聚合物熔体在加工过程中的弹性行为主要有入口效应、离模膨胀和熔体破裂改正措施1、提高温度2、减少正压力、3、增加高温下的流动时间、4、均化塑料结构5、减低其流动的非牛顿性入口效应:聚合物熔体在挤出时通过一个狭窄的口模,即使口模很短也会有很大的压力降。离模膨胀效应:聚合物熔体挤出后截面积比口模截面积大,此种现象称之为巴拉斯效应,也称为离模膨胀效应。熔体破裂:当挤出速率逐渐增加时,挤出物表面将出现不规则现象(橘皮纹、鲨鱼皮、熔体破裂),甚至使其内在质量受到破坏,这类现象统称为熔体破裂入口效应产生的原因:口模处的压力降由三种原因造成:1、物料从料筒进入口模时,熔体粘滞流动流线在入口处产生收敛所引起的能量损失。2、在入口处由于聚合物熔体产生弹性形变,因弹性能的储蓄所造成的能量损耗3、熔体流经入口处时,由于剪切速率的剧烈增加而引起速度的剧烈变化,为达到稳定的速度分布所造成的压力降。离模膨胀效应产生的原因:A.弹性变形效应(记忆效应):聚合物熔体由大直径的料筒进入小直径口模时,产生弹性变形,而在熔体离开口模时,弹性变形获得恢复,从而引起离模膨胀。B.取向效应:聚合物熔体流动期间处于高剪切场内,其大分子在流动方向取向,但在口模出口处发生解取向,从而引起离模膨胀。C.正应力效应:由于粘弹性流体的剪切变形,在垂直于剪切方向上引起了正应力的作用,从而发生离模膨胀。影响离模膨胀的因素(1)L/D一定时,γ↑,膨胀比B↑(2)当γ恒定时,L/D↑,B↓。在L/D超过某一数值时,B为常数。(3)低于γc的一定剪切速率下,T↑,B↓但Bmax↑。(4)在低于τc,τ↑,B↑;在高于τc时,τ↑,B↓。但在很小的τ时,膨胀比与温度无关。(5)随熔体在口模内停留时间延长,弹性变形得到恢复,离模膨胀呈指数关系减小。(6)离模膨胀随聚合物品种和结构不同而异。(7)离模膨胀与口模入口的几何形状无关。鲨鱼皮症”产生原因:(1)主要是由于熔体在口模壁上滑移和口模对挤出物产生周期性拉伸作用的结果。(2)存在一个临界挤出速率。K=γcR(3)γc随挤塑温度的增加而变大,但与口模的表面粗糙度无关。因此,升高温度是挤塑成功的有效办法。(4)鲨鱼皮的出现与聚合物的相对分子质量关系不大。影响熔体破裂的因素1、T↑,τc↑、γc↑;随聚合物品种和品级各异2、入口收敛角α↑,γc↓3、L/D↑,γc↑。4、Mr,w↑,τc↓、γc↓;与相对分子质量分布无关。5、临界剪切应力随聚合物品种及其品级变化而异。6、口模制造材料对临界剪切速率有影响。范特霍夫方程式计算等效硫化时间:t1/t2=K(T2-T1)/10式中:t1——温度T1时所需的硫化时间——温度T2时所需的硫化时间K——温度系数(通常取2)机头压缩比:表示粘流态塑料被压缩的程度,是分流器支架出口处流道环形面积与口模及管芯之间的环形截面积之比。吹胀比α:管坯被吹胀后的膜管直径D2与挤出机环形口膜直径D1之比:α=D2/D1牵伸长比β:膜管通过夹辊时的速度V2与口模挤出管坯的速度V1之比。β=V2/V1螺杆长径比L/Ds:螺杆工作部分的有效长度L与直径Ds之比。螺杆压缩比A:螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比,表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热冷却系统、控制系统等几个部分组成。其中挤出系统包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模注塑机系统组成:注射系统、锁模系统、液压传动及电器控制系统、注射模具其中注射系统的组成:加料装置(加料斗)、料筒(塑化室)、螺杆(或柱塞及分流梭)、喷嘴螺杆参数:螺杆直径Ds、螺杆长径比L/Ds、压缩比A、螺槽深度H、螺旋角θ、螺纹棱部宽E、螺杆与料筒的间隙δ螺杆功能加料、输送、压缩、熔融、混合和排气自洁式挤出机自洁原理:啮合双螺杆挤出机,由于在啮合处,一根螺杆的螺棱与另一根螺杆的螺槽之间有速度差,可使得一个螺棱对另一螺槽中的物料有清理作用,使螺杆得到自洁。