吸塑成型片材的熱塑性塑料化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)
吸塑片材的熱塑性塑料是一類在一定溫度下具有可塑性，冷卻后固化且能重復(fù)這種過程的塑料。熱塑性塑料是一類應(yīng)用較廣的塑料，以熱塑性樹脂主要成分，并添加各種助劑而配制成塑料。在一定的溫度條件下，塑料能軟化或熔融成任意形狀，冷卻后形狀不變；這種狀態(tài)可多次反復(fù)而始終具有可塑性，且這種反復(fù)只是一種物理變化，稱這種塑料為熱塑性塑料。
包括PE，PVC，PP，PS，ABS等塑料。
熱塑性塑料是由分子鏈長(zhǎng)度達(dá)到10-3mm的大分子(聚合物)組成的。這些大分子可以是線性的，比如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結(jié)構(gòu)的大分子，比如線型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規(guī)則排列，大分子按一定規(guī)則部分結(jié)晶，我們稱之為部分結(jié)晶熱塑性塑料。
無定形和部分結(jié)晶熱塑性塑料的區(qū)別，無定形熱塑性塑料由于其不對(duì)稱結(jié)構(gòu)或大側(cè)基，是不結(jié)晶的，在不進(jìn)行改性和著色的情況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應(yīng)低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度爪。部分結(jié)晶塑料含有分子鏈規(guī)則排列的區(qū)域，稱之為結(jié)晶區(qū)。因?yàn)榻Y(jié)晶作用，部分結(jié)晶的熱塑性塑料通常是不透明的，并且透明度會(huì)隨著結(jié)晶度的增加而減小。部分結(jié)晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點(diǎn)Tm之間。
如果HDPE的片材被加熱到晶體熔點(diǎn)以上，晶體將會(huì)熔融，片材將會(huì)全部變成無定形，進(jìn)而透明起來。在冷卻過程中，晶體會(huì)再次形成。對(duì)于許多部分結(jié)晶的熱塑性塑料而言，結(jié)晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制，終得到透明的制品(如PET瓶，透明的PET片材和透明的無規(guī)聚丙烯片材)。
無定形熱塑性塑料部分結(jié)晶熱塑性塑料聚氯乙烯(PVC-U和PVC-P)高密度聚乙烯(HDPE)苯乙烯聚合物(PS/SB/SAN/ABS/ASA)低密度聚乙烯(LDPE)聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)聚丙烯(PP)聚碳酸醋(PC)聚酞胺(PA6/PA66/Pall/PA12)聚苯醚(PPE)聚甲醛(POM)纖維素衍生物(CA、CAB、CP)線型聚酷(PET、PBT)無定形聚酞胺(PA6一3一T)聚苯硫醚(PPS)聚礬(PUS)聚醚礬(PES)
b部分結(jié)晶的1～2-工作溫度；2～3-軟化區(qū)(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg);3～4-成型溫度區(qū)；11～12-無定形部分的軟化區(qū)(Tg);12～13-工作溫度區(qū)；13～14-結(jié)晶區(qū)的熔程(晶體熔融溫度Tm);14～15-成型溫度區(qū)；E-彈性模量，σ-強(qiáng)度；ε-熱變形率
PET片材的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)密度，g/cm31.38~1.42機(jī)械性拉伸強(qiáng)度，MPa斷裂伸長(zhǎng)率，X280光學(xué)性透明度，%霧度，%≥90≤5.0熱特性適用溫度，oC成型溫度，oC-40~7575~85透氣性水分透過率，g/(cm2?24?mm)氧氮透過率，mL/(m2?24h?MPa)0.2120
透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的，比如說進(jìn)行了著色和改性的無定形塑料就是如此。由于分子鏈部分有序排列，部分結(jié)晶熱塑性塑料不再透明，根據(jù)結(jié)晶度不同，其透明程度也會(huì)不同。無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料有一個(gè)高的工作溫度范圍，后面將會(huì)介紹。在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg時(shí)(以前稱之為軟化溫度)，熱塑性塑料通常是非常脆(比如普通聚苯乙烯PS)，熱塑性塑料的剛性(模量E)和強(qiáng)度(σ)的會(huì)隨著溫度的升高而降低，但可變形性(ε)會(huì)增大。材料在高工作溫度時(shí)，還必須有足夠的剛性。熱膨脹系數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)可以認(rèn)為是隨溫度線性增加的，后面將會(huì)介紹。
當(dāng)加熱熱塑性成型材料時(shí)，無定形和部分結(jié)晶的熱塑性塑料會(huì)產(chǎn)生如下的差異。對(duì)于無定形熱塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(軟化點(diǎn))時(shí)就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關(guān)，真空成型時(shí)所需要的溫度就比壓力成型時(shí)所需要的溫度要高。部分結(jié)晶的熱塑性塑料絕不會(huì)完全結(jié)晶，分為無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)。當(dāng)結(jié)晶度較低時(shí)，材料在溫度低于結(jié)晶熔融區(qū)時(shí)就能進(jìn)行真空吸塑成型，結(jié)晶程度高時(shí)，就需要更高一些的成型溫度。
