当前位置:
文档之家› 塑料成型工艺学第七章 中空成型
塑料成型工艺学第七章 中空成型
注射型坯时,管坯温度是关 键,温度太高,熔料粘度低易变 形,使管坯在转移中出现厚度不 均,影响吹塑制品质量; 温度太 低,制品内常带有较多的内应力, 使用中易发生变形及应力破裂。 为能按要求选择模温,常配 置模具油温调节器,由精度较高 的数字温控仪控制。
◆ 注射吹塑的树脂
适合注射吹模的树脂应具有较高的分子量和 熔融粘度,而且熔体粘度受剪切速率及加工温度 的影响较小,制品具有较好的冲击韧性,有合适 的熔体延伸性能,以保证制品所有棱角都能均匀 地呈现吹塑模腔的轮廓,不会出现壁厚明显偏薄 薄厚不均。
7.5 其它吹塑成型
◆多层吹塑 —多层注射吹塑
通过在阳模上注射第一层后,改变模腔再注射第二层甚 至第三层,然后再吹胀
—多层共挤吹塑
通过共挤出的方式挤出料坯,然后吹胀
—多层共挤拉伸吹塑
通过共挤出的方式挤出料坯,拉伸后再吹胀
◆大型中空吹塑
主要用来生产大型大型罐槽(容积在20L以上),主 要采用UHMW-PE
芯棒主要有注射成型型坯时充当阳模,把型坯运 送至吹塑模具中去,并充当高压气体和控温介质的通 道的功能。 所以要求芯棒具有较高的表面精度,硬度 , 高, 刚度大,韧性好,耐腐蚀。 吹塑模具是容器成型的关键装置,直接呈现制 品的形状。模体材料一般选用耐腐蚀的碳素工具钢 和普通合金刚制造。
◆管坯温度与吹塑温度 管坯温度与吹塑温度
管坯制造过程中的影响因素
◆ 原料的选择
首先要求原料的加工性能必须符合吹塑工艺的要求;其次原 料的性能满足制品的使用要求,尤其是气密性和耐冲击性。 如:高密度聚乙烯取0.94-0.96克/10min熔体指数范围。低 熔体指数树脂吹塑时有利于防止型坯下垂,容易得到壁厚均匀的 管坯。但是螺杆转速增高时,低熔体指数的树脂外观粗糙。因此 对于上述熔体指数范围的选用,大中型吹塑制品以防止型坯下垂 为主,宜偏低一些,分子量大的;小型吹塑制品选偏高一些,分 子量小的。
◆模温和冷却时间
为保证制品质量,模具的温度应分布均匀,模温一般 保持在20-50℃。模温过低,会使夹口处塑料的延伸性降 低,不易吹胀,并使制品在此部分加厚,同时使成型困难, 制品的轮廓和花纹等也不清晰。模温过高,冷却时间延长, 生产周期加长。制品脱模变形,收缩增大。模温的高低取 决于塑料的品种,当塑料的玻璃化温度较高时,可以采用 较高的模温;反之,则尽可能降低模温。 通常随着制品壁厚的增加,冷却时间延长。有时除对 模具进行冷却外,还可对成型制品进行内部冷却,即向制 品内部通入各种冷却介质(如液氮、二氧化碳等)进行直接 冷却。
◆ 温度的控制
在挤出管坯过程中温度控制的精确度对于管坯质量影响很大。 例如温度过低型坯表面粗糙,温度高表面光泽好,但下垂严重。 在挤出聚氯乙烯等容易热降解的树脂时,还要注意控制温度使其 不超过降解温度。
◆螺杆转速对挤出管坯的影响
螺杆转速是影响管坯质量的一个重要因素。高的挤出速 度能够提高产量,减少型坯下垂,但是型坯表面质量下降。 尤其是剪切速率增大造成某些塑料,如高密度聚乙烯,可 能出现熔体破裂现象。而且转速提高时大量摩擦热的产生 使聚氯乙烯等塑料有瞬间降解的危险。所以一股吹塑机都 选用大一点的挤出装置,使螺杆转速在70转/分以下。
7.3 注射吹塑工艺
◆工艺过程 工艺过程
