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第七章:塑料工艺:中空吹塑成型.pdf

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第七 塑料 工艺 中空 塑成
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塑料工艺 第 七 章 中 空 成 型 内 容 简 介 : ?中 空 吹 塑 是 将 挤 出 或 注 射 成 型 所 得 的 管 坯 置 于 模 具 中 , 在 管 坯 中 通 入 压 缩 空 气 将 其 吹 胀 , 使 之 紧 贴 于 模 腔 壁 上 , 再 经 冷 却 脱 模 得 到 中 空 制 品 的 成 型 方 法 。 这 种 成 型 方 法 可 生 产 瓶 、 壶 、 桶 等 各 种 包 装 容 器 , 日 常 用 品 和 儿 童 玩 具 等 。 ?本 章 重 点 : 7.2 挤 出 吹 塑 工 艺 塑料工艺 中 空 吹 塑 产 品塑料工艺 中 空 吹 塑 产 品塑料工艺 中 空 吹 塑 产 品塑料工艺 中 空 吹 塑 产 品塑料工艺 中 空 吹 塑 产 品塑料工艺 中 空 吹 塑 简 要 介 绍 ? 中 空 吹 塑 工 艺 是 将 挤 出 或 注 射 成 型 所 得 的 半 熔 融 态 管 坯( 型 坯) 置 于 各 种 形 状 的 模 具 中 , 在 管 坯 中 通 入 压 缩 空 气 将 其 吹 胀 , 使 之 紧 贴 于 模 腔 壁 上 , 再 经 冷 却 脱 模 得 到 中 空 制 品 的 成 型 方 法 。 其 成 型 过 程 包 括 塑 料 型 坯 的 制 造 和 型 坯 的 吹 塑 。 ? 这 种 成 型 方 法 可 生 产 口 径 不 同 、 容 量 不 同 的 瓶 、 壶 、 桶 等 各 种 包 装 容 器 , 日 常 用 品 和 儿 童 玩 具 等 。塑料工艺 中 空 吹 塑 用 原 料 ? 用 于 中 空 吹 塑 的 塑 料 品 种 有 聚 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 聚 苯 乙 烯 、 线 形 聚 酯 、 聚 碳 酸 酯 、 聚 酰 胺 、 醋 酸 纤 维 素 和 聚 缩 醛 树 脂 等 。 ? 其 中 高 密 度 聚 乙 烯 的 消 耗 量 占 首 位 。 它 广 泛 应 用 于 食 品 、 化 工 和 处 理 液 体 的 包 装 。 高 分 子 量 聚 乙 烯 适 用 于 制 造 大 型 燃 料 醝 罐 和 桶 等 。 ? 聚 氯 乙 烯 因 为 有 较 好 的 透 明 度 和 气 密 性 , 所 以 在 化 妆 品 和 洗 涤 剂 的 包 装 方 面 得 到 普 遍 应 用 。 随 着 无 毒 聚 氯 乙 烯 树 脂 和 助 剂 的 开 发 , 以 及 拉 伸 吹 塑 技 术 的 发 展 , 聚 氯 乙 烯 容 器 在 食 品 包 装 方 面 的 用 量 迅 速 增 加 , 并 且 已 经 开 始 用 于 啤 酒 和 其 它 含 有 二 氧 化 碳 气 体 饮 料 的 包 装 。 ? 线 形 聚 酯 材 料 是 近 几 年 进 入 中 空 吹 塑 领 域 的 新 型 材 料 。 由 于 其 制 品 具 有 光 泽 的 外 观 、 优 良 的 透 明 性 、 较 高 的 力 学 强 度 和 容 器 内 物 品 保 存 性 较 好 , 废 弃 物 焚 烧 处 理 时 不 污 染 环 境 等 方 面 的 优 点 , 所 以 在 包 装 瓶 方 面 发 展 很 快 , 尤 其 在 耐 压 塑 料 食 品 容 器 方 面 的 使 用 最 为 广 泛 。 ? 聚 丙 烯 因 其 树 脂 的 改 性 和 加 工 技 术 的 进 步 , 使 用 量 也 逐 年 增 加 。 塑料工艺 产 品 特 点 举 例塑料工艺 中 空 吹 塑 分 类 及 特 点 1. 根 据 管 坯 成 型 方 法 不 同 分 类 : 1. 挤 出— 吹 塑 : 生产方法简单,产量高,精度低,应用较多 2. 注 射— 吹 塑 : 精度高,质量好,价高,适于批量大产品。 2. 根 据 成 型 工 艺 不 同 分 类 : 1. 普 通 吹 塑 2. 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) 3. 根 据 管 坯 层 数 不 同 分 类 : 1. 单 层 吹 塑 2. 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。塑料工艺 挤 出 吹 塑 原 理塑料工艺 注 射 吹 塑 原 理塑料工艺 拉 伸 吹 塑 原 理塑料工艺 7.1 中 空 吹 塑 设 备塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺 吹 塑 装 置 ? 针 吹 、 顶 吹 、 底 吹塑料工艺塑料工艺 7.2 挤 出 吹 塑 工 艺 ? 一 、 挤 出— 吹 塑 工 艺 过 程 – 1 、 由 挤 出 装 置 挤 出 半 熔 融 状 管 坯 ; – 2 、 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 ; – 3 、 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( 吹 气 压 力 0.25 、0.8 兆 帕/s ; – 4 、 打 开 模 具 , 取 出 制 品 。 塑料工艺 二 、 管 坯 制 造 过 程 中 的 影 响 因 素 ? 