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注射制件过程中注射成型有哪些阶段?

在实际注射制件的生产中,整个注射成型可包括成型前的准备、注射过程和后处理三个阶段。一、成型前的准备为使注射过程顺利进行和保证产品质量,在成型前需要做一定的准备工作,这些工作主要包括设备和原材料等方面的准备工作。(1) 成型前对原料的预处理根据各种塑料的特性及供料状况,一般在成型前应对原料进行外观(指色泽、粒子大小及均匀性等) 和工艺性能(熔体流动速率、流动性,热性能及收缩率等) 的检验。如果厚料是粉料,则有时还须进行染色和造粒。此外,对所用粒料有时还需要进行干燥。有些塑料,如聚碳酸酯、聚酰胺. 聚砜和聚甲基丙烯酸甲酯等,其大分子血含有亲水基团,容易吸湿,致使含有不同程度的水分。这种水分高过规定量时,轻则使产品表面出现银丝,斑纹和气泡等缺陷;重则引起高分子物料在注射时产生降解,严重地影响制件的外观和内在质量,使各项性能指标显著降低。因此,模塑前对这类塑料应进行充分的干燥。不吸湿的塑料,如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚甲醛塑料等,如果贮存运输良好,包装严密,一般可不预干燥。对各种塑料的干燥方法,应根据其性能和具体条件进行选择。小批量生产用的塑料,大多采用热风循环烘箱或红外线加热烘箱进行干燥;高温下受热时间长时容易氧化变色的塑料,如聚酰胺,宜采用真空烘箱干燥,大批量生产用的塑料,宜采用沸腾干燥或气流干燥,其干燥效率较高又能连续化。干燥所采用的温度,在常压时应选在100℃以上,如果塑料的玻璃化温度不及100℃,则干燥温度应控制在玻璃化温度以下。一般延长干燥时间有利于提高干燥效果。但是对每种塑料在干燥温度下都有一个最佳干燥时间,过多延长干燥时间效果不大。值得提出的是,应当重视已干燥塑料的防潮。(2) 料筒的清理在初用某种塑料或某一注射机之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注射机(主要是料筒) 进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难,因为柱塞式料体内的存料量较大而又不易对其转动,清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。螺杆式注射机通常是直接换料清洗。为节省时间和原料,换料清洗应采取正确的操作步骤,掌握塑料的热稳定性、成型温度范围和各种塑料之间的相容性等技术资料。例如欲换塑料的成型温度远比料筒内存留塑料的温度高时,应先将料筒和喷嘴温度升高到欲换塑料的最低加工温度,然后加入欲换料(也可以是欲换料的回料) 并连续进行对空注射,直至全部存料清洗完毕时才调整温度进行正常生产。如欲换塑料的成型温度远比料筒内塑料的温度低,则应将料筒和喷嘴温度升高到料筒内塑料的最好流动温度后,切断电源,用欲换料在降温下进行清洗,如欲换料的成型温度高,熔融黏度大,而料筒内的存留料又是热敏性的,如聚氯乙烯,聚甲醛或聚三氟氯乙烯等,则为预防塑料分解,应选用流动性好、热稳定性高的聚苯乙烯或低密度聚乙烯塑料作过渡换料。(3) 嵌件的预热为了装配和使用等要求,塑料制件内常需要嵌入金属制的嵌件。注射前,金属嵌件应先放进模具内的预定位置,成型后使其与塑料成为一个整体件。有嵌件的塑料制件,在嵌件的周围容易出现裂纹或导致制件强度下降,这是由于金属嵌件与塑料的热性能和收缩率差别较大的缘故。因此除在设计制件时加大嵌件周围的壁厚,以克服这种困难外,成型中对金属嵌件进行预热是一项有效措施。