吸塑技（jì）術之（zhī）片材的成型特性:

用於成型加工的片材，無論是單（dān）層（céng）或多層複合的，都必須（xū）具備以下性能：
 
一（yī）、塑性記憶，即當拉伸軟化的片材時，既有（yǒu）緊縮反抗拉力（lì）的傾向，又有盡可能均勻（yún）拉伸的傾向。這一（yī）特性可以（yǐ）使己經成型的製（zhì）品如果重新加熱到原（yuán）來的成型溫度（dù），它會回複到原來平片（piàn）形狀。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響。
 
二、熱（rè）拉（lā）伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性（xìng）對於產品的形（xíng）狀和質量（liàng）有很大影響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可（kě）以拉伸至500%～600%。
 
三、熱強度，即加熱軟化的（de）片材（cái）隻要稍受壓力，就會在模具上形成清晰的輪廓。反之（zhī），如果需要太大（dà）的壓力才能成型，而真空吸（xī）塑（sù）成型所提供傾（qīng）壓力（lì）差有限，對某些細微（wēi）的花紋就（jiù）很（hěn）難（nán）顯示（shì）出來。
 
四、成（chéng）型溫度，即成型片材需具備適宜一定的加工（gōng）溫度（dù）範圍。既在其受熱軟（ruǎn）化溫度，容易成型，又與其熔（róng）融溫度（dù）有（yǒu）一定距離，成型溫度範（fàn）圍較寬；不（bú）能隻在較小（xiǎo）的某一特（tè）定溫度範圍內成型，溫度偏高或偏低時，成型容易撕裂、熔塌等現象。

從以下幾個方麵去（qù）分析。
 
一、熱塑性塑料化學組成和結構
       熱塑性（xìng）塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(聚合物（wù）)組成的。這些大分（fèn）子可（kě）以是線性的（de），比如說HDPE，也可（kě）以是支化的（de），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。均勻結構的大分子，比如線型（xíng）聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規則排列，大分子按一定（dìng）規則部分結晶，我們稱之為部分（fèn）結晶熱（rè）塑性（xìng）塑料。
 
       無定形和部分結晶熱塑性塑（sù）料（liào）的區別，無定形熱塑性塑料由於其不（bú）對稱結構（gòu）或大側基，是不（bú）結晶的，在不進行改性和著色的情況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使（shǐ）用溫度（dù）應低（dī）於其玻璃化轉變（biàn）溫度爪。部分結晶（jīng）塑料含有分子鏈規則排（pái）列的區域，稱之為結晶區（qū）。因為結晶作用，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（zhe）結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑（sù）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（róng）點以上，晶體將會熔（róng）融，片（piàn）材將會全部變成無定形，進（jìn）而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對（duì）於許多部分結晶的熱塑性（xìng）塑料而言，結晶作用（yòng）可以通過將成型的片材（cái）和模塑製品快速冷卻而得到抑製，最（zuì）終得到透明的（de）製品(如PET瓶，透明的（de）PET片材和透明的無規聚丙烯片材（cái）)。
 
       透明的熱塑性塑料是無定形的，但並非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的，比如（rú）說進行了著色和改性的無定（dìng）形塑料（liào）就是如（rú）此。由於分子鏈（liàn）部分有序排列，部分結晶熱塑性（xìng）塑料不再透明，根據結晶度不同，其透明程（chéng）度也會（huì）不同。無定形和部分（fèn）結晶的熱塑性塑（sù）料有一個最高的工作溫度（dù）範圍（wéi）。


      在低於玻璃化轉變（biàn）溫度Tg時(以前稱之為軟化溫度)，熱塑性塑料（liào）通常是非（fēi）常脆(比如（rú）普通（tōng）聚苯乙烯PS )，熱塑性塑料的剛性(模量E)和強度(σ)會（huì）隨著溫度（dù）的升高而降低，但可變形性(ε)會增大。材料在最高工作溫度時，還必須有足夠的剛性。熱膨脹係數在一定（dìng）溫度範圍內可以認為是隨溫度線性增加的。
 



