第六章(1) 其他中空吹塑

第六章 1 中空吹塑 7 1概述 BLOWMolding又稱吹塑模塑 是制造空心塑料制品的成型方法 借鑒于玻璃容器吹制工藝 20世紀30年代發(fā)展成為塑料吹塑技術(shù) 中空吹塑 借助氣體壓力使閉合在模具中的熱熔塑料型坯吹脹形成空心制品的工藝 型坯類型 擠出型坯 注射型坯 7 1概述 制品 塑料瓶 容器 中空制品 辦公用品 家電 家具 娛樂用品 汽車工業(yè) 制品特點 優(yōu)良的耐環(huán)境應力開裂性 氣密性 耐沖擊性 耐藥品 抗靜電 韌性 耐擠壓性 適用樹脂 凡熔體流動速率在0 04 1 12范圍內(nèi) PE PVC PP PS 乙烯 醋酸乙烯共聚物 PET PC PA等 7 1概述 LDPE 食品包裝容器HDPE 商品容器超高分子量PE 大型容器 熔料罐PVC 礦泉水 洗滌劑瓶PP 薄壁瓶子PET 飲料瓶 7 2中空吹塑設(shè)備 中空吹塑 擠出吹塑 注射吹塑 拉伸吹塑 擠出 拉伸 吹塑 注射 拉伸 吹塑 型坯的制造 型坯的吹脹 7 2 1型坯成型裝置 擠出型坯方式 間斷擠出 連續(xù)擠出 連續(xù)生產(chǎn)型坯 1 擠出機 1 擠出機應具有可連續(xù)調(diào)速的驅(qū)動裝置 穩(wěn)定速度擠出 擠出速率與最佳吹塑周期協(xié)調(diào)一致 2 螺桿長徑比適宜 小 塑化不良 型坯溫度不均大 料溫波動小 料筒溫度低 型坯溫度均勻 產(chǎn)品精度均勻性好適于熱敏性塑料的生產(chǎn) 7 2 1型坯成型裝置 3 低溫下擠出型坯 熔體粘度高 可減少型坯下垂 保證壁厚均勻利于縮短成型周期 提高生產(chǎn)效率擠出機內(nèi)產(chǎn)生較高的剪切及背壓 要求擠出機的傳動和止推軸承堅固耐用 2 機頭和口模 A 機頭組成 多孔板 濾網(wǎng)連接管 型芯組件 流道應呈流線型 內(nèi)表面光潔無阻滯 B 機頭類型 1 轉(zhuǎn)角機頭 7 2 1型坯成型裝置 由連接管與之呈直角配置的管式機頭組成 適合PE PP PC ABS等的吹塑 特點 流道內(nèi)壓縮比較大 口模部分定型段較長 熔體在流道內(nèi)易滯留 機頭內(nèi)熔體性能差異 7 2 1型坯成型裝置 常采用螺旋狀流動導向裝置和側(cè)面進料機頭 7 2 1型坯成型裝置 2 直通式機頭 與擠出機呈一字形配置 可防止熔體過熱分解 適用于熱敏性塑料 如 硬PVC透明瓶 7 2 1型坯成型裝置 3 帶貯料缸的機頭 大型制品易下墜和縮徑 冷卻期較長 擠出機無法連續(xù)運行 因而發(fā)展帶貯料缸的機頭 生產(chǎn)大型吹塑制品 如 啤酒桶 垃圾桶 C 口模直徑的確定 1 適合制品外徑的吹脹比 即制品外徑與型坯外徑之比 Dd 口模直徑Dmax 制品最大外徑B 吹脹比S 膨脹比 7 2 1型坯成型裝置 2 型坯的最大外徑的確定 需考慮口模膨脹 7 2 1型坯成型裝置 3 還可以由型坯切口的寬度來決定 Pw 型坯切口寬 2 型坯壁厚 模芯外徑 Dc 模芯外徑 W 制品質(zhì)量L 制品長度 樹脂密度 總體的要求 均勻地擠出所需要直徑 壁厚和粘度的型坯 7 2 2吹脹裝置 1 吹氣機構(gòu) 根據(jù)設(shè)備條件 制品尺寸 制品厚度分布要求等選定 1 針吹法 吹氣針管安裝在模具型腔的半高處 壓縮空氣通過針管吹脹型坯 制品頸部有一伸長部分 以便吹針插入 吹脹裝置包括吹氣機構(gòu) 