橡胶压出机与塑料挤出机的主要差别在于其长径比较小,这是因为,橡胶的粘度很高,在挤出过程中会产生大量的热,缩短压出机的长度,可保持温度升高在一定限度之内,防止胶料过热和焦烧。橡胶压出机的长径比大小,取决于冷喂料(大)或热喂料(小)。为了减少橡胶的剪切和造成的粘性生热,橡胶压出机螺杆的螺槽深度通常相当大。橡胶压出机螺杆的压缩比A相对较小。挤出时,渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点。已知:PVC软化点75~165℃;尼龙的熔融温度范围则较窄,约10℃,它们应分别选用何种螺杆进行加工?简要说明理由。答:PVC是无定形塑料,无固定的熔点,软化温度范围较宽,其熔融过程是逐渐进行的,所以选择熔融段较长的渐变螺杆;PA是结晶性塑料,有固定的熔点,熔融温度范围较窄,温度达到熔点后,熔融较快,应选择熔化区较短的突变螺杆。只有物料与螺杆之间的摩擦力小于物料与料筒之间的摩擦力时,物料才沿轴向前进;否则物料将与螺杆一起转动。因此只要能正确控制物料与螺杆及物料与料筒之间的静摩擦因数,即可为提高固体输送速率。熔化过程当固体物料从加料段进入压缩段时,物料是处在逐渐软化和相互粘结的状态,与此同时越来越大的压缩作用使固体粒子被挤压成紧密堆砌的固体床。固体床在前进过程中受到料筒外加热和内摩擦热的同时作用,逐渐熔化。首先在靠近料筒表面处留下熔膜层,当熔膜层厚度超过料筒与螺棱的间隙时,就会被旋转的螺棱刮下并汇集于螺纹推力面的前方,形成熔池,而在螺棱的后侧则为固体床。随着螺杆的转动,来自料筒的外加热和熔膜的剪切热不断传至未熔融的固体床,使与熔膜接触的固体粒子熔融。这样,在沿螺槽向前移动的过程中,固体床的宽度逐渐减小,直至全部消失,即完成熔化过程。物料在螺槽中的流动:正流、逆流、横流和漏流。塑料薄膜四种成型挤出方法吹塑、压延、流延、挤出拉幅以及使用狭缝机头直接挤出注射机按外形特征分类:立式注射机、卧式注射机、角式注射机注射成型工作过程:当螺杆在料筒内旋转时把料筒内的塑料卷入螺槽,并逐渐将其压实,排出物料中的气体,塑料逐步熔化。此后,塑化均匀的料不断由螺杆推向料筒的前端,并逐步积存靠近喷嘴的一端。与此同时,螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。当熔体积存到一次最大的注射量时,螺杆停止转动和后退。然后,螺杆传递压力,使粘流态料注射入模。注射螺杆与挤出螺杆的区别(1)注射螺杆的长径比较小。(2)注射螺杆压缩比较小。(3)注射螺杆均化段较短,螺槽深度较深。(4)注射螺杆的头部呈尖头形,与喷嘴能很好吻合。喷嘴分类1、通用式喷嘴常用于PEPSPVC及纤维素等注射成型2、延伸式喷嘴适用于PMMAPOMPSFPC等高粘度树脂3、弹簧针阀式喷嘴适用于PAPET等熔体粘度较低的塑料注射1、浇注系统主流道:紧接喷嘴到分流道之间的一段流道,与喷嘴处于同一轴线上,可以直接开设在模板上,但常常加工成主流道衬套再紧配合在模板上。分流道:主流道和浇口之间的过渡部分。为满足熔体以等速充满各型腔,分流道在模具上的排列应尽量成对称或等距离分布。浇口:分流道和型腔的连接部分,塑料熔体由此入型腔成型。其结构应有利于熔体尽快地进入和充满型腔,又很快地冷却封闭,以防止熔体的倒流。冷料井:在主流道的末端所设得一个空穴。其作用是为捕集喷嘴端部两次注射间产生的冷料,防止堵塞分流道及浇口。螺杆转速过高时,螺杆表面橡胶分子链发生拉伸取向,形成多层取向状态,产生一种收缩力,起到一种钳制作用,使胶料成团抱着螺杆一起转动,产生较严重的“包轴现象”,不能使胶料很好地受到剪切作用,故胶温反而下降,注射温度降低,硫化时间延长。铸塑技术包括静态铸塑、嵌铸、离心浇铸以及流延铸塑、搪塑和滚塑等。嵌铸的工艺过程嵌件的预处理包括干燥、表面浸湿、表面涂层、表面糙化。泡沫材料制品分类:开孔:孔与孔之间相通的泡沫结构闭孔:孔与孔之间不通的泡沫结构根据发泡倍数或泡沫材料的密度可分为低发泡、中发泡和高发泡。