大分子链之间的运动，形 变值大，具有不可逆性，形成永久变形。
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• 升高成型温度，弹性形变成分减少，如图所示： • 在85℃以下对塑料加热,收缩很小，塑料所获得的残
余形变几乎为l00； • 在塑料的Tg以上加热使塑料收缩时，随收缩温度的
提高，制品的形变值增大，残余形变减小；
• 制品在相同的收缩温度下，成型温度高比成型温度 低，具有更高的残余形变。
• 不同的性质：所处的温度不同、大分子链 的表现不同、塑性形变在一定温度下形变 可以回复。
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二次加工的原理
• 对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚 合物，其二次成型加工是在Tg以上，粘流温 度Tf以下，受热软化，并受外力(σ)作用而产 生形变。在二次加工过程中聚合物的形变 省去了普弹形变和粘性形变。得：
什么是二次成型？
在一定条件下，将高分子材料一次成型 （例如板、片、棒、管）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。
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为什么需要二次成型？
• 二次成型是相对于一次成型而言的。 • 有些高分子材料制品由于技术上和经济上
的原因，不能够或不适于经过一次成型即 取得制品的最终形状，因而需要以一次成 型技术的产物为对象，经过再次成型来获 得最终制品。
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二次成型区间，具有粘弹性
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二次成型
二、工艺过程的影响因素
1.型坯温度
型坯温度对其形状稳定性的影响通常从两 个方面表现出来：一是熔体粘度对温度的依赖 性，T↑η↓，变形量↑。二是离模膨胀效应， T↓长度收缩和壁厚增大现象↑，表面质量↓。 一般型坯温度控制在材料的Tg~Tf(m)之间， 并偏向Tf(m)一侧。
2.吹气压力和充气速度
根据不同高分子材料制品设计其成型工艺， 画出流程图，写出设计说明书。
1.聚氨酯（PU）人造革 2.聚氯乙烯全塑凉鞋 3.聚氯乙烯木纹膜 4.塑料暖瓶壳 5.密胺塑料餐具 6.塑料门密封条 7.一次性塑料注射器 8.电视机后壳 9.塑料切菜板
格式要求：
塑料制品成型工艺设计
制品：
典型配方：说明各组分的作用 工艺流程（或加工过程）： 设备、模具：尽量具体 工艺条件：详细具体 设计者：
压缩空气的作用：吹胀、施压、冷却。吹 气压力一般在0.2～0.7MPa，粘度低、易变形、 厚壁、小容积→低压力。 充气速度（空气容积流率）大，可以缩短 吹胀时间，有利于取得均匀厚度和较好的表而 质量。但充气速度过大，会造成型坯内陷，气 流拖断。
3.吹胀比
是制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹 胀的倍数。吹胀比↑节约材料，但壁厚↓， 吹胀成型困难，强度和刚度↓ 。一般吹胀比 为2～4倍。
含义：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胀成为中空制品 的二次成型技术。 最常用于中空成型的热塑性塑料品种有 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；生产的吹塑 制品主要是用作各种液状货品的包装容器， 如各种瓶、壶、桶等。
一、成型工艺
注坯吹塑 挤坯吹塑 热坯吹塑 冷坯吹塑
1.挤出吹塑
工艺过程：挤出管坯→合模→送入压缩空 气，吹胀型坯→保压、冷却定型后脱模 优点：生产效率高，型坯温度均匀，熔接 缝少，吹塑制品强度较高；设备简单，投资少， 对中空容器的形状、大小和壁厚允许范围较大， 适用性广，故在当前中空制品的总产量中，占 有绝对优势。
高分子材料加工成型原理-chap7 塑料二次成型
第二节 中空吹塑成型
工艺过程影响因素
吹胀比
吹胀比大，省料，壁薄，成型困难，强度刚度低； 吹胀比小，耗料，壁厚，冷却时间长，成本高。 一般2-4倍，根据材料性质，制件型坯形状尺寸等定
模温和冷却时间
模温过低、冷却过早，形变困难，轮廓模糊； 模温过高、冷却过慢，周期变长； Tg高，模温可高，否则尽可能降低模温； 冷却时间可占成型周期1/3-2/3，冷却充分，防止弹
可成型性
伸长率对温度敏感的材料(如PS,PE)适合较大压力 缓慢成型，且在加热箱中加热模具中成型；
伸长率对温度不敏感的材料（如PVC,PMMA）适 合较小压力快速成型，夹持在模具中移动加热器 加热；
第四节 拉幅薄膜的成型
拉幅薄膜的成型
加热到Tg-Tm 厚片/管坯（挤出）
薄膜
特点（相对未拉伸薄膜） 大幅度拉伸
单向拉伸
薄膜拉伸取向
平膜法
逐向拉伸
双向拉伸
同时拉伸
泡管法
双向同时拉伸
管膜法
平板式拉伸法
管膜法由于产品质量较差，多用来生产热收缩膜；