模具及其冷卻系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)等部分 特點 適于不切斷型坯連續(xù)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)吹塑成型 吹制首尾相連的小型容器 在模具內(nèi)部裝入型坯切割器 可吹塑無頸制品 適合吹制有手柄的容器 手柄與本體不相通 7 2 2吹脹裝置 缺點 開口制品需整飾加工 模具設(shè)計較復雜 不適宜大型容器的吹脹 7 2 2吹脹裝置 2 頂吹法 通過型芯吹氣 模具頂部向上 型坯底部夾住 頂部開口 壓縮空氣從型芯通入 型芯直接進入開口的型坯內(nèi) 并確定頸部內(nèi)徑 在型芯和模具頂部制件切斷型坯 7 2 2吹脹裝置 頂吹法型芯 定瓶頸內(nèi)徑 旋轉(zhuǎn)刀具 切除余料 優(yōu)點 直接利用型芯作為吹氣芯軸 壓縮空氣從十字機頭上方引進 徑芯軸進入型坯 簡化了吹氣機構(gòu) 缺點 不能定內(nèi)徑和長度 需附加修飾工序 氣從機頭型芯通過 影響機頭溫度 3 底吹法 擠出的型坯落到模具底部的型芯上 通過型芯對型坯吹脹 型芯的外徑和模具瓶頸配合以固定瓶頸的內(nèi)外尺寸 7 2 2吹脹裝置 適用 吹塑頸部開口偏離制品中心線的大型容器 有異形開口或多個開口的容器 缺點 進氣口選在型坯溫度最低的部位 也是型坯且重下垂厚度最薄的部位 制品形狀復雜時 吹脹不充分 瓶頸耳狀飛邊修剪后留下痕跡 2 吹塑模具 由兩瓣合成 沒有冷卻劑通道和排氣系統(tǒng) 7 2 2吹脹裝置 1 模具的材質(zhì) 鋁 形狀不規(guī)則容器 鋅合金 鈹銅鋼材 鈹銅 硬質(zhì)塑料的吹塑 容器本體上有裝飾制品 2 模具的冷卻系統(tǒng) 影響制品性能和生產(chǎn)效率 需合理設(shè)計和布置 冷卻水道與型腔的距離各處應保持一致 以保證制品各處冷卻收縮均勻 距離一般為10 15mm 根據(jù)模具的材質(zhì) 制品形狀和大小而定 冷卻水溫在5 15 為宜 可分段冷卻 以加快冷卻 7 2 2吹脹裝置 冷卻機構(gòu) 內(nèi)部互通的水道鑄成模后鉆出水道冷卻蛇形管鑄入模具模具制造時一體制成型腔制成后機械加工冷卻系統(tǒng) 3 模具的排氣系統(tǒng) 在型坯吹脹時 排除型坯和模腔之間的空氣 排氣不暢 氣體滯留 制品表面產(chǎn)生凹陷和皺紋 圖案和字跡不清晰 降低制品溫度 設(shè)置排氣孔或排氣槽 7 2 3輔助裝置 1 型坯厚度控制裝置 離模膨脹 自重下垂而影響型坯的尺寸及制品的質(zhì)量 1 調(diào)節(jié)口模間隙 控制型坯壁厚 2 改變擠出速度 差動擠出型坯法 3 改變型坯牽引速度 4 預吹塑法 進入模具之前吹入空氣 控制有底型坯壁厚 5 型坯厚度的程序控制 改變擠出型坯橫截面的壁厚 吹塑制品的壁厚取決于型坯各部位的吹脹比 吹脹比大 部位愈薄 7 2 3輔助裝置 吹塑制品與型坯橫截面的壁厚變化關(guān)系 右邊尺寸表示型坯橫截面壁厚 左邊尺寸表示制品橫截面壁厚 單位 mm 7 2 3輔助裝置 2 型坯長度控制 影響吹塑制品的質(zhì)量和切除尾料的長短 涉及原料的消耗 取決于吹塑周期內(nèi)擠出機螺桿的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速快 長 轉(zhuǎn)速慢 短 加料量的波動溫度 