南工大塑料成型加工2015窦ch7.

第七章中空吹塑7.1概述BLOWMolding又称吹塑模塑，是制造空心塑料制品的成型方法。借鉴于玻璃容器吹制工艺。20世纪30年代发展成为塑料吹塑技术。中空吹塑：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：①挤出型坯②注射型坯7.1概述制品：塑料瓶、容器、中空制品、办公用品、家电、家具、娱乐用品、汽车工业。制品特点：①优良的耐环境应力开裂性、气密性、耐冲击性②耐药品、抗静电、韧性、耐挤压性适用树脂：凡熔体流动速率在0.04~2g／10min范围内。PE、PVC、PP、PS、乙烯－醋酸乙烯共聚物、PET、PC、PA等7.1概述LDPE：食品包装容器HDPE：商品容器超高分子量PE：大型容器、燃料罐PVC：矿泉水、洗涤剂瓶PP：薄壁瓶子PET：饮料瓶7.2中空吹塑设备中空吹塑挤出吹塑注射吹塑拉伸吹塑挤出－拉伸－吹塑注射－拉伸－吹塑型坯的制造——型坯的吹胀7.2.1型坯成型装置挤出型坯方式间断挤出连续挤出：连续生产型坯1.挤出机（1）挤出机应具有可连续调速的驱动装置，稳定速度挤出，挤出速率与最佳吹塑周期协调一致（2）螺杆长径比适宜小：塑化不良，型坯温度不均大：料温波动小，料筒温度低，型坯温度均匀产品精度均匀性好适于热敏性塑料的生产7.2.1型坯成型装置（3）低温下挤出型坯，熔体粘度高，可减少型坯下垂，保证壁厚均匀利于缩短成型周期，提高生产效率挤出机内产生较高的剪切及背压，要求挤出机的传动和止推轴承坚固耐用。2.机头和口模A：机头组成：多孔板、滤网连接管、型芯组件流道应呈流线型，内表面光洁无阻滞。B:机头类型：（1）转角机头7.2.1型坯成型装置由连接管与之呈直角配置的管式机头组成，适合PE、PP、PC、ABS等的吹塑。特点：①流道内压缩比较大，口模部分定型段较长。②熔体在流道内易滞留，机头内熔体性能差异。7.2.1型坯成型装置常采用螺旋状流动导向装置和侧面进料机头。7.2.1型坯成型装置(2)直通式机头与挤出机呈一字形配置。可防止熔体过热分解，适用于热敏性塑料，如：硬PVC透明瓶。7.2.1型坯成型装置（3）带贮料缸的机头大型制品易下坠和缩径，冷却期较长，挤出机无法连续运行，因而发展带贮料缸的机头。生产大型吹塑制品，如：啤酒桶、垃圾桶。C:口模直径的确定：（1）适合制品外径的吹胀比（即制品外径与型坯外径之比）)1(/maxsBDDdDd：口模直径Dmax：制品最大外径B：吹胀比S：膨胀比7.2.1型坯成型装置（2）型坯的最大外径的确定，需考虑口模膨胀7.2.1型坯成型装置（3）还可以由型坯切口的宽度来决定)1(/2SPwDdπPw：型坯切口宽＋2×型坯壁厚模芯外径：LPWDDdc/22Dc：模芯外径W：制品质量L：制品长度ρ：树脂密度总体的要求：均匀地挤出所需要直径，壁厚和粘度的型坯7.2.2吹胀装置1.吹气机构根据设备条件，制品尺寸、制品厚度分布要求等选定。（1）针吹法①吹气针管安装在模具型腔的半高处，压缩空气通过针管吹胀型坯②制品颈部有一伸长部分，以便吹针插入吹胀装置包括吹气机构、模具及其冷却系统、排气系统等部分。特点：适于不切断型坯连续生产的旋转吹塑成型。吹制首尾相连的小型容器。在模具内部装入型坯切割器，可吹塑无颈制品。适合吹制有手柄的容器，手柄与本体不相通。7.2.2吹胀装置缺点：开口制品需整饰加工，模具设计较复杂。不适宜大型容器的吹胀。7.2.2吹胀装置（2）顶吹法通过型芯吹气模具顶部向上，型坯底部夹住，顶部开口，压缩空气从型芯通入。型芯直接进入开口的型坯内，并确定颈部内径，在型芯和模具顶部制件切断型坯。7.2.2吹胀装置顶吹法型芯定瓶颈内径旋转刀具，切除余料优点：直接利用型芯作为吹气芯轴，压缩空气从十字机头上方引进，径芯轴进入型坯，简化了吹气机构。缺点：①不能定内径和长度，需附加修饰工序。②气从机头型芯通过，影响机头温度。（3）底吹法挤出的型坯落到模具底部的型芯上，通过型芯对型坯吹胀。