预热后可减少熔料与嵌件的温度差,成型中可使嵌件周围的熔料冷却较慢,收缩比较均匀,发生一定的热料补缩作用,以防止嵌件周围产生过大的内应力。嵌件的预热须视加工塑料的性质和金属嵌件的大小而定。对具有刚性分子链的塑料,如聚碳酸酯、聚矾和聚苯醚等,其制件在成型中容易产生应力开裂,因此金属嵌件一般都应进行预热。容易被塑料熔体在模内加热的小型嵌件。则可不必预热。预热的温度以不损伤金属嵌件表面所镀的锌层或铬层为限。一般为110~130℃。对于表面无镀层的铝合金或铜嵌件,预热温度可提高到150℃左右。(4)脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模,主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。但是在生产业为了顺利脱模,采用脱模剂的也不少。常用的脱模剂有:1.硬脂酸锌,除聚酰胺塑料外,一般塑料均可使用。2.液体石蜡 (又称白油),作为聚酰胺类塑料的脱模剂效果较好,除润滑作用外,还有防止制件内部产生空隙的作用。3.硅油,润滑效果良好,但价格昂贵,使用较麻烦 (需要配制成甲苯溶液,涂抹在模腔表面,经加热干燥后方能显示优良的效果),使用上受到限制。无论使用哪种脱模剂都应适量,过少起不到应有的效果;过多或涂抹不匀则会影响制件外观及强度,对透明制件更为明显,用量多时会出现毛斑或混浊现象。二、注射过程(1) 塑化、流动与冷却正如前所述,完整的注射过程一般包括加料、塑化、注射入模、保压冷却和脱模等几个步骤,从材料经历实质上看,注射过程包括塑化、流动与冷却两个阶段。1.塑化。塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程,因此可以说塑化是注射成型的准备过程。生产工艺对这一过程的总要求是: 在进入模腔之前应达到规定的成型温度并能在规定时间内提供足够数量的熔融塑料,熔料各点温度应均匀一致,不发生或极少发生热分解以保证生产的连续进行,上述要求与塑料的特性、工艺条件的控制以及注射机的塑化结构均密切相关,而且直接决定着制件的质量。2.流动与冷却。这一过程是指用柱塞或螺杆的推动将具有流动性和温度均匀的塑料熔体注入模具开始,经型腔注满,熔体在控制条件下冷却固化定型,到制件从模腔中脱出为止的过程。这一过程经历的时间虽短,但熔体在其间所发生的变化却不少,而且这种变化对制件的质量有重要的影响。熔料自料筒注入模腔需要克服一系列的流动阻力 (包括:熔料与料筒。喷嘴、浇注系统和型腔的外摩擦和熔体内部的摩擦),与此同时,还需要对熔料进行压实,因此,所用的注射压力通常较高。塑料在柱塞式注射机中受压利受热时,由压力将粒状物压成柱状固体,而后在受热中,逐渐变成半固体以至熔体,所以料筒内的塑料自前至后共有三种状态或三个区段。这三个区段在注射时的流动阻力是不同的。但三个区段的压力损失都是随料简直径加大而减小的。增大直径对塑化量不利,所以柱塞式注射机中塑料的流动和加热过程之间存在着矛盾。在移动螺杆式注射机中,塑料所过的阻力共有两种: 第一种是螺杆顶部与喷嘴之间的流体流动阻力。应该注意到,由于这段塑料的温度已达模塑温度,料简外加热器的作用仅为保温而不是加热,塑料流动与受热之间不存在矛盾,料简直径可以偏大。其次,一区域的长度不会很大,因为总料量仅略大于一次注射量,而且平均料温已达最佳值,黏度也较低。因此,此段阻力将远比柱塞式注射机中熔体段阻力小,第二种是螺杆区塑料与料筒内壁之间的阻力。无论塑料是固体、半固体或熔体,其流动阻也都是较小的。可知,移动螺杆式注射机注射时的阻力要比柱塞式注射机小得多。(2) 注射过程中压力的变化不管是何种形式的注射机,塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。