電壓的變化 操作變更等 采用光電控制系統(tǒng) 3 型坯切斷裝置 適應不同塑料品種的性能 刀刃式切料口 平刃 三角形刀刃 7 3擠出吹塑工藝過程及控制因素 7 3 1擠出吹塑工藝過程 擠出吹塑工藝過程包括 擠出型坯 型坯達到預定長度時 夾住型坯定位后合模 型坯的頭部成型或定徑 壓縮空氣導入型坯進行吹脹 使之緊貼模具型腔形成制品 制品在模具內(nèi)冷卻定型 開模脫出制品 對制品進行修邊 整飾 7 3 1擠出吹塑工藝過程 1 擠出型坯 間歇擠出 擠出型坯 合模 吹脹 冷卻 脫模均在機頭下方進行 物料流動中斷 易過熱分解 聚烯烴 非熱敏性塑料吹塑 連續(xù)擠出 型坯的成型和前一型坯的吹脹 冷卻 脫模同步進行 往復式 輪換出料式 轉(zhuǎn)盤式 適用多種熱塑性樹脂的吹塑 PVC等熱敏性塑料 7 3 1擠出吹塑工藝過程 7 3 2擠出吹塑控制因素 1 型坯溫度和擠出速度 1 型坯溫度 影響中空制品的表觀質(zhì)量 縱向壁厚均勻性 生產(chǎn)效率 注意保持熔體溫度的均勻性 適宜地偏低以提高熔體強度 減小自重垂伸 縮短冷卻時間 提高生產(chǎn)率 型坯溫度過高 擠出速度慢 型坯易下垂 引起型坯縱向厚度不均 延長冷卻時間 甚至喪失熔體強度 難以成型 7 3 2擠出吹塑控制因素 型坯溫度過低 離模膨脹嚴重 會出現(xiàn)長度收縮 壁厚增大現(xiàn)象 降低型坯的表面質(zhì)量 出現(xiàn)流痕 同時增加不均勻性 還會導致制品的強度差 表面粗糙無光 型坯溫度不均勻造成性品上卷現(xiàn)象 卷曲的方向偏于厚度較小一邊 一般型坯溫度控制在塑料的tg tf 或tm 間 要求型坯具有良好的形狀穩(wěn)定性 7 3 2擠出吹塑控制因素 7 3 2擠出吹塑控制因素 2 吹氣壓力和鼓氣速率型坯的吹脹是利用壓縮空氣對型坯施加空氣壓力而吹脹并緊貼模腔壁 同時通過壓縮空氣的冷卻形成所需要的形狀和呈現(xiàn)模面花紋的中空制品 1 吹氣壓力的大小與塑料的種類 型坯溫度 型坯的模量 型坯的壁厚 制品的容積大小有關(guān) 粘度低 壁厚 小容積制品 采用較低的吹氣壓力 一般在0 2 1MPa 7 3 2擠出吹塑控制因素 2 鼓氣速率 指充入空氣的容積速率 鼓氣速率大 可縮短型坯的吹脹時間 使制品厚度均勻 表面質(zhì)量好 但鼓氣速率大 會在空氣進口處產(chǎn)生局部真空 造成該部分內(nèi)陷 甚至將型坯從口模處拉斷 無法吹脹 3 吹脹比 吹脹比 吹塑制品的外徑 非圓形時 以橫向尺寸最大處為準 與型坯直徑之比 即型坯吹脹的倍數(shù) 型坯的尺寸和質(zhì)量一定時 型坯的吹脹比愈大則制品的尺寸就愈大 7 3 2擠出吹塑控制因素 加大吹脹比 制品的壁厚變薄 雖可節(jié)約原料 但制品的強度和剛度降低 吹脹比過小 原料消耗增加 制品壁厚 有效容積減小 制品冷卻時間延長 成本升高 一般為2 4 根據(jù)塑料的品種 特性 制品的形狀尺寸和型坯的尺寸酌定 4 模具溫度 影響制品的質(zhì)量 溫度控制在20 50 之間 模具溫度應保持均勻分布 以保證制品的均勻冷卻 根據(jù)塑料的種類 制品的薄厚來確定 小型制品模具溫度偏低 低于軟化溫度40 左右 7 3 2擠出吹塑控制因素 冷卻速度 冷卻方式 冷卻介質(zhì)的選擇 冷卻時間 型坯的溫度和厚度 控制制品的外觀質(zhì)量 性能和生產(chǎn)效率 冷卻時間延長 可防止形變 使外觀規(guī)整 