| 新聞資訊 | 發(fā)布日期：2020-8-21 發(fā)布者：住野精工 |
對(duì)薄膜生產(chǎn)線和片材機(jī)擠出半制品的應(yīng)力如何進(jìn)行補(bǔ)償?
將薄膜和片材擠出過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力凍結(jié)在半制品內(nèi)，這對(duì)成型過(guò)程有重大的影響，不管是對(duì)薄膜或片材從加工設(shè)備中傳送、還是成型過(guò)程中產(chǎn)生折痕，或者成型件的輪廓清晰度，都是如此。
最常見(jiàn)的熱成型加工半制品用擠出加工完成，尤其是
● 從卷繞架上退出的厚度高達(dá)3mm的薄膜，膨脹薄膜厚度還要高出許多；
● 用擠出機(jī)生產(chǎn)的薄膜，或者在下行線上的熱成型機(jī)器（在線加工）生產(chǎn)的薄膜；
● 堆放的厚度為1.5 mm～15 mm的片材。
這些半制品往往“凍結(jié)”了被配向分子鏈在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。而應(yīng)力的形式，則取決于所用擠出機(jī)、平膜模頭、導(dǎo)輥的類型和設(shè)置參數(shù)。如，在擠出方向，即卷繞方向上，薄膜的應(yīng)力通常高于薄膜網(wǎng)的截面方向。只有雙向拉伸薄薄膜如OPS (拉伸聚苯乙烯) 在加工過(guò)程中形成的縱向和橫向內(nèi)部應(yīng)力大小相當(dāng)。
對(duì)熱成型工藝的顯著影響 :
半制品內(nèi)凍結(jié)的應(yīng)力對(duì)熱成型過(guò)程有顯著影響。如，它們對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，如同對(duì)半制品厚度公差產(chǎn)生影響的方式一樣。開(kāi)始加熱時(shí)，根據(jù)其通常的熱膨脹特性，每一種熱成型塑料在長(zhǎng)度、寬度和厚度方向膨脹。
一旦超過(guò)熱成型加工中所需要的最高連續(xù)工作溫度，在加工中凍結(jié)的應(yīng)力就會(huì)再次釋放；半制品中被配向的分子鏈得到松弛，并試圖獲得一種能量更強(qiáng)的、更有利的、最好是未被配向狀態(tài)。
根據(jù)半制品凍結(jié)的應(yīng)力水平、成型溫度和尺寸（面積）以及厚度，觀察到了下列行為：
半制品持續(xù)膨脹，直到達(dá)到了成型溫度，接著越來(lái)越松弛下垂
● 由熱膨脹導(dǎo)致的下垂尺寸、內(nèi)部應(yīng)力釋放造成的收縮、材料重量帶來(lái)的負(fù)載，機(jī)械保持過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，以及半制品加熱過(guò)程中的空氣支承（持續(xù)時(shí)間和空氣支承根據(jù)具體設(shè)備而定）。
● 如果松垂度在加熱過(guò)程中發(fā)生變化，那么，要使半制品內(nèi)的溫度調(diào)整到均勻狀態(tài)就很困難，因?yàn)榘胫破繁砻婧图訜崞髦g的距離會(huì)隨著時(shí)間改變。
● 用自動(dòng)導(dǎo)輥喂入熱成型機(jī)器糾正：材料的松垂度可以通過(guò)將整體伸長(zhǎng)的一部分從加熱臺(tái)向上移動(dòng)至預(yù)熱器來(lái)進(jìn)行更好的控制，并且通過(guò)傳輸裝置中間軸的軸向拉伸，來(lái)降低松弛度。
● 通過(guò)片材加工設(shè)備來(lái)糾正：材料重量效應(yīng)可以利用半制品得到牢固拉伸的封閉吹氣室內(nèi)的氣流支持，在加熱過(guò)程中補(bǔ)償。但是，如果每一側(cè)都被夾持住的半制品受到過(guò)度熱膨脹，夾持面經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生波痕。結(jié)果是，峰值以及這些波的波谷溫度的不同，會(huì)導(dǎo)致模具內(nèi)產(chǎn)生不利的壁厚分布。因此，在某些情況下，從加工工藝的角度來(lái)接受半制品在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的一定程度的松弛，以盡可能降低波痕的形成，會(huì)更好。
半制品收縮，像耳鼓一樣拉緊，沒(méi)有發(fā)生材料松弛：
