高分子材料加工作业2

2018-10-30 17:24

1. 单螺杆挤出机与双螺杆挤出机各有什么特点?单螺杆挤出机为什么难以加工粉料?采取哪些措施可以提高挤出机的固体输送能力?

答:(1)单螺杆挤出机特点:?结构简单,价格低。?适合聚合物的塑化挤出,适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小,但物料在挤出机中停留时间长。?操纵轻易,工艺控制简单。④但熔融难、塑化差。

双螺杆挤出机特点:① 加料容易,输送效率高,对粉料、糊料、纤维等都可输送;② 物料停留时间短,且各部分物料停留时间相等;③ 优异的排气性能;④ 优异的混合塑化效果;⑤ 功耗小;⑥ 对口模适应性强;⑦ 结构复杂,制造困难,成本高。

(2)由于单螺杆挤出机的输送作用主要是依靠摩擦,因此加料性能受到限制,粉料、玻纤、无机填料等较难加入。

(3)提高固体输送量的措施:螺杆直径D不变时,增大螺槽宽度h;减小聚合物与螺杆的摩擦系数fs;增大聚合物与料筒的摩擦系数,如料筒内开设纵向沟槽、锥形开槽料筒;提高螺杆转速;从工艺角度上考虑送料段料筒和螺杆的温度。

2. 热固性塑料模压成型与橡胶的模型硫化各有什么特点?其中工艺参数如何设定?

答:(1)热固性塑料的模压成型工艺特点:?成型工艺及设备成熟,是较老的成型工艺,设备和模具比注射成型简单。?间歇成型,生产周期长,生产效率低,劳动强度大,难以自动化。?制品质量好,不会产生内应力或分子取向。④能压制较大面积的制品,但不能压制形状复杂及厚度较大的制品。⑤制品成型后,可趁热脱模。

工艺参数设定考虑以下几个方面:

?模压压力:压力高,一般对各种性能是有利的,但对模具使用寿命有影响,设备功率消耗大。

?模压温度:即成型时的模具温度,温度的高低主要由塑料的本性决定,一般情况下,温度升高,硬化速度增加,固化时间减少,模塑周期下降,对生产有利。 ?模压时间:从充模加压到完全固化为止的这段时间,一般来说时间增加,固化快,模压时间下降,模塑周期下降。

(2)橡胶模压所用原料是混炼胶或经成型后的橡胶半成品,生产工艺基本与热固性塑料的模压成型相同,橡胶成型最后是通过交联形成网络结构的制品。 工艺参数设定考虑以下几个方面:

?硫化温度,硫化速度随温度的升高而加快,所以升高温度能提高生产率,一

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般当温度增加8-10度,时间可缩短一倍。

?硫化时间,在一定的P,T下,时间增加,硫化程度增加,性能变好,但时间太长,会发生降解,性能下降,时间太短,没达到较好的硫化。

?硫化压力,大多数橡胶制品的硫化是在一定压力下进行的,加压的目的和压力高低的影响同热固性塑料,一般模压制品的硫化压力为2-4MPa。

3. 注射成型机有哪几类?其结构与工作特点如何?结晶性塑料与无定形塑料注射成型时模具温度应如何控制?

答:(1)注塑成型机按塑化方式可分为:柱塞式注射机、移动螺杆式注射机、双阶柱塞式注射机、螺杆预塑化柱塞式注射机。按注射机外形特征可分为:卧式、立式、角式注射机。按注射机的传动方式可分为机械式、液压式以及液压—机械式注射机。

(2)注射机的基本结构:注射系统、锁模系统、液压系统和注射模具,其中注射系统又可分为加料装置、料筒、移动螺杆或柱塞及分流梭、喷嘴。 工作特点:间歇操作、周期短、生产效率高;可以成型形状复杂、尺寸准确的制品;生产过程自动化程度高;适应性较强。

(3)对于结晶性塑料,模温影响制品的结晶度和结晶形态。模温高,冷却速率小,结晶速率大,有利结晶;中等模温,冷却速率适中,分子结晶和取向也适中;模温低,冷却速率大,不利于结晶,制品结晶度下降。