表面圖紋清晰 質(zhì)量好 但制品結(jié)晶度增大 韌性下降 透明讀降低 生產(chǎn)周期延長 降低生產(chǎn)效率 保證制品充分冷卻 加快冷卻速率 方法 加大冷卻面積 采用冷凍水或冷凍氣體 液態(tài)氮或二氧化碳 5 冷卻時間 7 3 2擠出吹塑控制因素 7 3 2擠出吹塑控制因素 擠出吹塑的優(yōu)點 適用于多種塑料 生產(chǎn)效率較高 型坯溫度比較均勻 制品破裂減少 能生產(chǎn)大型容器 設(shè)備投資少 7 4注射吹塑 7 4 1注塑吹塑生產(chǎn)工序 生產(chǎn)中空容器的兩步成型法 適宜生產(chǎn)批量比較大的小型精致容器和廣口容器 最大容積量 4L 化裝品 日用品 醫(yī)藥和食品包裝 樹脂 PP PE PS SAN PVC PC等 7 4 1注塑吹塑生產(chǎn)工序 優(yōu)點 制品壁厚均勻一致 無需后處理 無合縫線 廢邊廢料少 缺點 一件制品兩副模具 型坯需承受高壓 模具成本加大 不宜生產(chǎn)帶把手的容器 7 4 2注射吹塑設(shè)備特點 基本特征 型坯是在注射模具中完成制品是在吹塑模具中完成 注射吹塑設(shè)備可分成二工位 三工位 四工位 二位機 相距180 組成脫除制品是采用機械液壓式的頂出機構(gòu)來完成 二位機具有較大的靈活性 三位機 相距120 組成 即增加脫除制品的專用工位 四位機 相距90 組成 是在三位機基礎(chǔ)上為特殊用途的工藝要求而增加 預成型即預吹或預拉伸 而設(shè)的工位 最常用的是二位機 約占90 以上 7 4 2注射吹塑設(shè)備特點 注射型坯模由兩半模具 芯棒 底板和頸圈組成 1 根據(jù)制品的形狀 壁厚 大小和塑料的收縮性 吹脹比設(shè)計整體型坯的形狀 2 型坯形狀確定后 設(shè)計芯棒的形狀 芯棒直徑應小于吹塑容器頸部的最小直徑 容器的最小直徑盡可能大些 1 對注射型坯模中型腔和芯棒的設(shè)計要求 7 4 2注射吹塑設(shè)備特點 芯棒的作用 充當陽模 成型型坯 輸送型坯到吹塑模具 加熱保溫吹氣通道 2 吹塑模具的設(shè)計要求 呈現(xiàn)容器形狀 表面粗糙度及外觀質(zhì)量 保證吹脹后能充分冷卻定型 順利排除氣體 無合縫線 7 4 注射吹塑要點 1 管坯溫度與吹塑溫度 注射成型時 溫度高 粘度低 易變形 轉(zhuǎn)移過程中壁厚不均勻 溫度低 內(nèi)應力高 變形 開裂 依靠模具油溫調(diào)節(jié)器或水冷機調(diào)節(jié) 2 注射吹塑樹脂 應具有高的相對分子量 熔融粘度 受剪切速率和加工溫度影響小 7 5拉伸吹塑 拉伸吹塑 經(jīng)雙軸定向拉伸的一種吹塑成型工藝 擠出或注射成型 型坯 溫度 縱向拉伸 吹脹 橫向拉伸 拉伸的目的 改善塑料的物理機械性能 非結(jié)晶性的熱塑性塑料 在熱彈性范圍內(nèi)進行 部分結(jié)晶的熱塑性塑料 Tm以下較窄范圍內(nèi)進行 保持一定的拉伸速度 在吹塑之前定向 經(jīng)拉伸后 透明性 沖擊強度 硬度和剛性 表面光澤性 阻隔性明顯提高 7 5 1拉伸吹塑工藝 一 一步法 熱型坯法 型坯 拉伸 吹塑在一臺機中完成 型坯是處于生產(chǎn)過程中的半成品 設(shè)備的組合方式有 由擠出機和吹塑機組成 由注射機和吹塑機組成 二 二步法 冷型坯法 型坯冷卻后 冷型坯經(jīng)再加熱 進行拉伸 吹塑 包括注射型坯定向拉伸吹塑 