吹 塑 成 型1

吹塑成型1.概述吹塑成型是一种生产塑料中空制品的成型方法。它是借流体压力使闭合在模具中的热型坯或片材吹胀成为中空制品的一种方法。主要用以制造瓶、柄、玩具、油箱、贮楷和人体模型等，已成为塑料工业应用比较广泛的加工方法之一。用于吹塑成型的主要塑料品种有以下几种。（1）高、低密度聚乙烯、聚丙烯，主要用于吹塑成型桶、瓶及其他容器。这类材料有较大的刚性，可制造较薄的器壁，对水的透过性小，高温下加工稳定性好等。缺点是对氧气、二氧化碳、有机溶剂等有透过性，不适宜作上述物质的容器，印刷性较差，但可采用电晕或火焰处理，提高对印刷油墨的牢度，通常电晕处理的电压为3万v左右。（2）软、硬聚氯乙烯，主要是硬质瓶，具有较大的刚性、强韧性、较低的介质透过性，加上透明度可与玻璃媲美，质量仅为同容量玻璃瓶的8％。缺点是聚氯乙烯加工时受热易分解，还有树脂和助剂的毒性，设计配方对应选择无毒的材料以满足食品的包装要求。（3）聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，主要采用注射(或挤出)一拉伸一吹塑的方法成型瓶或容器。具有气密性好，透明性高，强度亦高，器壁薄且均匀的优点。缺点是价格偏高。此外，还有聚苯乙烯、聚碳酸酯等也可吹塑成型。2.吹塑成型的过程吹塑成型通常由以下四个步骤组成：第一：制造型坯；第二：对型坯进行定位、夹持、定颈吹塑，也就是模具围绕型坯定位并夹住型坯而合模，如果制品是容器则由定颈吹塑杆进行定颈，统称为吹塑装置；第三：吹塑，吹塑时可引入空气或其他介质，将型坯吹胀成与模腔相同的形状；第四：冷却。塑料中空制品的成型，可以采用注射—吹塑或挤出—吹塑两种方法，两法制造型坯的方式不同，吹塑过程则是相同的。挤出—吹塑工艺过程包含(1)管坯的形成通常宜接由挤出机挤出，并垂挂在安装于机头正下方的预先分开的型腔中；(2）当下垂的型坯达合格长度后立即合模，并靠模具的切口将管坯切断；(3)从模具分型面上的小孔插入的压缩空气吹管，送入压缩空气，使型坯吹胀紧贴模壁而成型；(4)保持充气压力使制品在型腔中冷却定型后即可脱模。注射－吹塑方法型坯的形成是通过注射成型的方法将型坯模塑在一根金属管上，管的一端通入压缩空气，另一端的管壁上开有微孔，型坯也就模塑和包复在这一端上。注射模塑的型坯通常在冷却后取出，吹塑前重新加热至材料的Tg以上，迅速移入模具中，并吹入压缩空气，型坯即胀大脱离金属管贴于模壁上成型和冷却。虽然注射法生产的制品飞边少或完全没有、且口部不需修整、制品的尺寸和壁厚精确度较高，加工过程可省去切断操作，但型坯需要重新加热，增大了热能消耗，生产上受一定限制。而挤出法型坯生产效率高，型坯温度均匀，熔接缝少，吹塑制品强度较高；设备简单，投资少，对中空容器的形状、大小和壁厚允许范围较大，适用性广，故工业生产中应用的较广。近年来又发展了一种双向拉伸吹塑中空容器的技术，即在型坯吹塑前于Tg一Tm(或Tf)间，用机械方法使型坯先作袖向拉伸，继而在吹塑中，型坯径向尺寸增大，又得到横向拉伸；这种经过双向拉伸的制品，各种物理机械性能，例如制品的弹性模量、屈服强度、透明性等都得到改善。双向拉伸中空成型与前两种中空成型技术比较，对型坯的冷却，型坯的尺寸精度，型坯加热温度的控制以及对中空容器底部的熔合、底部、口部的修整等技术要求较高。由于这个原因，虽可用挤出法生产型坯，但还是以注射法为主，因为注射法有利于控制型坯的尺寸和壁厚，并通过重新加热能精确控制型坯的拉伸温度。