根据软硬程度不同,分为软质、半硬质和硬质泡沫材料泡沫材料成型原理主要过程气体的产生气孔的产生气孔的增长气孔的稳定泡沫材料成型方法1、化学发泡法2、物理发泡法3、机械发泡法冷压烧结成型是将一定量的成型物料(如聚四氟乙烯悬浮树脂粉料)加入常温的模具中,在高压下压制成密实的型坯(又称锭料、冷坯或毛坯),然后送至高温炉中进行烧结一定时间,从烧结炉中取出经冷却后即成为制品的塑料成型技术。1、试述管材挤出的工艺过程及工艺控制要点。挤出工艺:物料经挤出机塑化、机头口模成型后,经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割,得到管材制品。影响因素:温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气等,分别进行合理分析。2、请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置?为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。3、机筒加热和冷却的目的是什么?加热促进物料塑化;冷却为防物料过热。4、什么叫螺杆的长径比?螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处?螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时,L/D增加,物料在螺杆中运行时间延长,有利于物料塑化与混合,使升温过程变缓;可使均化段长度增加,可减少逆流和漏流,有利提高生产能力。5、影响固体输送率的因素有很多,请问最主要的因素有哪些?并相应地提出固体输送率的方法。输送角是影响生产率的主要因素,为提高固体输送率,要尽可能地增大输送角,控制固体塞的摩擦系数,使它与螺杆摩擦系数减小(螺杆表面刨光),与机筒摩擦系数增大(开设纵向沟槽)。6、挤管机头的作用是什么?对塑化的物料加热,以保证物料的塑化状态,并产生一定压力,使物料成型为所需要的现状。7、挤出成型是在什么温度之间进行的?物料在什么温度范围容易挤出?挤出温度由什么决定?在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型;范围越宽越易挤出成型。具体温度应根据原料的配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。8、挤管机头中分流器扩张角的大小对物料的影响是什么?扩张角过大,料流阻力过大,甚至物料会停止流动而发生分解;扩张角过小,不利于料层很快便薄,对加热不利1、什么叫薄膜的吹胀比?什么叫薄膜的拉伸比?吹塑后的膜泡直径与口模直径之比叫做吹胀比。工业生产中常用薄膜的折径(膜泡压平后的双层宽度)与口模直径的关系表示。薄膜牵引速度与管坯挤出速度之比叫做拉伸比。2、吹膜过程中,如果发现冷固线过高,请问是什么原因造成的?并给出相应的解决方案。机头温度过高(降温);挤出量过大(降低螺杆转速);冷却不足(加强冷却)。3、吹膜过程中,如果发现冷固线过低,请问是什么原因造成的?并给出相应的解决方案。机头温度过低(升温);挤出量过小(提高螺杆转速);4、塑料薄膜生产的成型方法有哪些?挤出吹塑;压延成型法;流延成型法;5、请问吹塑薄膜制品时“鱼眼”现象指的是什么?如何造成的?在吹塑过程中,泡管的膜面出现以晶点为中心,周围呈年轮状纹样,晶点周围薄膜较薄,这就是所谓的“鱼眼”。主要原因是加工温度太低造成的。5双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜的优点是什么?用途如何?BOPP在生产中经过两个方向的拉伸,分子链进一步定向,故具有良好的力学性能、较好的透明性、印刷性、较低的透水透氧性能,与其他透明薄膜比较,具有包装材料所需要的较好的综合性能。故BOPP广泛用于香烟、食品、服装、化妆品、各种工艺品的包装和挂历、画册、胶黏带、电容膜等加工。对于食品包装,为进一步降低其透气性能,多采用复合的方法与pp、LDPE及AL进行双层或三层复合。