擠出型坯定向拉伸吹塑 目前拉伸吹塑有四種組合方式 步法擠出拉伸吹塑 用于加工PVC 兩步法擠出拉伸吹塑 用于加工PVC相PP 一步法注射拉伸吹塑 用于加工PET和RPVC 兩步法注射拉伸吹塑 用于加工PET 7 5 1拉伸吹塑工藝 7 5 1拉伸吹塑工藝過程 生產(chǎn)特點都是將型坯溫度控制在低于熔點的溫度下利用雙向拉伸的原理來提高制品的強度 1 注射型坯定向拉伸吹塑工藝過程 先注射成型有底型坯 并連續(xù)地由運送帶 或回轉(zhuǎn)帶 送至加熱爐 紅外線或電加熱 經(jīng)加熱至拉伸溫度 而后納入吹塑模內(nèi)借助拉伸棒進行軸向拉伸 最后再經(jīng)吹脹成型 7 5 1拉伸吹塑工藝過程 需要控制適宜的拉伸溫度 可裝多模腔 2 8個 進行成型 生產(chǎn)能力每小時可達到250 2400只 容量為340一1800g飲料瓶 7 5 1拉伸吹塑工藝過程 2 擠出型坯定向拉伸吹塑工藝過程 先將塑料擠成管材 并將其切斷成一定長度而作為冷坯 放進加熱爐內(nèi)加熱到拉伸溫度 然后通過運送裝置將加熱的型坯從爐中取出送至成型臺上 使型坯的一端形成瓶頸和螺牙 并使型坯沿軸向拉仲1 O 1 3倍后 閉合吹塑模具進行吹脹成型 另一種方法是從爐中取出加熱的型坯 一邊在拉伸裝置中沿管坯軸向進行拉伸 一邊送往吹塑模具 模具夾住經(jīng)拉伸的型坯后吹脹成型 修整廢邊 此法生產(chǎn)能力每小時可達到3000只 容量為一公升的瓶子 7 5 1拉伸吹塑工藝過程 7 5 2拉伸吹塑工藝控制要點 1 原料的選擇一般來講 熱塑性塑料都能進行拉伸吹塑 PAN PET PVC PP 2 注射型坯工藝控制溫度 樹脂塑化溫度壓力 產(chǎn)品形狀和精度成型周期 生產(chǎn)效率 7 5 2拉伸吹塑工藝控制要點 7 5 2拉伸吹塑工藝控制要點 2 拉伸吹塑和雙軸定向 3 拉伸吹塑工藝控制 1 型坯的再加熱增加到側(cè)壁溫度達到熱塑范圍 以進行拉伸吹塑 拉伸吹塑溫度為90 100 拉伸吹塑獲得充分的雙軸定向 使PET瓶達到所需的物理性能和氣密量 使制品透明 富有光澤 無暇疵和表面凹凸不平 型坯經(jīng)過再加熱后達到高于玻璃化溫度10 40 的范圍內(nèi) 送到拉伸吹塑區(qū)合模 拉伸桿啟動 拉伸桿沿軸向進行縱向拉伸時 通入壓縮空氣 在圓周方向使型坯橫向膨脹 當拉伸桿達到模具底部 型坯吹脹冷卻成型后 拉伸桿退回 壓縮空氣停止通入時 即得產(chǎn)品 拉伸比 縱向拉伸比 制品長度與型坯長度之比 由拉伸桿實現(xiàn)橫向拉伸比 制品直徑與型坯直徑之比 由吹塑空氣的壓力和速度進行吹脹實現(xiàn) 7 5 2拉伸吹塑工藝控制要點 拉伸吹塑是使大分子重新排列 形成雙軸定向 從而提高制品的物理力學性能 橫向拉伸5倍 縱向拉伸2 5倍時 PET瓶的質(zhì)量較滿意 超過上述縱 橫向拉伸比時制品會泛白 強度下降 吹塑空氣壓力對有底托的PET瓶僅需要20Pa 對無底托的PET瓶則需要30Pa 此時吹塑制品質(zhì)量較佳 7 6多層吹塑 利用兩臺以上的擠出機 將同種或異種塑料在不同的擠出機內(nèi)熔融混煉后 在同一個機頭內(nèi)復合 擠出 然后吹塑制造多層中空容器的技術(shù) 多層結(jié)構(gòu)有 尼龍 聚烯烴 聚乙烯醇 聚烯烴 聚乙烯 聚氯乙烯 聚乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