● 這主要發(fā)生于厚度低于1mm以下，材料為容易產(chǎn)生很高內(nèi)部應(yīng)力的OPS、 HDPE或 LDPE等薄型半制品。
機(jī)器內(nèi)部傳送過(guò)程中應(yīng)力的影響 :
通常，半制品縱向和擠出方向內(nèi)部應(yīng)力是不同的。這可以從自由收縮測(cè)試中看出。在熱成型機(jī)器內(nèi)，半制品（薄膜或片材）不能夠自由收縮，因?yàn)樵谄溥M(jìn)入機(jī)器后，馬上就會(huì)至少有兩側(cè)被握持�。簩�(dǎo)輥喂入熱成型機(jī)齒形鏈、拉幅機(jī)上的壓板機(jī)。
使用齒形鏈傳送薄膜的過(guò)程中，齒會(huì)刺穿薄膜厚度方向。只要材料具有足夠的抗沖擊、抗撕裂能力，就不是問(wèn)題，否則，必須增加被握持住的邊的尺寸，或在刺穿前加熱，以防斷裂。
板材的大小
內(nèi)部應(yīng)力高的片材或板材必須在加熱過(guò)程中得到充分的拉伸，這樣它們就不會(huì)在拉幅機(jī)上撕裂。在加熱和成型機(jī)構(gòu)分開(kāi)設(shè)置的設(shè)備上，這些半制品只能在未夾持的邊開(kāi)始受到夾持前加熱。在最糟糕的情況下，必須因此增加板材喂入方向的長(zhǎng)度，從而造成材料成本的提高。
這個(gè)例子清晰地表明，半制品內(nèi)部的應(yīng)力會(huì)影響材料整體耗用量。
折痕
縱向和擠出方向上的內(nèi)部應(yīng)力差異越大，半制品成型溫度越低，就越容易在擠出方向上產(chǎn)生折痕。
輪廓清晰度 :
熱塑性塑料內(nèi)部應(yīng)力只能在熔融狀態(tài)下得到有效釋放。但這不會(huì)在熱成型過(guò)程中發(fā)生，因?yàn)榘胫破繁仨毐３制浔∧せ蚱男螤�，直至最終成型。成型溫度越低，半制品內(nèi)應(yīng)力釋放越��；成型過(guò)程中拉伸越大，成型件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力越高。
這對(duì)成型件輪廓清晰度產(chǎn)生了影響，在熱成型過(guò)程中，如果滿足下列條件，會(huì)得到很清晰的輪廓：
● 在拉伸前，半制品內(nèi)的應(yīng)力盡可能低；
● 成型溫度盡可能高；
● 成型過(guò)程中的拉伸盡可能低，成型壓力盡可能高，以克服半制品內(nèi)的應(yīng)力，使模具的輪廓外形盡可能精確地反應(yīng)到受熱半制品上。
具有良好輪廓清晰度的塑料包括PS-HI、ABS、PP 和PPO等。另一方面，PC 和流延 PMMA 成型薄膜，則只需要采用很高的成型壓力（一般高于10bar），生產(chǎn)出高度清晰的輪廓。
成型溫度對(duì)邊界清晰度影響的例外是，在加熱時(shí)開(kāi)始結(jié)晶的C-PET (半結(jié)晶PET) 或APET (非結(jié)晶 PET)塑料，這樣的材料，在更高的成型溫度時(shí)，成型邊界清晰度會(huì)發(fā)生惡化。
成型收縮
成型件的成型收縮只會(huì)發(fā)生在出模以后。但任何仍存在于半制品內(nèi)的內(nèi)部應(yīng)力的凍結(jié)，已隨著模具的冷卻，即，脫模前一步完成。內(nèi)部應(yīng)力因此對(duì)成型收縮的影響幾乎可以忽略。
總結(jié)：穩(wěn)定的生產(chǎn)至關(guān)重要
● 擠出過(guò)程對(duì)半制品生產(chǎn)影響重大
● 在擠塑過(guò)程中只是調(diào)整設(shè)置參數(shù)，熱成型過(guò)程中行為特性不同的薄膜可能采用的是同樣的材料，如，同樣的聚合物原料和母料。
● 不管半制品內(nèi)部的應(yīng)力多高，如果機(jī)器設(shè)置人員發(fā)現(xiàn)成型工藝的正確設(shè)置方法， 這些參數(shù)必須在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中保持穩(wěn)定。
● 現(xiàn)有的“智能型“設(shè)備不能補(bǔ)償所有可能的波動(dòng)。因此，更重要的是，成型復(fù)雜部件時(shí)，各批次的半制品必須具有高度穩(wěn)定一致的品質(zhì)。
● 半制品內(nèi)部應(yīng)力的重現(xiàn)性依然是擠出過(guò)程中最大的挑戰(zhàn)。但即便是今天，也只會(huì)在很少的情況下，由半制品供應(yīng)商或熱成型加工客戶來(lái)完成對(duì)這種材料特性的系統(tǒng)性測(cè)試和記錄。
