吸（xī）塑技（jì）術之片材的（de）成型特性:

用於成（chéng）型加工的片材，無論是單層或多層複合的，都必須具備以下性能：
 
一、塑性記憶，即當（dāng）拉伸（shēn）軟化的片材時，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有（yǒu）盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可（kě）以使己經成型（xíng）的製品如果重新加熱到原來的成型溫度，它會回複到原來平片形狀。這特性對（duì）成（chéng）型過程的拉伸有著重要影響。
 
二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性對於產品的形（xíng）狀和質量有很大影（yǐng）響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可以拉伸至500%～600%。
 
三、熱強（qiáng）度，即加熱軟化的片材隻（zhī）要稍受壓力，就會（huì）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，而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限，對某些細微的花紋（wén）就很難顯示出來。
 
四、成型溫度，即（jí）成型片材需具備適宜一定的加工溫（wēn）度範圍。既在其受熱軟化溫度，容易成型，又（yòu）與其熔融溫度有一定距離，成型溫度範圍（wéi）較寬；不能隻在（zài）較（jiào）小的某一特定溫度範（fàn）圍（wéi）內成型，溫度偏高或偏低時，成型容易撕裂、熔塌等現（xiàn）象。

從以下幾個方麵（miàn）去分析。
 
一（yī）、熱塑性塑料化學組成和結（jié）構
       熱塑性塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的大分（fèn）子(聚合（hé）物)組成的。這些大分子可（kě）以是線性（xìng）的（de），比如說HDPE，也可以是（shì）支化的，如LDPE。大分子完全無（wú）序排列，我們稱之為無定形熱塑性（xìng）塑料。均勻結（jié）構的大分子（zǐ），比如（rú）線（xiàn）型聚乙烯或聚甲醛，能（néng）形成部（bù）分的規則排列，大分子按一定（dìng）規則部分結晶，我們（men）稱之為部分結晶（jīng）熱塑性塑料。
 
       無定形和部分結（jié）晶熱塑性（xìng）塑料的區別，無定形（xíng）熱塑性塑料由於其不對稱結構或大側基（jī），是不結晶的，在不進行改性和著色的情況下均是透明（míng）的。無（wú）定形熱塑性塑料的使用溫度應（yīng）低於其玻璃化轉變溫度爪（zhǎo）。部分結晶塑料含有分子鏈規則排列的（de）區域，稱之（zhī）為結晶區。因為結晶作用，部分結晶（jīng）的熱塑性（xìng）塑料通常是不透明的，並且（qiě）透明度（dù）會隨著結晶度的增加（jiā）而減小。部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（rè）到晶體熔點以上，晶體將會熔融，片材將會全部變（biàn）成（chéng）無定形，進而透明起來。在冷（lěng）卻過程中，晶體會再次形（xíng）成（chéng）。對於許多部分結晶的熱塑性塑料而（ér）言，結晶作用可以通過將成型的片材和模塑製品快速冷（lěng）卻而得到抑製（zhì），最終得到透明的製品(如PET瓶（píng），透明的PET片材和透明的無（wú）規聚丙烯片材)。
 
       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（míng）的，比如說進行了（le）著色和改性的無定形塑（sù）料就（jiù）是如此。由（yóu）於分子（zǐ）鏈部分有序（xù）排列，部分結（jié）晶熱塑性塑料不再透明，根據結晶度不同，其透明程度也會不同。無（wú）定形和部分結晶的熱塑性塑料有一（yī）個最高的工作溫度範圍。


      在低於玻璃（lí）化轉變溫度Tg時(以前稱之（zhī）為軟化溫度)，熱塑性塑料通（tōng）常是非常脆(比如普通聚苯乙烯PS )，熱塑性塑料的剛（gāng）性(模量E)和強度(σ)會隨著溫（wēn）度（dù）的升高而降低，但可變形性(ε)會增大。材料在（zài）最（zuì）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度範圍內可以（yǐ）認為是隨溫度線性增加的。
 