在连续的四个阶段中,塑料熔体的温度将不断下降,而压力的变化则如图2-2 所示。1.充模阶段。这一阶段从柱塞或螺杆开始向前移动,直至模腔被塑料熔体充满(t0~t2)为止。其中,t0~t1称为流动期,t1~t2称为充模期。在流动期内,注射压力和喷嘴处的压力急剧上升,而模具型腔(即浇口末端)的压力却近似于零,此阶段,注射压力主要用来克服聚合物熔体在模具型腔以外的阻力。t1时刻的压力差p1=pi1-pg1代表熔体从注射机料筒到喷嘴处所消耗的压力,而喷嘴压力pg1则代表熔体从喷嘴到模具型腔之间消耗的压力。在充模期内,由于聚合物熔体流入模具型腔,模腔压力急剧上升,注射压力和喷嘴压力也会随之增加到最大值附近,然后停止变化或缓慢下降,这时注射压力这一方面克服熔体在模具型腔内的流动阻力,另一方面也对熔体进行一定程度的压实。充模阶段的压力对熔体流动、充模及制件质量都有较大影响。比如,充模时注射压力不太高而浇口尺寸又比较大时,熔体流动将比较平稳,此时,因为模具温度比熔体温度低许多,容易使熔体在浇口处形成堆积,料流长度将会因此而减短,从而导致型腔难以充满。反之,当注射压力很大且浇口又比较小时,熔体可能会在模腔内产生喷射流动,料流首先冲击模具型腔表壁后才能向四周扩散,此时,很容易在制件上形成蛇形流、气泡和表面流痕等,严重时还可能发生烧焦等,对于有嵌件的制件,过高的充模压力也不利于熔体在嵌件后的熔合。因此,欲使熔体在注射过程中具有较好的流动性能和充模性能,并保证最终制件的质量,一定要选择适中的注射压力。当然,在尽可能的情况下,适当提高注射压力有助于提高充模速度和料流长度,同时也会提高熔接线强度,减小收缩率。不过,注射压力过大也会制件的应力随之增大,影响制件顶出后的形状与尺寸稳定性。充模时间也与充模压力有关,两者相辅相成。充模时间长,(即注射速度低),先进入模腔内的塑料受到较多的冷却,黏度增高,后面的塑料就需要在较高的压力下才能进入型腔。这样,塑料受到较高的剪切应力,分子取向程度比较大。这种现象如果保留到料温软化点以后,则制件中冻结的取向分子将使制件具有各向异性,这种制件在温度变化较大的使用过程中会出现裂纹,裂纹的方向通常与分手取向方向一致。而且,制件热稳定性也较差,这是由于塑料软化点随着分子取向程度增高而降低。蛙妨宫沿麻夕处,还可使剪切速率较大,材料的黏度降低,流动阻力减小,料流长度和模腔压力都会因此而增大,故最终制件会比较密实和均匀,熔接线强度也会有所提高,多型腔模具生产的制件尺寸误差相对也会较小。但是,注射速度过同时也会与注射压力过大时一样,在模腔内引起喷射流动等,导致制件质量变差。综上所述,充模时间与充模压力均应选择合理适当,既不宜过高,也不宜过低。传统经验得知,熔体黏度高、冷却速率快、纤维增强材料以及大型薄壁、精密。流程长的制件宜采用高注射压力和短的充模时间,其它情况下,则采用适中的充模时间和稍高的充模压力。同时,在充模压力和充模时间的选择上还要注意熔体流动的阻力,如欲缩短充模时间,但熔体流动阻力很大,则即使充模压力设定较高,也不一定能按时完成。目前,在生产中可采用现场试验或数值模拟分析预测来确定合理设置。2.压实阶段。这是指自熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时(t2~t3) 为止的甲段时间。这段时间内,塑料熔体会因受到冷却而发生收缩,但因塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压下,料筒内的熔料会向塑模内继续流入以补足因收缩而留出的空隙。