吹塑成型设备（PPT70页)

第七章中空成型设备7.1概述1中空吹塑的定义中空吹塑（blowmolding吹塑成型）:借助气体压力使闭合在模具中的热熔塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺。型坯类型：挤出；注射。挤出型坯，管状型坯－两瓣模具－闭合－切断－封闭坯料上下端－针头注司气－吹胀－冷却－开模－制品注射型坯：注入型坯模－有底型坯－闭合吹塑模－吹胀－冷却脱模1.挤出吹塑生产线总体认识工艺流程图树脂塑料添加剂混合造粒熔融塑化挤出(注塑)型坯吹胀制品冷却后处理脱模制品认识双模液压中空成型机大型吹塑机认识水平旋转圆盘式单头型挤出吹塑成型机双工位中空成型机认识此部分与普通的单螺杆控制面板一致：电源及急停开关、料筒及模具的温度调节、螺杆转速调节、过载电流显示等型坯控制系统认识中空挤吹制品：通过挤出吹塑成型工艺制得，中空薄壁的容器。其成型容器的容量小至几毫升，最大可至几万升。应用：广泛应用于食品、饮料、化妆品、药品、洗涤制品、儿童玩具等领域中。挤吹制品成型的塑料材料：LDPE、HDPE、PVC、PP、EVA、PC、PET等塑料，HDPE用量最广，约占68％。认识吹塑模具主要由两半阴模构成。因模颈圈与各夹坯块较易磨损，故一般做成单独的嵌块以便于修复或更换。认识与注塑模具相比，挤出吹塑模具有以下特点：①吹塑模具一般只有阴模；②吹塑模具型腔受到的型坯吹胀压力较小，一般为0.2～1.0MPa；③吹塑棋具型腔一般不需经硬化处理，除非要求长期生产；④吹塑模腔内，型坯通过膨胀来成型，这可减小制品上的流痕与接合经及模腔的磨损等问题；⑤由于一般没有阳模，吹塑制品上较深的凹陷也能脱模（尤其对硬度较低的塑料），一般不需要滑动嵌块。认识对吹塑模具的要求主要有：①可成型形状复杂的制品；②能有效地夹断型坯，保证制品接合统的强度；③能有效地排气；④能快速、均匀地冷却制品，并减小模具壁内的温度梯度以减小成型时间与制品翘曲。吹塑模具对材料的要求较低，选择范围较宽吹塑模具材料的选择要综合考虑导热性能、强度、耐磨性能、耐腐蚀性能、抛光性能、成本以及所用塑料与生产批量等因素。认识2、特点与应用:吹塑制品：瓶子、容器、汽油箱、保险杠、燃料油管等各类中空制品，日用和工程（工程吹塑）制品特点：耐应力开裂、气密性、耐冲击、耐药品、韧性、耐挤压等原料：要求熔体流动速率：0.04~1.12，聚乙烯（用量最大），聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PET、PA等。低密度乙烯，食品；高低混合，商品容器；超高，大型容器。聚氯乙烯，透明，用于洗涤液等聚酯，饮料瓶7.2中空吹塑设备吹塑工艺：挤出吹塑（绝大部分中空制品）；注射吹塑；拉伸吹塑拉伸吹塑：包括挤出－拉伸－吹塑，注射－拉伸－吹塑过程：型坯的制造，型坯的吹胀拉伸吹塑：纵向拉伸，横向吹胀，两个方向定向。挤出吹塑：最普遍的加工方法间断式：挤出规定长度停机，完成吹胀再启动连续式：连续挤出型坯，在机头切断，移走。１、挤出机可以调速、稳定挤出、与吹胀协调长径比，塑化，温度等要求低温挤出，熔体强度高，减少下垂，厚薄均匀２、机头和口模组成：多孔板、滤网、型芯部件，要求流线型类别：转角机头，直通机头，贮料缸机头7.2.1型坯的成型装置中空吹塑成型设备1.挤出机挤出成型机是中空挤出吹塑装置中的最主要设备。挤出成型机的结构特点和正确操作，对吹塑制品的力学性能和外观质量、各批成品之间的均匀一致性、成型加工的生产效率和经济性影响很大。挤出装置一般为通用型挤出机，但要求挤出机能适应周期性频繁停歇；开动和停歇的电钮应安装在离操作人员较近的地点。挤出机应具有可连续调速的驱动装置，在稳定的速度下挤出型坯。多采用三段式单螺扦挤出机．选用等距不等深的渐变形螺杆。对聚烯烃和尼龙类塑料可选用突变形螺杆。螺杆直径按制品的容积大小来选择。凡吹塑小型制品。常选用φ（45～90）mm挤出机，吹塑大型中空容器选用φ（120～150）mm的挤出机。