注射吹塑一般是两步成型法,即注射型坯和吹塑(见图7-14)
◆工艺特点 工艺特点
适宜生产批量大精密容器,广口容器 —制品的壁厚均匀一致,不需要后期加工修饰; —制品无熔接线,废料少; —必须使用两副模具,成本加大; —不适于制造大容量和带把手的制品;
◆芯棒和模具设计要求 芯棒和模具设计要求
分类: 分类:
◆根据管坯成型方法不同分类: – 挤出吹塑:生产方法简单,产量高,精度低,应用较多 – 注射吹塑:精度高,质量好,价高,适于大批量生产 ◆根据成型工艺不同分类: – 普通吹塑 – 拉伸吹塑:产品经拉伸,强度高,气密性好 • 挤出—拉伸—吹塑(简称挤—拉—吹) • 注射—拉伸—吹塑(简称注—拉—吹) ◆根据管坯层数不同分类: – 单层吹塑 – 多层吹塑:综合性能好,生产复杂,适于包装要求高的产品 包装。
◆ 充气速度
为了缩短吹气时间,以利于制品获得较均匀 的厚度和较好的表面,充气速度(单位时间内流过 的空气体积)要尽可能大一些.但也不宜过大,否 则会给制品带来不良影响,一是会在空气进口处 造成真空,使这部分的型坯内陷,而当型坯完全 吹胀时, 内陷部分会形成横隔膜片;其次是口模 部分的型坯有可能被极快的气流拉断,造成废 品.为此需要加大吹管口径或适当降低充气速度。
7.4 拉伸吹塑
◆ 拉伸吹塑是经双轴拉伸的一种吹塑成型方法。 其料坯一般通过挤出或注射的方法来制得,将料 坯处理至适宜拉伸的温度,经内部(芯棒)或外 部(拉伸夹具)机械力进行纵向拉伸,同时或延 迟一段时间后进行压缩空气吹胀而实现横向拉伸。 ◆ 拉伸的目的是实现物理性能的改善。 — 对于非晶材料,拉伸应在其热弹性范围内进行; — 对于热塑性结晶材料,拉伸应在低于结晶熔点较
◆吹胀比
通常把制品的尺寸与型坯尺寸之比称为吹胀 比。当型坯的尺寸和重量一定时,制品的尺寸 越大,型坯的吹胀比也越大。根据塑料的品种、 性质、制品的形状和尺寸以及型坯的尺寸等来 决定吹胀比的大小。通常把吹胀比控制在2、4 倍。
◆成型周期
吹塑的周期包括挤出型坯、截取型坯.合模、吹气、 冷却、放气、开横、取出制品(其后的修整,配套,包装 另计)等过程。
◆口模对挤出管坯的影响
口模是决定型坯尺寸及形状的重要装置,所以要求内表 面光洁度应达到10且尺寸必须按设计要求加工。口模定型 段尺寸一般可选用8倍口模芯棒之间隙数值。
◆ 吹气压力
吹塑中,压缩空气有两个作用,一是使管坯胀大而紧 贴模腔壁,形成需要的形状;二是起冷却作用。 根据塑料品种和型坯温度的不同,空气压力也不一样, 一般控制在0.2-0.7兆帕之间,最适宜的是能使制品在成型 后外形、花纹等表露清晰的压力。 —对于粘度较低、容易变形的取较低值 —对于粘度和模量较高的塑料取较高值 —大容积和薄壁制品宜用较高压力 —小容积和厚壁制品则使用较低压力
机头和口模: 机头和口模:
◆机头包括多孔板、滤网连接管与型芯组件等, 对机头的要求是:流道呈流线型,表面具有较高 的光洁度,无阻滞部位,以防止流动不畅而产生 分解老化。 ◆吹塑机头一般分为如下几种: —转角机头 —直通式机头 —带储料缸式机头(主要生产大型吹塑制品)
吹胀装置
型坯进入模具型腔后,吹胀装置将管状型坯吹胀成型腔所具有的 精确形状,进而冷却、定型、脱模并取出制品,吹胀系统包括吹气机 构、模具及其冷却系统、排气系统等部分。 ◆ 吹气机构 —针吹法