型坯的拉伸可分逐步拉伸和同时拉伸二种，与拉幅薄膜双向拉伸类同。此外还出现了浸铀吹塑成型、多层吹塑成型等。3.工艺过程的影响因素影响成型工艺和制品质量的因素主要有型坯的温度、壁厚、空气压力、吹胀比、模温和冷却温度等。对抗伸吹塑成型的影响因素还有拉伸倍数。3.1型坯温度生产型坯时，关键是控制其温度，使型坯在吹塑成型时的粘度能保证型坯在吹胀前的移动，并在模具移动和闭模过程中，保持一定形状，否则型坯将变形、拉长或破裂。除考虑型坯稳定性的因素外，确定型坯温度时还要考虑其它因素，如型坯温度降低对聚合物挤出模口时的离模膨胀会变得严重，以致型坯挤出后会出现长度因明且收缩和壁厚的显著增大现象；而且型坯的表面质量降低，出现明显的鲨鱼皮、流痕等，同时型坯的不均匀度也随温度降低而有增加；制品的强度差，容易破裂，表面粗糙无光。因此适当提高型坯温度是必要的。一般型坯温度应控制在材料的Tg—Tf(或Tm)之间，并偏向Tg(或Tm)一侧。3.2吹气压力和充气速度中空吹塑成纸主要是利用压缩空气的压力使半熔融状管坯胀大而对管坯施加压力，使其紧贴模腔，形成所需的形状。压缩空气还起冷却成型件的作用；由于材科的种类和型坯温度不同，加工温度下型坯的模量值有差别，所以用来使材料形变的空气压力也不一样．一般在2—7公斤／厘米2范围。粘度低和易变形的塑料(如聚酰胺、纤维素塑料等)取较低值，粘度大和模量较高的塑料(如聚碳酸、聚乙烯等)取较高值。充气压力大小还与制品的大小、型坯壁厚有关，一般薄壁和大容积制品宜用较高压力，而厚壁和小容积制品则用较低压力。最合适的压力应使制品成型后外形、花纹、文字等表露情晰。充气速度(空气的体积流率)尽可能大一些好，这样可使吹胀时间缩，有利于制品取得较均匀的厚度和较好的表面。但充气速度过大也是不利的，一是在空气进口处，会出现真空，从而使这部分型坯内陷，而当型坯完全吹胀时，内陷部分会形成横隔膜片，其次，口模部分的型坯可能被极快的气流切断，以致使吹塑失败。为此需加大吹管口径或适当地降低容积速率。3.3吹胀比制品的尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹胀的倍数称吹胀比。型坯尺才和重量一定时，制品尺寸愈大，型坯的吹胀比愈大。虽然增大吹胀比可以节约材料，但制品壁厚变薄，成型困难，制品的强度和刚度降低，吹胀比过小，塑料消耗增加，制品有效容积减少，壁厚，冷却时间延长，成本增高。一般吹胀比为2—4倍，吹胀比的大小应根据材料的种类和性质，制品的形状和尺寸，以及型坯的尺寸等决定。3.4模温和冷却时间模温通常不能控制过低，因为塑料冷却过久则形变困难，制品的轮廓和花纹等均会变得不清楚；模温过高时，冷却时间延长，生产周期增加，如果冷却程度不够，则容易引起制品脱模变形，收缩率大和表面无光。模温的高低首先应根据塑料的种类来确定，材料的Tg较高，允许有较高的模温，相反的情况则应尽可能降低模温。中空吹塑成型制品的冷却时间一般较长，这是为了防止聚合物因产生弹性回复作用引起制品形变所致。冷却时间可占成型周期的1/3-2/3，视塑料品种和制品形状而定，例如热传导串较差的聚乙低就比同样厚度的聚丙烯在相同情况下需要较长的冷却时间，通常随制品壁厚增加，冷却时间延长(图7—9)。为了缩短生产周期、加快冷却速度，除对模具进行冷却外，还可在成型的制品中进行内部冷却，即向制品内部通入各种冷却介质(如液氨、二氧化碳等)进行直接冷却。