一种热塑性板棒消应力工艺制造技术

本申请涉及塑料制品生产的技术领域，具体公开了一种热塑性板棒消应力工艺，其制备方法为：将热塑性板棒放入加热装置中，依次进行一次升温、一次保温、二次升温、二次保温和降温的三段式回火处理。本申请采用三段式回火处理，增加了保温阶段和两个升温阶段，使板棒材料内部的分子排列更趋均匀，可以避免板棒的温度猛升猛降而产生二次应力，使热塑性板棒内部的应力得到充分释放，达到显著降低热塑性板棒内应力的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性板棒消应力工艺
本申请涉及塑料制品生产的领域，更具体地说，它涉及一种热塑性板棒消应力工艺。
技术介绍
热塑性材料是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料，这种物理变化过程是可逆且可反复进行的，包括有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚醚醚酮（PEEK）等材料。其中，聚醚醚酮是一种综合性能优良的特种工程塑料，具有优异的耐热水性、耐溶剂性、电气绝缘性和抗疲劳强度，在精密电子、石油化工、轨道交通、精密机械以及核工业等领域被广泛使用。目前，用挤出工艺成型的聚醚醚酮板棒属于半成品，可以用机加工的手段制成各种热塑性零部件。聚醚醚酮板棒属于结晶性材料，在挤出成型时由于冷却收缩作用会产生较大的内应力，内应力是在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力，如果得不到充分的释放，会导致热塑性板棒在切割过程中轻易发生炸裂。而且在精密电子、精密机械、航空航天、核工业等尖端领域运用时，由于内应力导致机加零部件时的变形量增大，零部件的精度得不到准确控制，造成产品合格率降低，材料浪费严重。
技术实现思路
为了降低、消除本申请热塑性板棒在挤出冷却过程中产生的内应力，本申请提供一种热塑性板棒消应力工艺。本申请提供的一种热塑性板棒消应力工艺工艺采用如下的技术方案：一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性板棒放入加热装置中，依次进行一次升温、一次保温、二次升温、二次保温和降温的三段式回火处理。通过采用上述技术方案，采用两步升温和两步保温的阶段，使板棒的升温过程变得柔和，在保温阶段，冷却时强制冻结且处于不稳定的高弹形变进行充分的热松弛，板棒的高聚物分子在逐渐由不平衡构象向平衡构象转变，由于两次保温阶段之间的温度变化相比于单次保温的温度变化小，分子重新排列的动荡幅度不会过大，使板棒材料内部的分子排列更趋均匀，可以避免板棒的温度猛升猛降而产生二次应力；此外，加入的保温阶段可以保证热塑性板材各个部位受热均衡，可以充分吸收热量，使板棒内部的应力得到绝大部分的释放，减少棒材在机加工时发生变形或断裂的概率，提高产品合格率，节约材料。优选的，所述一次升温和二次升温的时间均不小于4h。通过采用上述技术方案，热塑性板棒的一次升温时间和二次升温时间均不小于4h，可以保证热塑性板棒的内应力得到充分的消除，同时避免温升时间过短而导致升温速率过快，从而导致热塑性板棒在升温过程中产生二次应力。优选的，利用以下公式计算所述热塑性板棒一次升温和二次升温的所需时间：Q=M×Cp×T/τ×3600其中，Q为功率【（KW•h）/100℃】；M为热塑性板棒的总体质量（kg）；Cp为热塑性板棒的平均比热容【J/（Kg•°C）】；T为热塑性板棒的温升度数（℃）；τ为加热时间（h）。通过采用上述技术方案，由于不同热塑性棒材内部的高聚物分子的运动频率不同，升温速率过快极易导致二次应力的产生，上述公式中的功率、热塑性板棒的总体质量、热塑性板棒的平均比热容和热塑性板棒的温升度数为已知，且根据板棒不同批次而发生变化，可以推算出不同批次板棒的加热时间，从而根据热塑性棒材材料以及温升度数控制升温时间，也可以根据热塑性板棒的质量调整升温速率，进一步提高热塑性板棒内应力的消除。优选的，在所述降温步骤中，所述热塑性板棒的降温速率为5℃/h。通过采用上述技术方案，热塑性板棒的降温速率控制在5℃/h，板棒的高聚物分子在逐渐由不平衡构象向平衡构象转变过程中，可以避免温度骤降而产生二次应力；同时，热塑性板棒的降温速率在最大限度消除板棒内应力的同时，还可以保证最大的生产效率。优选的，所述一次升温后温度为140℃-170℃，所述二次升温后温度为200℃-220℃，所述一次保温和二次保温的时间均为8h-10h，所述降温后温度为30℃-40℃。通过采用上述技术方案，将两次升温后的温度控制在上述范围内，可以避免温度猛升而产生二次应力，同时在上述保温时间范围内，可以保证热塑性板材各个部位受热均衡，充分吸收热量，使板棒内部的应力得到绝大部分的释放。