1 、 原 料 的 选 择首 先 要 求 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 ; 其 次 是 原 料 的 加 工 性 能 必 须 符 合 吹 塑 工 艺 的 要 求 。如 : 高 密 度 聚 乙 烯 取0.94-0.96 克 / 厘 米 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 。 ? 2 、 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 。 塑料工艺 三 、 管 坯 制 造 过 程 中 的 影 响 因 素 ? 3 、 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 。 ? 4 、 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 。塑料工艺 四 、 吹 塑 过 程 中 的 影 响 因 素 ? 1 、 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 ? 塑料工艺 ? 2 、 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 。塑料工艺 ? 3 、 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 。 塑料工艺 ? 4 、 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 因 难 , 制 品 的 轮 廓 和 花 纹 等 也 不 清 楚 。 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 。 ? 塑料工艺 ? 5 、 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 。塑料工艺 7.3 注 射 吹 塑 工 艺 ? 1 、 管 坯 温 度 与 吹 塑 温 度 ? 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 。塑料工艺 ? 2 、 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 。塑料工艺 7.4 拉 伸 吹 塑拉 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 。 ? 1 、 注—拉—吹 工 艺 流 程 1 一 注 射 型 坯 ,2 一 型 坯 加 热 ,3 一 拉 伸 ,4 一 吹 塑 ;5 一 脱 模塑料工艺 2 、 拉 伸 吹 塑塑料工艺 3 、 拉 伸 吹 塑 工 艺 控 制 ? 原 材 料 的 选 择 : 由 于 拉 伸 制 品 要 求 具 有 较 高 的 拉 伸 强 度 、 冲 击 强 度 、 刚 性 、 透 明 度 和 光 泽 、 对 氧 气 、 二 氧 化 碳 和 水 蒸 气 的 阻 隔 性 。 主 要 应 用 的 材 料 有 :PET 、PVC 、PP 、PC 等 。 ? 型 坯 成 型 : 为 了 得 到 优 良 的 制 品 , 对 型 坯 的 要 求 是 : 透 明 度 高 , 均 质 , 内 部 无 应 变 、 外 观 无 缺 点 。 线 形 聚 酯 虽 为 结 晶 性 树 脂 , 但 结 晶 速 度 较 慢 。 在130-220℃ 的 范 围 内 其 结 晶 速 度 较 快 , 而 低 于130℃ 时 结 晶 较 慢 。 还 需 注 意 树 脂 的 干 燥 过 程 、 干 燥 条 件 、 模 具 温 度 、 周 围 空 气 温 度 及 成 型 过 程 中 的 颗 粒 处 理 等 。塑料工艺 ? 拉 伸 工 艺 : 拉 伸 温 度 : 各 树 脂 有 自 己 的 适 用 范 围 。 拉 伸 对 线 形 聚 酯 和 聚 氯 乙 烯 无 定 形 型 坯 时 , 其 拉 伸 温 度 以 比 玻 璃 化 温 度 高10-40℃为 宜 。 线 形 聚 酯 一 般 为90-110 它 , 聚 氯 乙 烯 一 般 为100- 140℃。 对 于 拉 伸 聚 丙 烯 那 样 的 结 晶 性 塑 料 的 型 坯 时 , 其 拉 伸 温 度 比 熔 点 低5-40℃较 合 适 。 一 般 为150℃左 右 。 拉 伸 温 度 过 高 , 取 向 不 充 分 ; 拉 伸 温 度 过 低 , 影 响 瓶 子 的 透 明 度 。 拉 伸 倍 率 : 拉 伸 倍 率 直 接 影 响 瓶 子 的 性 能 。 拉 伸 倍 率 高 , 拉 伸 强 度 和 冲 击 强 度 高 , 跌 落 强 度 也 高 。 线 形 聚 酯 比 聚 氯 乙 烯 拉 伸 倍 率 高 , 这 也 是 线 形 聚 酯 瓶 强 度 高 的 原 因 。 另 外 , 拉 伸 倍 率 高 也 能 提 高 阻 止 气 体 渗 透 的 性 能 。塑料工艺 思 考 题 ? 1 、 常 用 吹 塑 成 型 方 法 有 哪 几 种 , 各 自 有 何 特 点 ? ? ? 2 、 用 于 吹 塑 的 机 头 有 哪 几 种 ? 分 别 适 用 于 什 么 情 况 ? ? 3 、 影 响 挤 出 吹 塑 成 型 的 主 要 因 素 是 什 么 ? ? 4 、 吹 塑 常 见 问 题 有 哪 几 种 ? 如 何 解 决 ?
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