      當加熱熱（rè）塑性成型（xíng）材料時，無定形和部分結晶的（de）熱（rè）塑性塑料會產生差異。對於無定形熱（rè）塑性塑料，溫度（dù）升高到其玻璃化轉變溫度（dù）(軟（ruǎn）化點)時就可以真空吸塑成（chéng）型（xíng）了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使（shǐ）用的加工方法有關，真空成型時（shí）所需要的（de）溫度就比（bǐ）壓（yā）力（lì）成型時所需要（yào）的（de）溫度要高。

       部分結晶的熱塑性塑料絕不（bú）會完全結晶，分為（wéi）無定形區和結晶區（qū）。當結晶度（dù）較低時，材料在溫度低於結晶熔融區時就能進行（háng）真空吸塑成型，結晶程度高時，就需要更高一些（xiē）的（de）成型溫度。
 
       熱塑性塑料這種現（xiàn）象是如何影響真空吸塑成型加工的呢（ne）？如果用部分（fèn）結晶熱塑性塑料製成的製件在高溫下工作，或者說製（zhì）件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應力條件（jiàn）而不發生形變，這（zhè）就需要在熱加工過程中部分結晶區域被完全熔融（róng），也就是說，這種成型材料需要（yào）選用足夠高的真（zhēn）空吸塑成型溫度。
 
       以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明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（wēn）消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔（róng）融區大致為158～165℃，當真空吸塑成型溫度低於158℃，結晶（jīng）區不會完全熔融，它們就像一些小的塑性塊（kuài）一（yī）樣，在成（chéng）型過程中（zhōng）產（chǎn）生形（xíng）變，但（dàn）仍以固（gù）態形式保留在無定形的熔（róng）體中。隻要再次加熱(如高（gāo）溫消毒（dú）)，杯（bēi）子開始形變，這是因為結晶區的應力要想恢複到它最初（chū）的形狀。
 
       另一方麵，若成型溫度（dù）為163℃，結晶區會完全（quán）熔融，聚丙烯成型材料會變（biàn）成無定形的，在一定條件下冷卻，會形（xíng）成新的不（bú）含應力的晶體，不會在121℃高溫消毒的時候發生逆轉，因此杯（bēi）子的幾何尺寸不會發生變化。從以上的分析可知，若真（zhēn）空吸塑成型製品在高（gāo）溫下使（shǐ）用，或要進行短暫的高溫消毒，那麽在材料真空吸塑（sù）成型的時候就最好使用較高的溫度。對於部分結晶熱塑性（xìng）塑料，真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程範（fàn）圍的中間溫度以（yǐ）上。如果用較高的溫度成型，無定形熱塑性塑料的形（xíng）狀改變也（yě）會減小。
 
       在實際生產中，如果（guǒ）把（bǎ）這些因素都考慮進去的話，就會產生下麵（miàn）的問題：片（piàn）材就會因為真空（kōng）吸塑成型機器達不（bú）到所需要的真空吸（xī）塑成型溫度而無法進行生產(通過機器時無法得到一個（gè）光滑平整的表麵)，或者是材料（liào）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得過緊。在（zài）加（jiā）熱和成型時易（yì）於結晶的熱塑（sù）性塑料，如CPET是一個例外。CPET是含有（yǒu）結晶成（chéng）核劑無定（dìng）形的聚（jù）酯。作為一種熱成型（xíng）材料，CPET是完（wán）全無（wú）定形的（de），但在適當的工（gōng）作條件下仍具有快速結晶（jīng）的特性。其結晶速度與材料的成型溫度（dù）有關，在170℃時（shí）結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定（dìng）形區的軟化溫度是（shì）在78～85℃，故下列條件（jiàn）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（duǎn），盡量少發生結（jié）晶，使材（cái）料（liào）具有理想的可變形性。結（jié）晶度高不利於製品的精確度（dù）。真空吸塑成型模具必須加熱（rè）到170℃。在真空吸塑成型過程中(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（què）。CPET真空吸塑（sù）成型製品的最大長期工作溫度為220℃，但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，製品的穩定性取決於（yú）結晶度。比如用CPET做成的容器，結晶度也僅僅隻有25%～30%。