熱塑性塑料這種現(xiàn)象是如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結(jié)晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作，或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應(yīng)力條件而不發(fā)生形變，這就需要在熱加工過程中部分結(jié)晶區(qū)域被完全熔融，也就是說，這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。
以部分結(jié)晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同的真空吸塑成型溫度對(duì)制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。圖中的各種不同現(xiàn)象可以作如下解釋：聚丙烯的結(jié)晶熔融區(qū)大致為158～165℃，當(dāng)真空吸塑成型溫度低于158℃，結(jié)晶區(qū)不會(huì)完全熔融，它們就像一些小的塑性塊一樣，在成型過程中產(chǎn)生形變，但仍以固態(tài)形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱(如高溫消毒)，杯子開始形變，這是因?yàn)榻Y(jié)晶區(qū)的應(yīng)力要想恢復(fù)到它初的形狀。
另一方面，若吸塑成型溫度為163℃，結(jié)晶區(qū)會(huì)完全熔融，聚丙烯成型材料會(huì)變成無定形的，在一定條件下冷卻，會(huì)形成新的不含應(yīng)力的晶體，不會(huì)在121℃高溫消毒的時(shí)候發(fā)生逆轉(zhuǎn)，因此杯子的幾何尺寸不會(huì)發(fā)生變化。從以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進(jìn)行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時(shí)候就更好使用較高的溫度。對(duì)于部分結(jié)晶熱塑性塑料，真空吸塑成型溫度至少應(yīng)該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。如果用較高的溫度成型，無定形熱塑性塑料的形狀改變也會(huì)減小。
在實(shí)際生產(chǎn)中，如果把這些因素都考慮進(jìn)去的話，就會(huì)產(chǎn)生下面的問題：片材就會(huì)因?yàn)檎婵瘴艹尚蜋C(jī)器達(dá)不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進(jìn)行生產(chǎn)(通過機(jī)器時(shí)無法得到一個(gè)光滑平整的表面)，或者是材料的熔體強(qiáng)度太低，會(huì)產(chǎn)生太大的熔塌，或者是因?yàn)椴牧吓c口模黏結(jié)得過緊。在加熱和成型時(shí)易于結(jié)晶的熱塑性塑料，如CPET是一個(gè)例外。CPET是含有結(jié)晶成核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型材料，CPET是完全無定形的，但在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下仍具有快速結(jié)晶的特性。其結(jié)晶速度與材料的成型溫度有關(guān)，在170℃時(shí)結(jié)晶溫度大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區(qū)的軟化溫度是在78～85℃，故下列條件可用于CPET的真空吸塑成型。
真空吸塑成型溫度為130～135℃，加熱時(shí)間應(yīng)盡可能短，盡量少發(fā)生結(jié)晶，使材料具有理想的可變形性。結(jié)晶度高不利于制品的精確度。真空吸塑成型模具必須加熱到170℃。在真空吸塑成型過程中(0.6～0.7mm厚的片材用3.5～4s的時(shí)間)，材料可以獲得25%～30%的結(jié)晶度。成型后，制品在60℃下在另一個(gè)模具中冷卻。CPET真空吸塑成型制品的大長(zhǎng)期工作溫度為220℃，但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，制品的穩(wěn)定性取決于結(jié)晶度。比如用CPET做成的容器，結(jié)晶度也僅僅只有25%～30%。
溶出試驗(yàn)重金屬(4%乙酸)(以Pb計(jì))/10ˉ6＜1
蒸發(fā)殘?jiān)淹?10ˉ6＜30乙醇/10ˉ6＜30乙酸/10ˉ6＜30蒸餾水/10ˉ6＜30高錳酸鉀消耗量/10ˉ6＜10
褪色試驗(yàn)65%乙醇陰性浸泡液(水，20%乙醇，4%乙酸，正已烷)陰性冷餐油或無色油脂陰性。
公司專業(yè)生產(chǎn)：?環(huán)保型吸塑包裝、電子托盤、透明折盒、泡殼、周轉(zhuǎn)托盤等；?食品級(jí)BOPS、HIPS 、PET、PP等材質(zhì)食品塑料包裝；?其中我司專注生產(chǎn)的BOPS食品級(jí)包裝盒，是當(dāng)前食品行業(yè)優(yōu)選綠色包裝之一，其材質(zhì)無污染、無毒無味、透明度高，符合國(guó)際食品、醫(yī)藥衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。?公司已于2004年通過ISO9001：2008質(zhì)量體系認(rèn)證，2006年通過ISO14000環(huán)境管理體系認(rèn)證，2007年通過QS認(rèn)證、2010年通過ISO22000:2005食品安全體系認(rèn)證（融合ISO9001:2008質(zhì)量體系認(rèn)證）。?
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