型芯的外径和模具瓶颈配合以固定瓶颈的内外尺寸。7.2.2吹胀装置适用：吹塑颈部开口偏离制品中心线的大型容器。有异形开口或多个开口的容器。缺点：进气口选在型坯温度最低的部位，也是型坯自重下垂厚度最薄的部位。制品形状复杂时，吹胀不充分。瓶颈耳状飞边修剪后留下痕迹。2.吹塑模具由两瓣合成，设有冷却剂通道和排气系统。7.2.2吹胀装置（1）模具的材质：铝（形状不规则容器）、锌合金、铍铜、钢材。铍铜：硬质塑料的吹塑，容器本体上有装饰制品。（2）模具的冷却系统影响制品性能和生产效率，需合理设计和布置。冷却水道与型腔的距离各处应保持一致，以保证制品各处冷却收缩均匀，距离一般为10～15mm。根据模具的材质，制品形状和大小而定。冷却水温在5～15℃为宜。可分段冷却，以加快冷却。7.2.2吹胀装置冷却机构：内部互通的水道铸成模后钻出水道冷却蛇形管铸入模具模具制造时一体制成型腔制成后机械加工冷却系统（3）模具的排气系统在型坯吹胀时，排除型坯和模腔之间的空气。排气不畅，气体滞留，制品表面产生凹陷和皱纹。图案和字迹不清晰，降低制品强度。设置排气孔或排气槽。7.2.3辅助装置1.型坯厚度控制装置离模膨胀、自重下垂而影响型坯的尺寸及制品的质量。（1）调节口模间隙，控制型坯壁厚（2）改变挤出速度。（差动挤出型坯法）（3）改变型坯牵引速度（4）预吹塑法，进入模具之前吹入空气，控制有底型坯壁厚。（5）型坯厚度的程序控制：改变挤出型坯横截面的壁厚，吹塑制品的壁厚取决于型坯各部位的吹胀比。吹胀比大，部位愈薄。7.2.3辅助装置吹塑制品与型坯横截面的壁厚变化关系。右边尺寸表示型坯横截面壁厚，左边尺寸表示制品横截面壁厚(单位：mm)7.2.3辅助装置2.型坯长度控制影响吹塑制品的质量和切除尾料的长短，涉及原料的消耗，取决于吹塑周期内挤出机螺杆的转速转速快、长转速慢、短加料量的波动温度、电压的变化，操作变更等采用光电控制系统。3.型坯切断装置适应不同塑料品种的性能刀刃式切料口：平刃、三角形刀刃。7.3挤出吹塑工艺过程及控制因素7.3.1挤出吹塑工艺过程挤出吹塑工艺过程包括：①挤出型坯。②型坯达到预定长度时．夹住型坯定位后合模。③型坯的头部成型或定径。④压缩空气导入型坯进行吹胀，使之紧贴模具型腔形成制品。⑤制品在模具内冷却定型。⑥开模脱出制品，对制品进行修边、整饰。7.3.1挤出吹塑工艺过程1.挤出型坯间歇挤出：挤出型坯、合模、吹胀、冷却、脱模均在机头下方进行。物料流动中断，易过热分解。聚烯烃、非热敏性塑料吹塑连续挤出：型坯的成型和前一型坯的吹胀、冷却、脱模同步进行。往复式、轮换出料式、转盘式适用多种热塑性树脂的吹塑，PVC等热敏性塑料。7.3.1挤出吹塑工艺过程7.3.2挤出吹塑控制因素1.型坯温度和挤出速度（1）型坯温度影响中空制品的表观质量，纵向壁厚均匀性，生产效率。注意保持熔体温度的均匀性。适宜地偏低以提高熔体强度，减小自重垂伸。缩短冷却时间，提高生产率。型坯温度过高，挤出速度慢，型坯易下垂，引起型坯纵向厚度不均，延长冷却时间，甚至丧失熔体强度，难以成型。7.3.2挤出吹塑控制因素型坯温度过低，离模膨胀严重，会出现长度收缩，壁厚增大现象，降低型坯的表面质量，出现流痕，同时增加不均匀性。还会导致制品的强度差，表面粗糙无光。型坯温度不均匀造成型坯上卷现象，卷曲的方向偏于厚度较小一边。一般型坯温度控制在塑料的Tg～Tf(或Tm)间。要求型坯具有良好的形状稳定性。7.3.2挤出吹塑控制因素7.3.2挤出吹塑控制因素2.吹气压力和鼓气速率型坯的吹胀是利用压缩空气对型坯施加空气压力而吹胀并紧贴模腔壁。同时通过压缩空气的冷却形成所需要的形状和呈现模面花纹的中空制品。（1）吹气压力的大小与塑料的种类、型坯温度、型坯的模量、型坯的壁厚、制品的容积大小有关。粘度低，壁厚、小容积制品，采用较低的吹气压力。一般在0.2～1MPa。7.3.2挤出吹塑控制因素（2）鼓气速率指充入空气的容积速率。鼓气速率大，可缩短型坯的吹胀时间，使制品厚度均匀，表面质量好。