也有选用二台中小型挤出机组合来吹塑大型制品的。总结中空吹塑成型设备1.挤出机挤出机螺杆的长径比应适宜，一般选用长径比为20～25。长径比太小，物料塑化不均匀，供料能力差，型坯的温度不均匀；长径比大些，分段向物料进行热和能的传递较充分，料温波动小，料筒加热温度较低，能制得温度均匀的型坯，可提高产品的精度及均匀性，并适用于热敏性塑料的生产。对于给定的贮料温度，料筒温度较低，可防止物料的过热分解。螺杆的压缩比与塑料品种有关。对聚烯烃塑料，压缩比选3～4:1，料则选对聚氯乙烯则选2～2.5:1。挤出机的加热装置，要求能控制温度，使其波动范围小。控制温差小于±2℃，有利于提高产品质量。中空吹塑成型设备2.机头机头系指型坯模头。包括多孔板、滤网连接管与型芯组件。机头进料通道和螺杆接口应成直线，水平对准，以减少熔体料流在拐弯时的阻力。机头芯轴亡可设凸起结构，增加料流缓冲区，升高熔体压力，利于消除熔体流动时因变形引起的伤痕。机头结构形式:吹塑机头的结构和形式，根据制品容积的大小、变量和工艺方式来选择。一般分为：转角机头、直通式机头和带储料缸式机头三种类型。除一些特殊的装置（如水平吹塑系统或采用立式挤出机）之外，绝大多数吹塑是采用出口向下的转角式机头。总结中空吹塑成型设备2.机头a.转角机头转角机头由连接管和连接管呈直角配置的管式机头组成。结构如图10-l所示。这种机头内流道有较大的压缩比，口模部分有较长的定型段，适合于挤出聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等塑料。总结中空吹塑成型设备2.机头由于熔体流动方向由水平转向垂直，熔体在流通中容易产生滞留，加之连接管到机头口模的长度有差别，机头内部的压力平衡受到干扰，会造成机头内熔体性能差异为使熔体在转向时能自由平滑地流动，不产生滞留点和熔接线．多采用螺旋状流动导向装置和侧面进料机头。其结构如图10-2所示。这种结构使熔体流道更加流线型化，螺旋线的螺旋角为45°～60°，收敛点机加工成刃形，位于型芯一侧，与侧向进料口相对，在侧向进料口中心线下方约16—19mm处。这种结构不能完全消除熔接线。常采用的措施：一是各分流道的物料应充分汇合，有达到均匀的机头内停留时间；二是提高机头压力，促进熔体的熔合。在管心的分流梭下游装置一个节流圈，其结构如图10-3所示，节流圈使机头内通道的有效截面缩小，增大熔体压力。节流圈的外形呈流线型。总结中空吹塑成型设备2.机头总结中空吹塑成型设备2.机头b.直通式机头直通式机头与挤出机呈一字形配置，从而避免塑料熔体流动方向的改变，可防止塑料熔体过热而分解。直通式机头的结构能适应热敏性塑料的吹塑成型，常用于硬聚氯乙烯透明瓶的制造。c.储料式机头带储料缸的机头生产大型吹塑制品（如啤酒桶及垃圾箱等），由于制品的容积较大，需要一定的壁厚以获得必要的刚度，因此需要挤出大的型坯，而大型坯的下坠与缩径严重，制品冷却时间长，要求挤出机的输出量大。对大型挤出机，一方面要求快速提供大量熔体，减少型坯下坠和缩径，另一方面，大型制品冷却期长，挤出机不能连续运行，从而发展了带有储料缸的机头。其结构如图10-4所示。总结中空吹塑成型设备2.机头由挤出机向储料缸提供塑化均匀的熔体，按照一定的周期所需熔体数量贮存于储料缸内。在储料缸系统中由柱塞（或螺杆）定时、间歇地将所储物料全部迅速推出，形成大型的型坯。高速推出物料可减轻大型型坯的下坠和缩径，克服型坯由于自重产生下垂的变形而造成的制品壁厚的不一致性。同时挤出机可保持连续运转，为下一个型坯备料，该机头既能发挥挤出机的能力，又能提高型坯的挤出速度，缩短成型周期。但应注意，当柱塞推动速度过快不适应熔体粘度时，熔体通过机头流速太大，可能产生熔体破裂现象。(1)、转角机头较大压缩比，较长的定型段适合：聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS螺旋状沟槽芯轴机头：熔体转向自由平滑，减少停滞，消除熔接线。