吸塑技術之片材的成型（xíng）特性:

用於成型加工（gōng）的（de）片材，無論是（shì）單層或多層（céng）複（fù）合的，都必須具備以下性能：
 
一、塑性（xìng）記憶，即當拉（lā）伸軟化的片材時，既有（yǒu）緊縮反抗拉力的傾向，又（yòu）有盡可能均勻拉（lā）伸的傾向。這一特性可以使己經成型的製品如果重新加熱到原來的成型溫度，它會回複（fù）到原來平片形狀。這特（tè）性對成型過程的（de）拉伸有著重要影響。
 
二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以（yǐ）拉伸，這一特（tè）性對於產品的形狀和質量有很（hěn）大影響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可以拉伸至500%～600%。
 
三、熱強度，即加熱軟化的片材隻要稍（shāo）受（shòu）壓（yā）力（lì），就會在模具上形成清晰的輪廓。反之，如果需要太大的壓力才能成型，而真空吸塑成型（xíng）所提供傾壓力（lì）差（chà）有限，對某些細微（wēi）的（de）花（huā）紋就（jiù）很難（nán）顯示出來。
 
四、成型溫度，即成型片（piàn）材需具備適宜一定的（de）加（jiā）工溫度範（fàn）圍。既在其受熱（rè）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（jiào）寬；不能隻在較小的某一特定（dìng）溫度範圍內成型，溫度（dù）偏高或偏低（dī）時，成型容易撕裂、熔塌等現象（xiàng）。

從（cóng）以（yǐ）下幾個方麵去分析（xī）。
 
一、熱塑性（xìng）塑（sù）料化學組（zǔ）成和結構
       熱塑性塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的（de）大分子(聚合物)組成的。這些（xiē）大分子可以是線性的，比（bǐ）如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列（liè），我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻（yún）結構的大分子，比如線型聚（jù）乙烯或聚甲醛，能形成部分的規則（zé）排列，大分子按一定規則部（bù）分結晶，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性塑料的區（qū）別，無定形熱塑性塑料由於其不對稱結構或大側基，是不結晶的，在不（bú）進行改性和著色的情況下均是透明的。無（wú）定形熱塑（sù）性塑料（liào）的使用溫度應低於其玻璃化轉（zhuǎn）變溫度爪（zhǎo）。部分結晶塑料含有分子鏈規則排列的區域，稱之為（wéi）結晶區。因為結晶作（zuò）用，部分（fèn）結（jié）晶（jīng）的熱塑性（xìng）塑料通（tōng）常是不透明的，並且（qiě）透明度會隨著（zhe）結晶度的增加（jiā）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（jiā）熱到晶體熔點以上，晶（jīng）體將會熔融（róng），片材將會（huì）全部變成無定形（xíng），進而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對於許多部分結晶的（de）熱塑性塑料而言，結晶作用可以通過將成型的片材和模塑製品（pǐn）快速冷卻而得到抑製，最終得到透明的製品(如PET瓶，透明的PET片材和透明的無規聚丙烯（xī）片材)。
 
       透明的熱塑性塑料是無定形的，但（dàn）並非所有無（wú）定形的熱塑性塑料都是透明的，比如說進行了著色和（hé）改（gǎi）性的無定形塑料就是如此。由（yóu）於分子鏈部分有序排列，部分結晶熱塑（sù）性塑料不（bú）再透明（míng），根據結晶（jīng）度不同，其透明程度也會不（bú）同。無（wú）定形和部分（fèn）結晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度範圍。


      在低於玻璃化轉變溫度Tg時（shí）(以前稱之為軟化溫度)，熱（rè）塑（sù）性塑料通常是非常脆(比如普通聚（jù）苯乙烯PS )，熱塑性塑料的剛性(模量E)和強度(σ)會隨著溫度的升高而降低，但可變（biàn）形性(ε)會增大。材料在（zài）最高（gāo）工作溫度時，還必須有足夠的剛性。熱膨脹係數在一定溫（wēn）度範圍內可以認為是隨（suí）溫度（dù）線性增加的。
 