如果柱塞或螺杆停在原位不动,压力曲线略有衰减;如果柱塞或螺杆保持压力不变,也就是随着熔料人模的同时向前作少许移动,则在此段中模内压力维持不变,此时压力曲线即与时间轴平行。压实阶段的时间和压力对于模具型腔的压力有重要影响。通常,如果保压压力不足,受浇口摩擦阻力限制不易进行补缩流动,模具型腔压力会因补料不足而迅速下降。如果保压时间不充分,模腔内的熔体会发生倒流,也同样会引起模腔压力的下降,故压实阶段对于提高制件的密度、降低收缩和克服制件表面缺陷都有较大的影响。此外,由于塑料还在流动,而且温度又在不断下降,取向分子容易被冻结,所以这一阶段是大分子取向形成的主要阶段。这一阶段拖延愈长,分子取向程度也将愈大。3.倒流阶段。这一阶段是从注射机柱塞或螺杆后退时开始到浇口冻结时为止(t3~t4),此时喷嘴处的压力迅速下降,模腔内的压力反过来会比流道内还高,因此可能会发生塑料熔体的倒流,从而使模腔内压力迅速下降,倒流将一直进行到浇口处熔料冻结时为止。如果柱塞或螺杆后撤时浇口处的熔料已冻结,或者在喷嘴中装有止逆阀,则倒流阶段就不存在,也就不会出现t2~t3段压力下降的曲线。因此倒流的多少和有无是由保压时间所决定的。不管浇口处熔料的冻结时在柱塞或螺杆后撤以前或以后,冻结时的压力和温度总是决定制件平均收缩率的重要因素,而影响这些因素的则是压实阶段的时间。倒流阶段也有熔体的流动,故也会增加分子的取向,但是,这种取向比较少,波及的区域也不大,同时,由于这一阶段内塑料温度还较高,某些已取向的分子还可能因布朗运动而发生解取向。一般情况下,倒流对提高注射制件的质量是不利的。4.冻结后的冷却阶段,这一阶段是指浇口的塑料完全冻结时气刀制件从模腔中顶出时(t4~t5)为止。模腔内压力迅速下降,由pG降至pH,模内塑料在这一阶段内主要是继续进行冷却,以便制件在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形,在这一阶段内,虽无塑料从浇口流出或流进,但模内还可能有少量的流动,因此,依然能产生少量的分子取向。由于模内塑料的温度、压力和体积在这一阶段中均有变化,到制件脱模时,模内压力不一定等于外界压力,模内压力与外界压力的差值称为残余压力。残余压力的大小与压实阶段的时间长短有密切关系。残余压力为正值时,脱模比较困难,制件容易被刮伤或破裂;残余压力为负值时,制件表面容易有陷痕或内部有真空泡。所以,只有在残余压力接近零时,脱模方较顺利,并能获得满意的制件。应该指出,塑料自进人模具后即被冷却,直至脱模时为止。如果冷却过急或模具与塑料接触的各部分温度不同,则由于冷却不均就会导致收缩不均匀,所得制件将会产生内应力。即使冷却均匀,塑料在冷却过程中通过玻璃化温度的速率还可能快于分子构象转变的速率。这样,制件中也可能出现因分子构象不均衡所引起的内应力。确定制件冷却时间终点的原则为制件在取出后具有一定刚度,不因温度过高而发生翘曲和变形,在保证这一点情况下,冷却时间应尽量取短一些,否则,不仅会延长成型周期,降低生产效率,而且还会造成有此制件脱模困难。在有此实际生产过程中,为缩短冷却时间,不一定等到制件全脱模全部冷却到顶出温度,而只要制件外表层有一定厚度冷却到脱模温度并具有一定刚度时,便开启模具取出制件,然后使制件在模具外面自然冷却。 三、制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后,常需要进行适当的后处理。以改善利提高制件的性能及尺寸稳定性。注射制件的后处理主要包括退火与调湿处理。(1) 退火处理由于塑料在料筒内塑化不均匀或在模腔内冷却速度不同,常会产生不均匀的结晶、取向和收缩,使制件存有内应力,这在生产厚壁或带有金属嵌件的制件时更为突出。