◆ 拉伸吹塑的工艺要点 拉伸吹模主要受到型坯的加热温度,吹塑压 力,吹塑时间和吹模模具温度等工艺的影响。 —型坯的再加热 由于注射型坯后要放置一段 时间才能拉伸吹塑,所以吹塑前再加热,以PET为 例,加热温度为195~230℃,恒温10~20s,以达到 热平衡; —拉伸比(拉伸速率,拉伸长度,吹气压力和 速率)是影响制品质量的关键。纵向拉伸比是通 过拉伸杆的移动来实现的,横向拉伸比是通过吹 塑空气来实现的。 一般而言横向拉伸比5倍,纵 向拉伸比2.5倍的时候,PET瓶子的质量最好。
1一注射型坯,2一型坯加热,3一拉伸,4一吹塑;5一脱模
—挤出型坯定向拉伸吹塑
一种方法是将塑料挤成管材,并切成一定的 长度做为冷坯,然后输送至加热装置加热至拉伸 温度后,使型坯的一段形成瓶颈,在轴向拉伸100 -200%后再吹胀;另外一种方法是把加热后的 型坯一边在拉伸装置中轴向拉伸,一边送往吹塑 模具中,然后吹胀成型。
窄的范围内进行,同时还要考虑到晶体成核和生长速率, 有的甚至要加入成核剂来强化其成核速率; — 为保证分子链的拉伸定向在吹胀前不会松弛,要 保持一定的拉伸速率。
◆拉伸—吹塑有热型坯法和冷型坯法,又称一步法和两 步法。前者具有生产过程连续进行,自动化程度高, 节省能量的优点,后者具有比较容易达到高产量的优 点。拉伸吹塑工艺包括如下几种:注射型坯定向拉伸 吹塑、挤出型坯定向拉伸吹塑、多层定向拉伸吹塑等。 —注射型坯定向拉伸吹塑 注射有底的型坯,连续地输送至加热炉使其加 热到拉伸温度,然后纳入吹塑模中经芯棒轴向拉伸后 再由压缩气体吹胀成型;其成型示意图如下:
吹塑模具
◆模具的材质
—铝、铜
●主要利用其良好的导热性能以及易机械加工性(如雕刻花纹)
—钢
●用来吹塑硬度较大的塑料,表面抛光镀铬
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
◆模具的冷却系统
—其要求和注射模塑类似
◆模具的排气系统
—其要求和注射模塑类似,但其排气孔尺寸一般较大
7.2 挤出吹塑工艺
– 由挤出装置挤出半熔融状 管坯; – 当型坯到达一定长度时, 模具移到机头下方闭合, 抱住管坯,切刀将管坯割 断; – 型坯头部成型定径; – 模具移到吹塑工位,吹气 杆进入模具吹气,使型坯 紧贴模具内壁而冷却定型; – 打开模具,取出制品。
◆ 拉伸吹塑用的树脂及其成型特点
适合拉伸吹模的树脂很多,通过双轴拉伸可显著提高 拉伸强度,冲击韧性,刚性,透明度和光泽,提高对气体 (氧气,二氧化碳和水蒸气)的阻隔性。常用的塑料有聚 丙烯晴(PAN),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚氯 乙烯(PVC),聚丙烯(PP)。其中PET的用量最大, PAN的用量最小。 以PET为例,由于它为结晶性聚合物,必须快速冷却 通过其最大结晶温度区(140~180℃),以获得透明的 无定型型坯,冷却水的水温一般为5~10℃。
●优点:适于不切断型坯连续生产的小型吹塑成型制品 ●缺点:制品需要修饰加工
—顶吹法
●优点:直接利用型芯作为吹气芯轴经芯轴进入型坯,简化了吹气机构 ●缺点:制品需要修饰加工,不能确定内径和长度,气体从机头经过影响机头温度 控制
—底吹法
●优点:制备大型容器、开口多或具有异形的容器 ●缺点:吹气位置在温度较低的底部,容易导致吹胀不充分
应用: 应用: