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超高分子量聚乙烯管材的熱成型
信息來(lái)自:超高分子量聚乙烯tz5ff3bp.cn 發(fā)布日期：2013-12-23 瀏覽次數(shù)：103
導(dǎo)讀： 熱成型是利用熱塑性塑料的片材作為原材料來(lái)制造塑料制品的一種方法。熱成型的超高分子量聚乙烯片材可以用澆鑄、壓延、擠出等方法制備。將裁成一定尺寸的片材夾在模具的框架上，讓其在適宜的溫度下加熱軟化，片材一邊受熱，一邊延伸，然后憑借施加的壓力，使其緊貼模具的型面，取得與型面相仿的形樣，經(jīng)冷卻型和修整后既得制品，熱成型的超高分子量聚
熱成型是利用熱塑性塑料的片材作為原材料來(lái)制造塑料制品的一種方法。熱成型的超高分子量聚乙烯片材可以用澆鑄、壓延、擠出等方法制備。將裁成一定尺寸的片材夾在模具的框架上，讓其在適宜的溫度下加熱軟化，片材一邊受熱，一邊延伸，然后憑借施加的壓力，使其緊貼模具的型面，取得與型面相仿的形樣，經(jīng)冷卻型和修整后既得制品，熱成型的超高分子量聚乙烯管材大部分使用的是擠出方法關(guān)于熱成型的特點(diǎn)和方法已在第三章第二節(jié)中介紹的。
熱成型時(shí)影響工藝和制品質(zhì)量因素，主要是成型溫度和管材的加熱時(shí)間，也與成型壓力和擠出速度有關(guān)。
（一）成型溫度
超高分子量聚乙烯管材成型時(shí)溫度對(duì)伸長(zhǎng)率和抗張強(qiáng)度的影響。
隨著溫度的提高，超高分子量聚乙烯管材的伸長(zhǎng)率增高，在某一溫度時(shí)有一極大值，超過(guò)這一溫度伸長(zhǎng)率反而會(huì)降低，所以在一定的成型壓力和成型速度下伸長(zhǎng)率最大時(shí)的溫度時(shí)最適宜的成型溫度，在這一成型溫度下，可以成型壁厚最小，且成型深度較大的制品。隨著溫度升高，超高分子量聚乙烯管材的抗張強(qiáng)度下降，如成型壓力所引起的應(yīng)力已大于超高分子量聚乙烯管材在該溫度下的抗張強(qiáng)度，管材會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)度形變，甚至引起破壞，使成型不能進(jìn)行，此時(shí)應(yīng)降低成型壓力或降低成型溫度。較低的成型溫度可以縮短冷卻時(shí)間和節(jié)省熱源但考慮到超高分子量聚乙烯管材輪廓的清晰度和尺寸及形狀溫度過(guò)低也不行。在實(shí)際加工過(guò)程中，超高分子量聚乙烯管材從加熱到成型之間因工序周轉(zhuǎn)而有短暫的間隙時(shí)間，超高分子量聚乙烯管材會(huì)因散熱而降低溫度，特別是較薄的，比熱容小的超高分子量聚乙烯管材散熱速度更快。因此，加熱的溫度應(yīng)形比成型溫度高，較厚的超高分子量聚乙烯管材加熱的時(shí)間亦較長(zhǎng)，并與聚合物的種類有關(guān)，通常成型的溫度，加熱溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)最后確定。
（二）成型速度
熱成型時(shí)，在壓力或柱塞等的推動(dòng)下，超高分子量聚乙烯管材產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，直至形變達(dá)到與模具尺寸相當(dāng)時(shí)止。根據(jù)聚合物處于高彈態(tài)時(shí)的應(yīng)力松弛原理，如果成型的溫度不高，則適于采用慢速成型，這時(shí)材料的伸長(zhǎng)率較大，這對(duì)于成型大的制品特別重要。但速度過(guò)慢，則因材料冷卻而使得成型困難，同時(shí)延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期。所以一定厚度的超高分子量聚乙烯管材，在適當(dāng)提高加熱溫度的同時(shí)，宜用較快的速度成型。
（三）成型壓力
壓力的作用是使超高分子量聚乙烯管材產(chǎn)生形變，因此在成型溫度下，只有當(dāng)壓力在材料中引起的應(yīng)力大于材料在該溫度時(shí)的彈簧模具時(shí)，才能使材料產(chǎn)生形變。如果在某一溫度下所施壓不足以使材料產(chǎn)生足夠的伸長(zhǎng)時(shí)，只有提高壓力或提高成型溫度才能順利成型。
（四）材料的成型性
由于各種材料的化學(xué)組成不同、分子量分布、分子結(jié)構(gòu)不同，賦予聚合物不同的粘彈性質(zhì)，聚合物的形變對(duì)溫度的依賴性不同。一般地說(shuō)，伸長(zhǎng)率對(duì)溫度敏感的材料，適用于較大壓力和緩慢成型，并且適于在單獨(dú)的加熱箱中加熱在移入模具中成型操作，而伸長(zhǎng)率對(duì)溫度不敏感的材料適用于較小壓力和快速成型，這類材料宜加持在模具上，用可移動(dòng)的加熱器加熱。
總而言之，超高分子量聚乙烯管材熱成型的條件，應(yīng)根據(jù)材料的種類、超高分子量聚乙烯管材厚度、形狀和對(duì)表面的精度要求，制品的使用條件成型方式以及成型設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行綜合的考慮。
熱成型時(shí)影響工藝和制品質(zhì)量因素，主要是成型溫度和管材的加熱時(shí)間，也與成型壓力和擠出速度有關(guān)。
（一）成型溫度
超高分子量聚乙烯管材成型時(shí)溫度對(duì)伸長(zhǎng)率和抗張強(qiáng)度的影響。
隨著溫度的提高，超高分子量聚乙烯管材的伸長(zhǎng)率增高，在某一溫度時(shí)有一極大值，超過(guò)這一溫度伸長(zhǎng)率反而會(huì)降低，所以在一定的成型壓力和成型速度下伸長(zhǎng)率最大時(shí)的溫度時(shí)最適宜的成型溫度，在這一成型溫度下，可以成型壁厚最小，且成型深度較大的制品。隨著溫度升高，超高分子量聚乙烯管材的抗張強(qiáng)度下降，如成型壓力所引起的應(yīng)力已大于超高分子量聚乙烯管材在該溫度下的抗張強(qiáng)度，管材會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)度形變，甚至引起破壞，使成型不能進(jìn)行，此時(shí)應(yīng)降低成型壓力或降低成型溫度。較低的成型溫度可以縮短冷卻時(shí)間和節(jié)省熱源但考慮到超高分子量聚乙烯管材輪廓的清晰度和尺寸及形狀溫度過(guò)低也不行。在實(shí)際加工過(guò)程中，超高分子量聚乙烯管材從加熱到成型之間因工序周轉(zhuǎn)而有短暫的間隙時(shí)間，超高分子量聚乙烯管材會(huì)因散熱而降低溫度，特別是較薄的，比熱容小的超高分子量聚乙烯管材散熱速度更快。因此，加熱的溫度應(yīng)形比成型溫度高，較厚的超高分子量聚乙烯管材加熱的時(shí)間亦較長(zhǎng)，并與聚合物的種類有關(guān)，通常成型的溫度，加熱溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)最后確定。
（二）成型速度
熱成型時(shí)，在壓力或柱塞等的推動(dòng)下，超高分子量聚乙烯管材產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，直至形變達(dá)到與模具尺寸相當(dāng)時(shí)止。根據(jù)聚合物處于高彈態(tài)時(shí)的應(yīng)力松弛原理，如果成型的溫度不高，則適于采用慢速成型，這時(shí)材料的伸長(zhǎng)率較大，這對(duì)于成型大的制品特別重要。但速度過(guò)慢，則因材料冷卻而使得成型困難，同時(shí)延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期。所以一定厚度的超高分子量聚乙烯管材，在適當(dāng)提高加熱溫度的同時(shí)，宜用較快的速度成型。
（三）成型壓力
壓力的作用是使超高分子量聚乙烯管材產(chǎn)生形變，因此在成型溫度下，只有當(dāng)壓力在材料中引起的應(yīng)力大于材料在該溫度時(shí)的彈簧模具時(shí)，才能使材料產(chǎn)生形變。如果在某一溫度下所施壓不足以使材料產(chǎn)生足夠的伸長(zhǎng)時(shí)，只有提高壓力或提高成型溫度才能順利成型。
（四）材料的成型性
由于各種材料的化學(xué)組成不同、分子量分布、分子結(jié)構(gòu)不同，賦予聚合物不同的粘彈性質(zhì)，聚合物的形變對(duì)溫度的依賴性不同。一般地說(shuō)，伸長(zhǎng)率對(duì)溫度敏感的材料，適用于較大壓力和緩慢成型，并且適于在單獨(dú)的加熱箱中加熱在移入模具中成型操作，而伸長(zhǎng)率對(duì)溫度不敏感的材料適用于較小壓力和快速成型，這類材料宜加持在模具上，用可移動(dòng)的加熱器加熱。
總而言之，超高分子量聚乙烯管材熱成型的條件，應(yīng)根據(jù)材料的種類、超高分子量聚乙烯管材厚度、形狀和對(duì)表面的精度要求，制品的使用條件成型方式以及成型設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行綜合的考慮。
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