优选的，在所述步骤一中升温前，将所述热塑性板棒在热风循环装置中分层叠放，每叠所述热塑性板棒上面放置一块铁板，利用热风循环对所述热塑性板棒进行加热。通过采用上述技术方案，将热塑性板棒放置在热风循环装置中时，热塑性板棒上放置的铁板可以提供固定作用，同时可以避免热风循环装置顶部的热风直接冲击在局部的热塑性板棒表面，造成受力不均，利用铁板提供阻挡，对热风进行分散，使热风装置内部的空气温差较小。优选的，包括以下步骤：步骤一、将热塑性板棒放入在加热装置中一次升温，在不小于4h时间内升温到150℃，保温时间8h；步骤二、将所述热塑性板棒在不小于4h时间内二次升温，温度升高至220℃，二次保温时间为8h；步骤三、将所述热塑性板棒降温至40℃，所述热塑性板棒的降温速率为5℃/h；其中，所述一次升温和二次升温的时间均不小于4h，利用以下公式计算所述热塑性板棒一次升温和二次升温的所需时间：Q=M×Cp×T/τ×3600其中，Q为功率【（KW•h）/100℃】；M为热塑性板棒的总体质量（kg）；Cp为热塑性板棒的平均比热容【J/（Kg•°C）】；T为热塑性板棒的温升度数（℃）；τ为加热时间（h）。通过采用上述技术方案，上述公式计算获得的温升时间可以避免热塑性板棒升温速率过高而产生二次应力，同时保证热塑性板棒内部的应力最大限度得到消除，随后将降温速率控制在5℃/h，可以避免热塑性板棒降温速率过快而产生二次应力，整体可以最大限度降低热塑性板棒的内应力，同时降低二次应力的产生。优选的，所述热塑性板棒为PEEK板棒。通过采用上述技术方案，PEEK板棒属于热塑性板棒，将上述内应力消除工艺应用在PEEK板棒上，可以获得高效率的内应力消除效果，使PEEK板棒的质量显著提高，满足PEEK板棒的生产要求。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、采用两步升温和两步保温的阶段，使板棒的升温过程变得柔和，在保温阶段，冷却时强制冻结且处于不稳定的高弹形变进行充分的热松弛，板棒的高聚物分子在逐渐由不平衡构象向平衡构象转变，由于两次保温阶段之间的温度变化相比于单次保温的温度变化小，分子重新排列的动荡幅度不会过大，使板棒材料内部的分子排列更趋均匀，可以避免板棒的温度猛升猛降而产生二次应力；此外，加入的保温阶段可以保证热塑性板材各个部位受热均衡，可以充分吸收热量，使板棒内部的应力得到绝大部分的释放，减少棒材在机加工时发生变形或断裂的概率，提高产品合格率，节约材料。2、由于不同热塑性棒材内部的高聚物分子的运动频率不同，升温速率过快极易导致二次应力的产生，上述公式中的功率、热塑性板棒的总体质量、热塑性板棒的平均比热容和热塑性板棒的温升度数为已知，且根据板棒不同批次而发生变化，可以推算出不同批次板棒的加热时间，从而根据热塑性棒材材料以及温升度数控制升温时间，也可以根据热塑性板棒的质量调整升温速率，进一步提高热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性板棒放入加热装置中，依次进行一次升温、一次保温、二次升温、二次保温和降温的三段式回火处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性板棒放入加热装置中，依次进行一次升温、一次保温、二次升温、二次保温和降温的三段式回火处理。


2.根据权利要求1所述的一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于，所述一次升温和二次升温的时间均不小于4h。


3.根据权利要求2所述的一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于，利用以下公式计算所述热塑性板棒一次升温和二次升温的所需时间：
Q=M×Cp×T/τ×3600
其中，Q为功率【（KW•h）/100℃】；M为热塑性板棒的总体质量（kg）；Cp为热塑性板棒的平均比热容【J/（Kg•°C）】；T为热塑性板棒的温升度数（℃）；τ为加热时间（h）。


4.根据权利要求1所述的一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于：在所述降温步骤中，所述热塑性板棒的降温速率为5℃/h。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种热塑性板棒消应力工艺，其特征在于：所述一次升温后温度为140℃-170℃，所述二次升温后温度为200℃-220℃，所述一次保温和二次保温的时间均为8h-10h，所述降温后温度为30℃-40℃。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁继平，
申请(专利权)人：宁波哲能精密塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33