对于无定型塑料,模温高低主要影响冷却时间长短,较低的模温,冷却快,生产效率提高。

4. 影响注射成型制品内应力的因素有哪些?如何消除内应力?如何减少注射制品的收缩率?分析注射成型过程中料筒、喷嘴、模腔内入口处和最远端的压力变化曲线。

答:(1)温度梯度产生的体积温差应力、分子解取向受到阻滞而产生的取向应力、结晶聚合物产生的内应力、金属锻件和脱模顶出时产生的内应力。 (2)进行退火热处理消除内应力,处理温度:使用温度以上10-20℃,或热变形温度以下10—20℃。进行调湿处理也可以消除内应力。

(3)保压压力高,补料多,可以使成品收缩率下降;凝封时,封口压力越高,封口料温越低,有利于降低制品的收缩率;保压时间长也有利于提高制品密度、减小收缩。

(4)柱塞空载期:料筒压力、喷嘴处压力增加,模腔压力为零。充模期:塑

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料熔体开始注入模腔,料筒压力下降,模具内压力迅速上升,型腔充满后模腔内压力达到最大值,同时喷嘴处压力也上升至最大值。保压期:料筒压力继续下降,模内压力因塑料冷却收缩开始下降,喷嘴压力不变;倒流期:料筒、模腔压力下降。凝封期和继冷期料筒、模具压力继续下降。

5.热成型过程压力来源有几类?如何制得H/D高、表面光滑、壁厚均匀的高精度制品?

答:(1)热成型过程中压力来源主要靠抽真空和引进压缩空气在器件两面形成压差,有时也借助于机械压力或液压力。

(2)气压成型适合于成型精度高,H/D高的。

6. 如何用三种不同方法,从粉末料出发,制造形状如下、内外表面光滑的PC水杯杯体? 说明配方、成型设备、工艺及主要工艺参数(每个杯体容积1 L,重30 g)。

答:(1)示意图如下:

不同吹塑方法,由于原料、加工要求、产量及其成本的差异,在加工不同产品中具有不同的优势。

这里从宏观角度介绍吹塑的特点。中空制品的吹塑包括三个主要方法:挤出吹塑:主要用于未被支撑的型坯加工;注射吹塑:主要用于由金属型芯支撑的型坯加工;拉伸吹塑:包括挤出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑两种方法,可加工双轴取向的制品,极大地降低生产成本和改进制品性能。此外,还有多层吹塑、压制吹塑、蘸涂吹塑、发泡吹塑、三维吹塑等。但吹塑制品的 75%用挤出吹塑

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成型,24%用注射吹塑成型,1%用其它吹塑成型;在所有的吹塑产品中,75%属于双向拉伸产品。挤出吹塑的优点是生产效率高,设备成本低,模具和机械的选择范围广, 挤出吹塑是塑料中空制件生产的主要成型方法之一,适于 PE、 PP、PVC、热塑性工程塑料、热塑性弹性体等聚合物及各种共混物,主要用于成型包装容器,储存罐与大桶,还可成型用于汽车工业等工业制件。挤出吹塑成型跟其他的塑料中空成型一样,其主要优点是生产的产品成本低,工艺简单,效益高,但其突出缺点是制品壁厚尺寸及均匀性不易控制。挤出吹塑成型是将挤出成型的半熔融状态的塑料管坯(型坯),趁热置于各种形状的模具中, 并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀, 使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后得到中空制件的热成型过程。它的整个成型过程可以分为:型坯形成、型坯吹胀以及冷却和固化三阶段。 (1)型坯成型

型坯形成是指通过挤出成型得到半熔融状态的塑料管坯(型坯)。随着中空吹塑制件的几何形状越来越复杂, 设计良好的预成型型坯对以最小的材料消耗获得所需求的壁厚分布且结构稳定的制件有着重要的意义, 也就是在型坯成型阶段通过采用调节型坯的壁厚分布形状,以使吹塑制品的壁厚分布趋于均匀。 (2)型坯吹胀