      當加（jiā）熱熱塑性成型材料時，無定（dìng）形和部分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對於（yú）無定形（xíng）熱塑性塑料，溫度升（shēng）高到（dào）其玻璃化轉變溫度(軟化點)時就可以真空吸塑成型了（le）。所需要的熱（rè）量與成型（xíng）材料的種類和所使用的加工方法有關，真空成（chéng）型時（shí）所需要的溫（wēn）度就比壓（yā）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（jié）晶，分為無定形區和結晶區。當結（jié）晶度較低時，材料在溫度低於結晶熔融區時就能進行真（zhēn）空吸塑成（chéng）型，結晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度（dù）。
 
       熱塑性塑（sù）料這種現象（xiàng）是（shì）如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結（jié）晶熱塑性塑料製成的製件在高溫（wēn）下工作，或者說製件本身需要在高（gāo）溫（wēn）下殺菌消毒，它就（jiù）需要承受熱-應力條件而不發生形變，這（zhè）就需要在熱加工過（guò）程中部分結（jié）晶區域被完（wán）全（quán）熔融，也就（jiù）是說，這種（zhǒng）成型材料需（xū）要選（xuǎn）用足夠高的真空（kōng）吸塑成型溫（wēn）度。
 
       以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同（tóng）的真空（kōng）吸塑成型溫度對製品成型後的外觀和而後的高溫消毒過（guò）程的影（yǐng）響。聚丙烯的結晶熔融區大致為158～165℃，當真空吸（xī）塑成型溫度低於158℃，結晶區（qū）不會完全熔融，它們就像一（yī）些小的塑性塊一樣（yàng），在成型過程中產生形變，但仍以（yǐ）固（gù）態（tài）形式保留在無定形的熔體中。隻要再次加熱(如高溫消（xiāo）毒)，杯子開始形變，這是因（yīn）為結晶區的應力要想恢複到它最初的形（xíng）狀。
 
       另一方麵，若成（chéng）型溫度為163℃，結晶區會完全熔（róng）融，聚丙烯成型材料會變成（chéng）無定形的，在一定條（tiáo）件下冷卻，會形成新的不含應（yīng）力的晶體，不會在（zài）121℃高溫消毒的時候發生逆轉，因此杯（bēi）子的幾何尺寸不會（huì）發生變化。從以上的分析（xī）可知，若真空（kōng）吸塑成型製品在（zài）高溫下使用，或要進行短暫的高溫消毒，那麽（me）在材料真空吸塑成型的時候就最好使（shǐ）用較高的溫度。對於部（bù）分結晶熱塑性塑料，真空（kōng）吸（xī）塑成型溫度（dù）至少應該在晶（jīng）體熔程範圍的中間溫度以上。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（huì）減小。
 
       在實際生產中，如果把這些因素都考慮進去的話，就（jiù）會產生下麵的問題（tí）：片（piàn）材就會因為真空吸塑成型機（jī）器達不到所需要的真空吸塑成型（xíng）溫度而（ér）無法進行生產(通（tōng）過機器時無法得到一個（gè）光滑平（píng）整的表麵（miàn）)，或者是材（cái）料的熔體強度太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結（jié）得過緊。在（zài）加熱和成型時易於結晶的熱塑性塑料，如（rú）CPET是一個（gè）例外。CPET是含有結晶成核劑無定（dìng）形的聚酯（zhǐ）。作為一種熱成型材料，CPET是（shì）完全無定形的，但在適當的（de）工作條件下（xià）仍具有快速結晶的特性。其結晶速度與材料的（de）成型溫度有關，在170℃時（shí）結晶溫（wēn）度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區的軟化溫度（dù）是在78～85℃，故下列條件（jiàn）可用於CPET的真空吸塑成型（xíng）。
 

       真空吸塑成型溫度為130～135℃，加（jiā）熱時間應盡可（kě）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（yú）製品的（de）精確度。真（zhēn）空吸塑成型（xíng）模具必（bì）須加熱到170℃。在真空吸塑成型過程中（zhōng）(0.6～0.7mm厚的片材用3.5～4s的時間)，材料可以獲得25%～30%的結晶度。成型後，製品在60℃下（xià）在另一個模具中冷（lěng）卻。CPET真空吸塑成型製品的最大長期工作溫度為220℃，但（dàn）是必須記住，能在如（rú）此高的（de）溫度下（xià）使用，製品的穩定性取決於結晶（jīng）度。比如用CPET做成的（de）容器，結晶度也僅（jǐn）僅隻有25%～30%。