调压机头：增大熔体压力，消除熔接线（２）、直通机头与挤出机轴线呈一条直线，料流不改变方向，停留时间短。用于热敏性塑料，如硬聚氯乙烯结构：与管材机头类似（３）、带贮料缸的机头原理：按照一定周期所需熔体数量贮存于贮料缸内，贮料缸柱塞定时、间歇将所贮物料全部迅速推出，形成大型的型坯。用途，大型制品，如啤酒桶、垃圾箱贮料缸式机头：作用：型坯进入模具闭合，将管状型坯吹胀成模腔所具有的精确形状，冷却，定型、脱模，得到制品。组成：吹气机构、模具、冷却系统、排气系统１、吹气机构针管吹气、型芯顶吹、型芯底吹7.2.2吹胀装置（１）、针吹法工序：闭合－穿破型坯壁－吹胀－吹针回缩－熔料愈合特点：适合连续旋转吹塑、小型容器、带有手柄、（２）、顶吹法工序：闭合－底部夹住－顶部开口－型芯通气－吹胀－旋转刀具切除余料型芯作吹气芯轴，机构简化（３）、低吹法颈部开口偏离制品中心线２、吹塑模具材质：结构简单、承压要求低、强度要求低，铝、锌合金、铍铜、钢材，工具钢内部镀铬。冷却系统：水孔排气系统：型坯和模腔壁之间的气体，分型面开槽。１、型坯厚度控制装置调节口模间隙（如图）改变挤出速度改变型坯牵引速度预吹胀型坯厚度的程序控制（如图）程序控制控制原理：以吹胀比为依据，调节厚度２、型坯长度控制控制型坯长度与设定长度之间的变化，可以采用光电控制，测长度，反馈螺杆转速。３、型坯切断装置不同产品，不同方式两瓣模吹胀模具，模腔上下口加工成为刀刃式切料口。刀刃要加热。7.3.1挤出吹塑工艺过程过程：挤出型坯－夹住型坯－定位合模－头部成型－导气吹胀－冷却定型－开模脱出－制品修正间歇：过程在机头的下方完成，挤出中断，易降解，适于热稳定性塑料连续：同步进行，往复式，轮换出料式，转盘式，可以用于热敏性塑料7.3挤出工艺过程及控制因素挤出吹塑方式型坯温度，挤出速度，吹胀压力，鼓气速率，吹胀比，模具温度，冷却时间１型坯温度和挤出速度型坯温度：温度均匀，适度偏低过高，下垂，厚度不均，熔体强度低，难成型过低，膨胀突出，长度收缩，壁厚增加，内在和表面质量差，温度与型坯重量的关系见图粘度计算：管状型坯挤出的表观粘度：ηα＝158L2ρ/υ表观粘度ηα（Pa.s）L(cm)ρ(g/cm3)υ(cm/s)7.3.2挤出吹塑控制因素Lυρ可以计算粘度ηα，通过调节温度实现．实际温度控制，温度稍低，转速提高则可以得到表面光滑，质地均匀，不易下垂的型坯．通用塑料推荐值，见表．２吹气压力和鼓气速率压力，种类材料各异，0.2~1MPa高粘度取高，如聚碳酸酯；低粘度，取低值，如聚酰胺．壁厚，小容积取低，壁薄，大容积取高．鼓气速率：大，减少时间，厚度均匀，表面质量好．但是，防止从口部拉断３吹胀比指型坯吹胀倍数：大型薄壁１．２～１．５；小型厚壁２～４；细口瓶５～７４模具温度要求均匀，保证制品均匀固化低，冷却速度快，不易吹胀，影响厚度均匀，表面花纹不清高，冷却时间长，脱模变形，收缩率大实际控制：低于软化温度４０度５冷却时间因制品情况确定，保证制品要求的前提下加快冷却．时间长，弹性恢复小，外形规整，结晶度大，韧性和透明下降时间短，制品内应力大加速冷却的方法：冷冻水气，液氮，固体二氧化碳时间的设置：主要根据厚度确定，见图冷却时间与厚度关系•平衡冷却概念：大制品，颈部高效介质，主体薄壁一般介质7.4.1注射吹塑生产工序1、两步法成型：注入型坯模具－管状型坯－坯模退出－吹塑模具闭合－吹胀－冷却－脱模适合：大批量，小型精制，广口容器，应用于日用，化妆，医药，食品包装原料：PP,PE,PS,SAN(苯乙烯－丙烯晴共聚),PVC,PC特点（与挤出吹塑比较）：厚度一致，无后修理，无合缝线，废边料少．模具要求高，尺寸受限，容器不能带手柄．7.4注射吹塑注射吹塑工艺图7.4.2注射吹塑设备特点注射吹塑设备：二工位，三工位，四工位，设置在转动盘上，180,120,90度的角度布置．三工位最普遍１注射型坯模具中型腔和芯棒的要求型坯模具：两瓣模具，芯棒，底板，颈圈型坯：1.5~5mm厚度芯棒作用：型坯阳模，制品内表面，运载型坯，加热保温，吹气通道与控制．芯棒要求：直径小