挤出－吹塑塑料瓶塑料瓶一般指容积为几十毫升至几升的各种塑料瓶体聚乙烯烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等多种树脂生产。1．主要原料及典型配方(1)聚乙烯聚乙烯柯脂与塑料桶的规格牌号相近。(2)聚丙烯一般选用熔体指数为0．5—1．5的吹塑级聚丙烯。(3)聚氯乙烯聚氯乙烯瓶又分为软质、便质两种，其典型配方见表。(4)聚苯乙烯一般选用通用型或抗冲击型树脂。又聚氯乙烯瓶工艺流程及工艺条件(1)工艺流程配料。高速捏合、挤出造粒。挤出管坯。吹塑，出废边。瓶口切割瓶子聚氯乙烯亦可采用粉料直接挤出管坯，吹塑瓶子，其特点如下。①省去造粒设备和造粒工艺，降低了成本。②避免物料反复受热，可以防止聚氯乙烯分解或变色，有利于提高产品质量．特别是提高透明度。(2)成型工艺条件①捏合工艺先将聚氯乙烯树脂和各种液体助剂加入高速混合机或普通捏合机中．开动搅拌，待科温升至75℃时加人MBS，再升至85℃时加入润滑剂，继续搅拌到适当温度出料。硬料一般控制出料温度100℃，而软料为110℃左右。其工艺见表捏合工艺（2）挤出造粒工艺将捏合好的物料置于混炼挤出机中，经塑化从多孔机头挤出后被装在机头的旋转切刀切断，切断的粒料经吹风机冷却，热切工艺参数见表。挤出工艺③挤出吹塑工艺成型温度见表。升温时，机头、机颈和链板部分先升温，机身后升温，升温时接通加料口冷却水和机身风机，温度升到需要的温度后，恒温半小时。吹塑开始时应该开启瓶模冷却水，以使产品充分冷却定型。吹塑压力通常控制在4．9—5．88MPa，比聚乙烯瓶要高。双向拉伸瓶(一)挤出—拉伸—吹塑塑料瓶挤出—拉伸一吹塑简称挤—拉—吹，这种成型方法是先通过挤出法将树脂制成管状型坯，再把底部熔合形成有底型坯，然后将型坯加热至理想拉伸温度，经内部(拉伸芯棒)或外部(拉伸夹具)的机械力作用进行纵向拉伸，同时或稍后经压缩空气吹胀进行径向拉仲而制得双向拉伸中空制品。塑料经过双向拉伸后分子重新定向，因此制品的冲击韧性、低温强度、透明度、表面光泽度、刚性及阻隔性能等都有了明显的改善和提高。此外，经过拉伸后的壁厚减薄．可以节约原料、降低成本。目前用于挤—拉一吹中空容器的塑料主要是聚氯乙烯和聚丙烯。制品以小型、薄壁的瓶体为主，用于食品、饮料、化妆品、日化产品等。挤—拉—吹又分为一步法和两步法两种。一步法型坯的制造、拉伸、吹塑在一台设备中连续进行，又称热坯法，主要用来加工聚氯乙烯。二步法型坯制造在时间、位置和设备上，均与加热、拉伸、吹塑分开进行，又称为冷坯法1．主要原材料对聚丙烯树脂的要求及聚氯乙烯塑料的配方2．工艺流程工艺流程图如图所示。—步法挤—拉—吹上艺流程图3．成型工艺挤出型坯工艺与挤一吹相同。这里主要介绍拉伸工艺。(1)拉伸温度控制适宜的拉伸温度是进行双向拉伸的关键工艺。不同塑料品种的最佳拉伸温度不相同．对无定形塑料最佳的拉伸温度比玻璃化湿度高10一20℃．对结晶剧塑料来说是比热变形温度高10—20℃。几种塑料拉伸温度见表(2)拉伸倍率除拉伸温度外，拉伸倍率也是双向拉伸重要的工艺参数。拉伸倍率决定着分子的定向程度，也就决定了制品改进的程度。拉伸倍率是拉伸比与吹胀比的乘积，拉仲比是制品长度与型坯长度之比，称纵向拉仲率．吹胀比是制品最大直径与型坯直径之比，称径向拉伸率。拉伸倍率太低，起不到分子重新定向和改善制品性能的作用，拉伸倍率过高，会使加工条件难于控制，严重时型坯会吹破，而且纵向、径向拉倍率应趋于一致，防止两向异性。一般聚氯乙烯的拉伸倍率取4—6，聚丙烯取6—10。