但鼓气速率大，会在空气进口处产生局部真空，造成该部分内陷，甚至将型坯从口模处拉断，无法吹胀。（3）吹胀比吹胀比：吹塑制品的外径（非圆形时，以横向尺寸最大处为准）与型坯直径之比，即型坯吹胀的倍数。型坯的尺寸和质量一定时，型坯的吹胀比愈大则制品的尺寸就愈大。7.3.2挤出吹塑控制因素加大吹胀比，制品的壁厚变薄，虽可节约原料，但制品的强度和刚度降低。吹胀比过小，原料消耗增加，制品壁厚，有效容积减小。制品冷却时间延长，成本升高。一般为2-4。根据塑料的品种、特性、制品的形状尺寸和型坯的尺寸酌定。4.模具温度影响制品的质量。温度控制在20—50℃之间。模具温度应保持均匀分布，以保证制品的均匀冷却。根据塑料的种类、制品的薄厚来确定。小型制品模具温度偏低，低于软化温度40℃左右。7.3.2挤出吹塑控制因素冷却速度：冷却方式、冷却介质的选择、冷却时间、型坯的温度和厚度。控制制品的外观质量、性能和生产效率。冷却时间延长，可防止形变，使外观规整，表面图纹清晰，质量好。但制品结晶度增大，韧性下降，透明度降低，生产周期延长，降低生产效率。保证制品充分冷却，加快冷却速率。方法：加大冷却面积；采用冷冻水或冷冻气体；液态氮或二氧化碳5.冷却时间7.3.2挤出吹塑控制因素7.3.2挤出吹塑控制因素挤出吹塑的优点：适用于多种塑料生产效率较高型坯温度比较均匀、制品破裂减少能生产大型容器设备投资少7.4注射吹塑7.4.1注塑吹塑生产工序生产中空容器的两步成型法。适宜生产批量比较大的小型精致容器和广口容器。最大容积量4L。化装品、日用品、医药和食品包装。树脂：PP、PE、PS、SAN、PVC、PC等。7.4.1注塑吹塑生产工序优点：制品壁厚均匀一致，无需后处理，无合缝线、废边废料少。缺点：一件制品两副模具，型坯需承受高压，模具成本加大，不宜生产带把手的容器。7.4.2注射吹塑设备特点基本特征：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设备可分成二工位、三工位、四工位。二位机(相距180)组成脱除制品是采用机械液压式的顶出机构来完成。二位机具有较大的灵活性。三位机（相距120）组成，即增加脱除制品的专用工位。四位机（相距90）组成。是在三位机基础上为特殊用途的工艺要求而增加(预成型即预吹或预拉伸)而设的工位。最常用的是二位机，约占90％以上。7.4.2注射吹塑设备特点注射型坯模由两半模具、芯棒、底板和颈圈组成。（1）根据制品的形状、壁厚、大小和塑料的收缩性、吹胀比设计整体型坯的形状。（2）型坯形状确定后，设计芯棒的形状①芯棒直径应小于吹塑容器颈部的最小直径；②容器的最小直径尽可能大些。1.对注射型坯模中型腔和芯棒的设计要求7.4.2注射吹塑设备特点芯棒的作用：①充当阳模，成型型坯②输送型坯到吹塑模具③加热保温吹气通道2.吹塑模具的设计要求呈现容器形状、表面粗糙度及外观质量。保证吹胀后能充分冷却定型，顺利排除气体，无合缝线。7.4.注射吹塑要点1.管坯温度与吹塑温度注射成型时：温度高，粘度低，易变形，转移过程中壁厚不均匀。温度低，内应力高，变形，开裂。依靠模具油温调节器或水冷机调节。2.注射吹塑树脂应具有高的相对分子量熔融粘度，受剪切速率和加工温度影响小。7.5拉伸吹塑拉伸吹塑：经双轴定向拉伸的一种吹塑成型工艺。（挤出或注射成型）型坯温度纵向拉伸吹胀（横向拉伸）拉伸的目的：改善塑料的物理机械性能。非结晶性的热塑性塑料：在热弹性范围内进行。部分结晶的热塑性塑料：Tm以下较窄范围内进行。保持一定的拉伸速度，在吹塑之前定向。经拉伸后，透明性，冲击强度、硬度和刚性、表面光泽性、阻隔性明显提高。ASB一步法注拉吹成型过程ASB转盘式一步法注拉吹成型过程7.5.1拉伸吹塑工艺一、一步法：热型坯法型坯、拉伸、吹塑在一台机中完成。型坯是处于生产过程中的半成品。设备的组合方式有：①由挤出机和吹塑机组成；②由注射机和吹塑机组成。二、二步法：冷型坯法型坯冷却后，冷型坯经再加热，进行拉伸、吹塑。包括注射型坯定向拉伸吹塑；挤出型坯定向拉伸吹塑。