存在内应力的制件在贮存和使用中常会发生光学性能变坏,表面有银纹,力学性能下降,甚至变形开裂。生产中解决这些问题的方法是对制件进行退火处理。退火处理的方法是使在定温的加热液体介质 (如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等) 或热空气循环烘箱中静置一段时间。处理的时间决定于塑料品种、加热介质的温度、制件的形状和模塑条件。凡所用塑料的分子链刚性较大,壁厚较大,带有金属嵌件,使用温度范围较宽,尺寸精度要求较高和内应力较大又不易自消的制件均须进行退火处理。但是,对于聚甲醛和氯化聚醚塑料的制件,虽然他们存有内应力,可是由于分子链本身柔性较大和玻璃化温度较低,内应力能缓慢自消,如制件使用要求不严时,可不必进行退火处理。退火温度应控制在制件使用温度以上10~20℃,或低于塑料的热变形温度10~20℃为宜。温度过高会使制件发生翘曲或变形;温度过低又达不到目的。退火时间视制件厚度而定,以达到能消除内应力为宜。退火处理时间到达后,制件应缓慢冷却至室温。冷却太快,有可能重新引起内应力而前功尽弃. 退火处理的实质是:1.使强迫冻结的分子链得到松弛,凝固的大分子链段转向无规位置,从而消除这一部分的内应力。2.提高结晶度,稳定结晶结构。从而提高结晶塑料制件的弹性模量和硬度,降低断裂伸长率。(2) 调湿处理聚酰胺类塑料制件在高温下与空气接触时常会氧化变色。此外,在空气中使用或存放时又易吸收水分而膨胀,需要经过长时间才能得到稳定的尺寸。因此,如果将刚脱模的制件放在热水中进行处理,不仅可隔绝空气进行防止氧化的退火,同时还可加快达到吸湿平衡,故称为调湿处理。适量的水分还能对聚酰胺起着类似增塑的作用,从而改善制件的柔曲性和韧性,使冲击强度和拉伸强度均有所提高。调湿处理的时间随聚酰胺塑料的品种、制件形状、厚度及结晶度大小而异。

直接涂覆法生产人造革过程中出现的不正常现象及改进方法是怎样的?

1刮刀唾沫:产生的原因是①刮刀和溶胶对布基压力过大;②溶胶粘度低;③刀型不适合。改进的方法为①减小刮刀和溶胶对布基的压力;②增加溶胶的粘度;③使用钩形刮刀。2涂层较厚:产生的原因是①刮刀位置和刀锋圆弧度不适合;②布基张力较小,涂刮速度较快,溶胶粘度较大。改进的方法为①缩小刮刀固定点与布基支架之间的距离,增大刮刀与布基前进方向的角度,采用刀锋半径较小的刮刀。②稍为增加布基张力,减慢涂刮速度,降低溶胶粘度。3涂层厚薄不均:产生的原因是①刮刀调整不适当;②溶胶粘度不均匀;③布基有松紧边、松紧纱。改进的方法为①调整刮刀;②严格制备溶胶的操作工艺;③严格处理好布基。4布基渗透严重:产生的原因是①增塑剂用量太大或溶胶混合不均;②树脂颗粒太大或增塑剂的相溶性差;③塑化温度过高或过低。改进的方法为①调整增塑剂的用量,加强对溶胶的搅拌混合;②选用细颗粒树脂和相容性好的增塑剂,或者掺混部分乳液树脂;③调整塑化温度。5制品出现死折、活绺:产生的原因是①布基有死折;②布基进入涂刮台时不平整。改进的方法为①处理好布基;②布基接头要平整,涂刮台改用弧度。6制品表面花纹不清晰:产生的原因是①轧花辊倾斜;②轧花辊温度不均。改进的方法为①调整轧花辊成水平位置;②轧花辊两端温度较低昝辅助加热。7制品表面出现道痕:产生的原因是溶胶中含有杂质或糊疙瘩。改进的方法为容器清理洁净,防止杂质进入。8泡沫革泡孔结构不好:产生的原因是①配方组分不理想;②发泡温度不均;③轧花辊压力太大。改进的方法为①选用理想的增塑剂和发泡促进剂;②改进烘箱,使温度均匀;③减小轧花辊压力最好采用余隙刻花装置。

  

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