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第六章塑料包装材料的二次加工及周边材料的生产九十三

2022年04月29日 济南机械设备网

第六章 塑料包装材料的二次加工及周边材料的生产(九十三)

1.什么叫塑料包材的二次加工?二次加工包括哪些内容?

答:所谓塑料包材的二次加工是指把塑料粒子经挤出压延、注塑了的熔融成型了的制品,经机械加工、热成型、粘结、表面涂饰、印刷等工序加工为正式制品的过程,称为二次加工。

塑料二次加工的方法如下:

┌─机械加工:锯、剪切、冲、刨、刮、铣、钻、磨、抛光、喷吵、揉面、螺纹加工等

塑料管 ├─激光加工:裁断、打孔、刻花、焊接等

材、板 ├─热成型:模压成型、气压成型、真空成型等

材、薄─┤ ┌─焊接:热风焊接、热板焊接、烙铁焊接、旋转摩擦焊接、振动摩擦焊接、高频焊接、

膜、瓶 │ │超声波焊接、电磁感应焊接等

等成型 ├接合─┤

品 │ │

│ └─粘结:溶剂粘结、溶液粘结、热熔粘结等

└表面装饰:涂料涂饰、溶剂增亮、涂布、印刷、彩绘、烫印、真空镀膜、喷涂、电镀等

2.聚合物的三态同二次加工的关系如何?

答:聚合物三种力学状态(玻璃态、高弹态和粘流态)和两个转变温度的确定,对聚合物的加工以及二次加工和应用有重要的意义。对于橡胶而言,其应用温度不能低于Tg;而对于塑料而言,其应用温度必须在玻璃态。聚合物力学三态的分子机理和力学行为特征如表6-1所示。

表6-1 聚合物力学三态的分子机理和力学行为特征

状 态 力学行为特征 分子机理 玻璃态 ①弹性模量大

②断率伸长率小

③受力后变形很小(0.01%~0.1%),且符合虎克定律,形变可逆

④力学性质(如弹性模量)依赖于原子的性能 原子的平均位置发生位移。聚合物大分子及链节均处于冻结状态,不能移动,只有侧链、 支链能运动 高弹态 ①弹性模量小

②断裂伸长率大

③形变可逆,但形变率大,可达100%~1000%, 比玻璃态下的虎克型弹性(普弹性)大得多

④力学性能依赖于链段的性质 链段发生位移。受力后可使卷曲状态的大分子链沿力的方向拉伸定向 粘流态 ①弹性模量很小

②形变率很大

③形变不可逆

④力学性能,如粘度,依赖于整个分子链的性质 大分子链整体发生位移

常用聚合物的玻璃化温度Tg和溶融温度Tf如表6-2所示。

表6-2 常用聚合物的玻璃化温度和溶融温度

聚合物 Tg/℃ Tf/℃ 聚合物 Tg/℃ Tf/℃ PTFE

聚丁二烯

POM

顺式1,4聚异戊二烯

PE

聚丙烯酸甲酯

PC

聚砜 150

105

73

70

70

3

140

195 -

180

28

138

267

- 尼龙66

PET

PVC

PAN

PS

PMMA

PP 50

70

80

90

100

100

15 264

267

317

237

>200

176

各种二次加工所适用的温度范围是各不相同的,例如:机加工一般来讲均在塑料的玻璃态下进行,温度低于Tb脆化温度,机加工易于在力的作用下塑料脆裂,而大于Tg时,则塑料易于在机加工外力下发生形变。热成形二次加工,则应在塑料的高弹态下进行,温度提高有利于外力作用下,制品塑料片材的延伸率提高。为此,塑料包材的二次加工的形变、温度、速度和外力起重要的作用。速度不仅是指机械速度,还包括热变化的速度。因此,明确的了解二次加工时塑料的形变情况,正确选择塑料所处的在三态中的位置,是十分重要。

3.塑料包材机加工工艺的特点是什么?

答:塑料包材机加工工艺的特点是:

①塑料的热性能对机加工工艺的影响:塑料同金属相比,热容量小,导热系数小,导热性差,因而在同刀具刃口接触摩擦时,产生的热量不易从塑料端导出,容易使塑料因过热而变形变色,因此,要特别注意到塑料包材机加工时的速度。机加工时尽可能在20℃的室温下进行,室温过低,塑料件发脆,也容易发生碎裂,这时,应尽量提高室内温度;

②塑料的弹性模量只有金属的1/10~1/16,因此,机加工时夹具和刀具对塑料件施加的力不能太大,而刀具的刃口要锋利;

③塑料熔点低,机加工时,尤其是切削加工时,会因为摩擦热使碎屑粘附于刀具上,因此,要及时排除碎屑,避免在刀具上粘附;

④当塑料中含有较多量的玻璃真料或无填料时,刀具磨损严重,尤其是层压了的玻璃钢材料机加工时,更是这样;

⑤金属机加工时常采用冷却液,而塑料则采用风冷却,因为用皂化油冷却,摩擦因数减小,易发生刀具打滑;

⑥刀具材料上:碳素工具钢、合金工具、高速钢、硬质合金烧结刚玉用于切削金属和一般塑料制品,单晶和多晶金刚石用来加工玻璃钢制品。

4.什么是激光切割?

答:激光是方向性、单色性较好、能量高度集中的平行光束,它的能量密度可达107W/cm2以上。利用这种光束可以在瞬间熔融塑料,并气化蒸发,达到烧蚀裁断塑料的目的。此外,还可利用激光对塑料进行打孔、刻花、焊接等。

使用激光对塑料进行二次加工有以下优点:

①速度快;

②成本低;

③工种变化多,可以直线,也可曲线;

④激光光束很细,加工缝隙很小,仅0.025~1.2mm之间;

⑤热塑性塑料经激光烧蚀裁断的部位光滑平整而无应力集中,不需再经加工。

获得激光的物质有很多种,如:红宝石、钕玻璃、掺钕钇、铝石榴石、砷化镓、氦氖、二氧化碳等。对于塑料加工而言,最适宜的是二氧化碳激光器。这种激光器的激光波长为10.6μm,能被塑料大量吸收,转变成热能时,能量损失小,工作效率高,而且这种激光器结构简单,造价较低。实际上,激光并不是完全平行的光束,不过其扩角θ很小而已。

激光的工作有连续激光和脉冲激光两种。可利用连续激光裁断塑料件:一是工件不动,使垂直于工件的激光光束沿着工件平行方向移动;二是光束不动,使工件沿水平方向移动。绝大部分塑料均可使用激光器来裁断,但是对于在加工过程中会有刺激性气体产生,如PVC,或者如环氧、酚醛树脂、热固性塑料,烧蚀会产生气泡的就不宜采用激光切割。部分塑料进行激光切割的工艺参数如表6-3所示。

表6-3 部分塑料进行激光切割的工艺参数

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