高分子成型加工工艺复习题(10-11章).doc

1. 热成型的定义。
热成型是一种以热塑性塑料板材和片材为成型对象的二次成型技术，其法一般是先将板材裁切成一定形状和尺寸的坯件，再将坯件在一定温度下加热到弹塑性状态，然后施加压力使坯件弯曲与延伸，在达到预定的型样后使其冷却定型，经过适当的修整，即成为制品。热成型过程中对坯件施加的压力，在大多数情况下是靠真空和引进压缩空气在坯件两面形成气压差，有时也借助于机械压力或液压力。
2. 为什么自由真空成型不能制备大拉伸比的制品？

自由真空成型法成型过程中，随着拉伸程度的增大，最大变形区（即片材中心）的厚度不断减小，如图所示，半球最深处的厚度只有片材厚度的30%左右，因此实际生产中不能制备大拉伸比的制品。
3. 简述双片热成型过程和特点
首先将两块加热至要求温度的片材夹持在半合模具的模框中，合模使片材边缘粘合，然后将吹针插入两片材间将压缩空气送至两片材间的中空区。与此同时，通过设在两半合模上的气门将片材与模具间的气体抽出，则片材就在内部压缩空气及外部真空压力的作用下与模腔内壁紧密贴合，经冷却、脱模、修壁等步骤即取得制品。
双片热成型常用来成型中空制品，具有成型快、制件壁厚均匀的特点，制件成型效果类似于吹塑和旋转模塑成型，并且该成型方法可方便地实现中空制品两组成部分在颜色、厚度及其他结构性质方面的灵活组合。
4. 要制作一直径达2米、高5米、厚15毫米的大型聚乙烯圆筒，可以采用哪些方法？
对于这种大尺寸的圆筒，很难采用挤出法生产，可以采用热成型法生产。如可以用机械加压法生产两、三块弧形板，通过热熔连接成一个完整筒体。也可以采用加热后卷绕的办法直接卷绕成型。
5. 简述气胀覆盖成型和特点
气胀覆盖成型（billow drap forming）又称为反向拉伸成型（reverse draw forming）,该法是气胀预拉伸成型同覆盖成型结合的一种成型方法。气胀覆盖成型法基本过程是：预热片材向上吹胀，顶部片材为最薄处，此时阳模下移，最先接触泡顶，同时拉伸两侧片材使壁厚趋向均匀。其后过程同阳模覆盖成型一致，也可在覆盖结束后从阳模抽真空辅助成型，以利于片材更紧密地贴合在阳模壁上。这种方法实际上使片材在成型之前经历了气胀和阳模两次相反方向的拉伸作用，因而制品厚度均匀性更好。
6. 机器设备在运输前需要用塑料膜包装，如何包装并解释机理。
可以采用热成型中的一种原体成型方法，即用热收缩膜包装设备。热收缩膜包装成型原理是：生产热收缩膜时，用一定的工艺流程在薄膜内形成很大的残余应力，在室温下使之处于凝滞状态；当加热到高弹态时，这些残余应力将导致薄膜剧烈的收缩。设备包装的具体过程是将包装品用热收缩薄膜包起来，再置入热成型箱内加热后，薄膜开始收缩便紧包住包装品。
7. 简述旋转式三工位机的工作过程。
旋转式三工位机的工作过程分为三个工位：第一工位是取件和片材夹持第二工位是片材加热，第三工位为成型，片材在三个工位中传递，周而复始。
8. 气压成型时为什么一般要设计缓冲板，应设计在什么位置？
气压成型由于压力较高，成型速度快，过高的压力容易导致制件形成发泡及夹层结构；另外，冷的压缩空气也会造成制件表面提前硬化导致制件冷拉伸产生内部缺陷。因此需要在气体入口处设缓冲板，避免冷空气直接吹到热片材上，同时减缓片材局部受压过大的情况。
9. 热成型的成型温度范围如何确定？
一般用直接观察的办法可大致确定成型温度范围和最低成型温度，以保证在最大拉伸区域内不发白或不出现明显缺陷为准，而最高成型温度则以片材不发生降解和不会在夹持架上出现过分下垂的为宜。这可以通过改变加热距离和时间来调节成型温度。为了获得最短的成型周期，通常成型温度都偏于下限值。
10. 什么叫牵伸比？如何提高热成型制品的牵伸比？