平膜法薄膜质量较好，其中逐向拉伸平膜法应用最广，主要 用来生产高强度薄膜。
第四节 拉幅薄膜的成型 Tg-Tf间热
处理，只允
拉幅薄膜成型工艺
许大分子链 段松弛，保
要求：生产过程中形成适度结晶与取向结留构其。他取向
聚合物加工的理论基础 塑料的成型加工 橡胶加工 合成纤维的纺丝及加工 高分子复合材料及共混物的加工成型
第七章 塑料的二次成型
第一节 二次成型的粘弹性原理 第二节 中空吹塑成型 第三节 热成型 第四节 拉幅薄膜的成型 第五节 冷成型
塑料二次成型的温度范围
塑料二次成型的温度范围
塑料二次成型的温度范围主要取决于所使用的塑料材料及其熔点或流动温度。
在二次成型过程中，塑料通常处于熔点或流动温度以下，即类橡胶状态。
对于不同类型的塑料二次成型技术，其温度范围也有所差异。
1. 中空吹塑成型：中空吹塑成型是一种将热塑性塑料管材通过吹塑成型得到中空制品的方法。
在此过程中，塑料通常在100℃至150℃的温度范围内进行二次成型。
2.拉幅薄膜成型：拉幅薄膜成型是将热塑性塑料片材通过拉伸和冷却成型为薄膜的一种方法。
这个过程一般在100℃至130℃的温度范围内进行二次成型。
3.热成型：热成型是将热塑性塑料板材或片材加热至其塑化点附近，然后通过模具压制成型的方法。
热成型的温度范围通常在130℃至180℃之间。
4.合成纤维的拉伸：合成纤维的拉伸是在高温条件下对热塑性纤维进行拉伸，以提高其力学性能。
这个过程的温度范围一般在150℃至200℃之间。
需要注意的是，具体的温度范围会因塑料品种、成型设备以及制品要求等因素而有所不同。
在实际操作中，应根据实际情况调整温度参数，以保证二次成型效果和产品质量。
此外，为了确保塑料在二次成型过程中的稳定性，还需严格控制成型速度、压力等工艺参数。
通
过合理的工艺条件搭配，可以实现塑料制品的高效二次成型，提高生产效率和产品质量。
塑料的二次加工(2)热成型
7、其他热成型 弯曲、卷筒、卷边和翻边、扩口、成波 （后两种属于冷成型） 8、固体挤出成型 塑料棒材在熔点以下加高压迫使其塑性形变并通过挤出模具获得制品。 属冷成型。 9、冷弯曲 常温下对热塑性塑料弯曲、冲压成型或折角。（而后用粘合剂或金属夹 持固定）
3.1热成型方法: 1、模压成型： 单阳模成型 、单阴模成型、对模成型
2、真空成型 单阳模成型、单阴模成型、无模成型
3、气压成型 单阳模成型、单阴模成型、对模成型、无模成型、中空吹塑成型
4、气压、真空复合成型 改善壁厚均匀度，先拉伸在气压或真空成型
5、固相成型 用精确控制片材加热温度（2°C）的方法，在低于结晶相容点以下的温 度下（PP155-160°C）利用辅助阳模（柱塞）冲压拉伸，然后用压 缩空气（0.8MPa）吹胀成型。（PP软化点与结晶相熔点很接近’熔 相片材易下垂） 6、挤出-热成型 挤出片材在未冷却时热成型
塑料的二次加工
大连工业大学 韦小宝
三、热成型
将热塑性塑料板（片）材或管状材料加热至软化，在气体压力、液体压 力或机械压力下，采用适当的模具和夹具，使其成为具有凹凸状立体 产品的一种成型方法。 热成型的特点： 1、适应性强（适合尺寸规格范围大） 2、应用范围广（适用制品和材料广泛） 3、设备投资少（设备压力不高） 4、模具制造方便（钢、铝、木材、塑料、石膏） 不足之处： 制件不能复杂、壁厚不均、边角废料较多 熔相热成型：成型温度在Tm以上 固相热成型：成型温度在Tg与Tm之间
第七章塑料的二次成型
成型工艺
两种工艺： 注射-吹塑 挤出-吹塑
制品飞边少、口部不需 要休整、制品尺寸和壁 厚精度高，加工过程省 去切断操作；但型坯需 要重新加热，增大了热 消耗，使生产受到一定 限制
挤出法生产效率高， 型坯温度均匀，熔接缝 少，吹塑制品强度较高， 设备简单，投资少，对 中空容器的形状、大小 和壁厚允许范围较大， 适用性广，工业应用较 多。 注射法制品飞边少、 口部不需要休整、制品 尺寸和壁厚精度高，加 工过程省去切断操作； 但型坯需要重新加热， 增大了热消耗，使生产 受到一定限制。
三、 热成型
差压成型
热成型方法
覆盖成型
其他热成型（柱塞辅助成型、推 气成型）
四、拉幅薄膜成型
（一）平膜法逐步拉伸薄膜成型 （二）管膜法拉幅薄膜
二次成型温度
成型温度以最易产生形变且伸长率最大的 温度为宜。无定形热塑性聚合物的最易成 型温度与其Tg（与频率有关）相当。
冻结温度决定了实际的有效形变(残余形 变）。一般以处于材料的Tg以下最好。
二、 中空吹塑成型
1.定义
将挤出或注射成型的塑料管坯（型坯）趁热于 半熔融的类橡胶态时，置于各种形状的模具中， 并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧 贴于模腔壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。
第七章
塑料的二次成型
一、 二次成型原理
1.定义 在一定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成 型为制品的方法，称为二次成型法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中空吹塑 一次成型 二次成型 塑性形变 推迟形变 热成型
取向薄膜拉伸