型坯吹胀是指将塑料管坯趁热置于模具中, 并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀,紧贴于模腔壁上成型,这个阶段的成型直接影响制品的外形,壁厚均匀性以及制品的性能,是整个成型过程的关键环节。 (3)制品冷却及固化

制品冷却及固化是指型坯吹胀紧贴模壁后凭借热扩散率较高的模具和压缩空气进行冷却,冷却至一定温度后开模,再在空气中冷却的过程。一般包括外冷却(制品外表面与模腔间的导热),内冷却(制品内表面与冷却空气或其它介质间的对流传热)及开模后冷却(制品的内外表面与空气或其它介质的自然对流传热)。制品冷却及固化阶段的实验研究主要是测量制品瞬态温度、收缩率、翘曲等。

7.复杂多层中空制件如何用注塑方法成型?

答:多层注坯吹塑是在阳模上注射第一层后,改变模腔,在第一层上再形成第二层,重复操作即可形成多层型坯,然后将多层型坯从注射模具送至吹塑模具进行吹胀成型。

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8.压延成型的设备及工艺特点如何?几种制品厚度调节方法的依据是什么?橡胶的压延成型有几类?各有何特点?

答:(1)压延成型的设备主要是压延机,根据辊筒数目可分为三辊、四辊、五辊,辊筒排列方式有I型、△型、L型、倒L型、Z型以及斜Z型的。

工艺特点:连续成型,生产能力大,操作方便,易自动化;产品质量均匀,致密、精确;成型不用模具,辊筒为成型面,表面可压花纹;制品为薄层连续型材,断面形状固定,制品尺寸大;成型适应性不是很宽;供料必须紧密配合,是连续生产线;设备大,投资高,辅助设备多,但生产能力大。

(2)制品厚度调节方法分别是中高度法、轴交叉法、预应力法。其依据是克服或减小分离力的有害作用,减小辊筒的弹性形变。

(3)橡胶的压延成型可分为胶料的压片,胶料的压型,纺织物和钢丝帘布的檫胶和贴胶,胶片与胶片、胶片与挂胶织物的贴合。

(4)压片是利用压延机将胶料压制成具有一定厚度和宽度的胶片。 压型是将热炼后的胶料压制成具有一定断面形状或表面刻有某种花纹的胶片。要求花纹清晰、尺寸准确,胶料致密。

挂胶:用压延机在纺织物上挂上一层薄胶,制成的挂胶帘布或挂胶帘布作为橡胶制品的骨架层。

贴合是用压延机将两层薄胶片贴合成一层胶片的工艺,用于质量要求较高、较厚胶片的贴合以及两种不同胶料组成的胶片的贴合。

9.指出压延操作时两辊间物料翻转、停滞、加速(超过辊转速)的位置,说明压延超前及其对生产能力的影响。

答:物料在压延辊筒间隙的流速分布,即:在等速旋转的两个辊筒之间的物料,其流动不是等速前进的,而是存在一个与压力分布相应的速度分布。

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(2)辊筒线速度是表征压延机生产能力的重要参数,也是表征压延机先进程度的标志。最高线速度一般根据生产能力的要求确定,最低线速度主要根据设备启动、操作安全和无级调速机构来确定。物料出口速度与辊简线速度之比便是超前系数 P,通常取 P=1. 1。超前系数 p>I,这是因为压延成型时,由于物料在压延过程中厚度不断减小,制品出口速度必定大于辊筒线速度。

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(2)辊筒线速度是表征压延机生产能力的重要参数,也是表征压延机先进程度的标志。最高线速度一般根据生产能力的要求确定,最低线速度主要根据设备启动、操作安全和无级调速机构来确定。物料出口速度与辊简线速度之比便是超前系数 P,通常取 P=1. 1。超前系数 p>I,这是因为压延成型时,由于物料在压延过程中厚度不断减小,制品出口速度必定大于辊筒线速度。

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