牵伸比为成型最大深度与宽度之比，一般表示为H/L(或D)，H为深度，L为宽度，D为直径。为了增大牵伸比(深拉)，确保制品断面厚度的均匀性，可采用预拉伸的办法，如前面介绍的采用柱塞辅助以及气胀预拉伸方法都是为此目的。
11. 成型速度对热成型制品的性能有何影响？厚片材和薄片材的成型速度有何区别？
热成型的成型速度一般是指最终成型时片材所受到的牵伸速率，过大的成型速度会导致材料因为流动不足而使产品在偏凹(或凸)的位置出现厚度过薄的现象，甚至被拉穿而成为废品。但过小的速率又会因片材的先行冷却而出现裂纹。薄型片材的牵伸一般都应快于厚型的，因为前者的温度在成型时下降较快，应适当提高成型速度。
12. 模具温度对热成型制品质量和生产效率有何影响？
模温高时，制品表面光泽度高，轮廓清晰，但成型周期延长。适当的模温还可减小制品的内应力，减少制品拉伸皱痕。
13. 热成型加工过程中为什么需考虑材料的软化温度范围和热态力学强度？如何从这两方面选择适宜热成型加工的材料结构？
热成型过程中材料的温度下降很快，需要材料在较宽的温度范围都能保持适当的柔韧性，可塑性和弹性，才能保证最终制品边角部分的完整性，因此适合热成型过程的材料软化温度范围应比较宽。热成型加工的聚合物分子量分布应比较宽。
材料还需具有较高的热态力学强度，否则热态下一经牵伸就会厚薄严重不均，这就要求用于热成型的热塑性塑料分子量不宜过低。另外可通过在分子链中引入强极性基团或交联结构限制分子链的相互滑移，提高材料的热成型加工性能。
14. 与注塑成型相比，热成型有哪些优势和不足？为什么？
与注塑成型相比，热成型设备投资低；由于成型温度、压力低，对模具耐热压要求低，所以模具费用低；易成型大制件；易于产品更新。
不足在于原材料损耗大；成型温度低导致制品残余应力大；成型形状受限，通常只有一面被模具定型；制品精度较低；生产人力成本高。
15. 采用单面电加热方式对8毫米的ABS板材真空覆盖成型后发现出现以下情况，试分析可能原因并提出解决方案
（1）表面起泡
（2）制品侧面和底部交界处很脆
（3）制品内侧没有出现阳模表面那样清晰的花纹
由于ABS是热的不良导体，采用单面电加热方式对8毫米这样的ABS厚壁板材加热时，片材内部和外表面间热传递距离太远，因此表面已过热而内部尚未充分受热；表面起泡的另一原因是ABS易吸水受潮，因此加热前应在较低温度下预热。
真空覆盖成型时制品侧面和底部交界处是成型过程中材料受到牵伸变形最大的部分，也是厚度最小的部分，同时又是最后定型的部分，残余应力也最大，因此该部位是制品的结构薄弱点，在外力下易破坏。可采用预拉伸的方式调整制品厚度，克服结构上的薄弱点。
真空成型动力仅0.01~0.03Mpa,对于厚壁板材成型动力显得不足，所以制品内侧成型不完整，没有完全反映阳模表面的结构，可采用气压成型或机械加压成型提高成型动力。
其他成型方法
1、为什么静态浇铸时不用塑料熔体，而离心浇铸时却常用塑料熔体?
因为塑料熔体的粘度较高，流动性较差，静态浇铸时，流体的流动动力仅是流体的重力，若采用塑料熔体成型，由于塑料熔体流动性差，很容易产生模具充不满的现象，形成废品。而离心浇铸时，有离心力作为其流动的助动力，可即好又快的完成充模过程。因此离心浇铸时可却常用塑料熔体。
2、 用滚铸和滚塑技术成型制品时，模具为什么必须同时在两个相互垂直的轴向上旋转?
保证制品结构的均匀性。
3、 用粉末流化床浸涂和静电喷涂的金属件为什么必须经过烘烤才能在金属件表面上形成光滑平整的塑料涂层？
因为烘烤才能避免由于物料冷却过程的不均匀性造成的涂层的非均匀性。
4、 在离心浇铸和滚铸两种成型技术中都要求模具在成型过程中转动．二者的转动方式和转动对物料造型所起的作用有什么不同?
离心浇铸主要依赖离心力，转速较大，可成型较大的制品；滚铸则主要靠塑料自重，转速低，设备成本低，可更低廉生产中小制品。
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