      當（dāng）加熱熱塑（sù）性成型材料時，無定形和部分結晶的熱塑性塑料會產生差異。對於無定形熱塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉變溫度(軟化（huà）點)時就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關，真空（kōng）成型時所需要的溫度就比壓力（lì）成型時所需要（yào）的溫度要高。

       部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶，分為無定形區和結晶區。當結晶度較低時，材（cái）料在溫度低（dī）於結晶熔融區時就（jiù）能進行真空吸塑成型，結晶（jīng）程度高時，就（jiù）需要更高一些的成型溫度。
 
       熱塑（sù）性塑料這種現象是如何影響真空（kōng）吸塑成型加工的（de）呢？如（rú）果用部分結晶熱塑性塑（sù）料製成的製件在高（gāo）溫下工（gōng）作，或者說製件本身需要在高溫下殺菌（jun1）消毒，它就需要承受熱-應力條件而不發生形變，這（zhè）就需（xū）要在熱加工過程中部分結晶（jīng）區域（yù）被完全熔融，也就是說，這種成型材料需要選用足夠高的真空吸（xī）塑成型溫（wēn）度。
 
       以部分結晶（jīng）的聚丙烯熱成型（xíng）杯子為例，說明了不同的真空（kōng）吸塑成型溫度（dù）對製品成（chéng）型後的外觀和而後的高溫消毒過程（chéng）的影響（xiǎng）。聚丙烯的結晶熔融區大致為158～165℃，當真空吸塑成型（xíng）溫度低於158℃，結（jié）晶區不（bú）會完全熔融（róng），它們就像一些（xiē）小的塑性塊一樣，在成型過程中產生形（xíng）變，但仍以固態形（xíng）式保留在無定形的熔體中。隻要（yào）再次加（jiā）熱(如高（gāo）溫消毒)，杯子開始形變，這是因（yīn）為結晶區（qū）的（de）應力（lì）要想恢複到它最初的形狀。
 
       另一方麵，若成（chéng）型溫（wēn）度為163℃，結晶區會完全熔融，聚丙（bǐng）烯成（chéng）型材料會變成無定形的，在一定條（tiáo）件下冷卻，會形成新的不含應力的晶體，不會在121℃高溫消毒的時候發生逆轉，因此杯子的幾何尺寸不會發（fā）生變化。從以上的分析可知，若真空吸塑成型製品（pǐn）在高溫下使（shǐ）用，或要進行短暫的高溫（wēn）消毒，那麽在材料真空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料，真空吸塑成型溫度至少應該在晶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（shí）際生產中，如果把這些因素都考慮進去的話，就會（huì）產生（shēng）下麵的問題：片材就會因為真空吸塑成型機器達不到所需要的真空吸塑成型溫度而無（wú）法進行生產(通（tōng）過機器（qì）時無（wú）法得到一個光滑平整的表麵)，或者（zhě）是材料的熔體強度（dù）太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模（mó）黏結得過緊。在加（jiā）熱和成型時易於結晶的（de）熱塑（sù）性（xìng）塑料，如CPET是（shì）一個例外。CPET是（shì）含有（yǒu）結晶成（chéng）核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型（xíng）材料，CPET是完全無定形的，但在適當的工作條件下仍具有快速（sù）結晶的特性。其結晶速度與材（cái）料的成型溫度有關，在170℃時結（jié）晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區的軟化溫度是在78～85℃，故下列條件可用於CPET的真空吸塑成型。
 

       真空吸塑成（chéng）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（xíng）性。結晶度高不利於製（zhì）品的（de）精確度。真空吸塑成型模具必須加熱到170℃。在真空吸塑成（chéng）型過程（chéng）中(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℃下在另一個模具中冷卻。CPET真空吸塑成型製品的最大長期工作溫度為220℃，但是必須記住，能（néng）在如此高的溫度下使用，製品的穩定性取決於結晶度。比如用CPET做成的容器，結晶度也（yě）僅僅隻有（yǒu）25%～30%。