第二章中空吹塑容器10.21-22号,10.27

10中空吹塑容器所谓中空容器是指小口大肚的瓶形容器，包括桶、罐等。中空塑料容器是目前除塑料袋外使用最多的一种容器。中空塑料容器一般均采用吹塑工艺制造。这种工艺制造的容器壁厚均匀，生产效率高，节省原材料且使得原材料的强度与刚度均有一定程度的提高，是最常采用的一种塑料制品生产工艺。中空吹塑容器仅适用于热塑性塑料。目前常采用3种工艺路线：挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。10.1挤出吹塑容器10.1.1挤出吹塑工艺注射制坯并吹制成型挤出机吹塑机组挤出吹塑机挤出机类似于注塑机，只是将原来的注射口改成了挤出口。一般情况下，挤出口由一个实心的圆柱与一个空心的圆环构成，熔融的塑料从两者之间的空隙可挤出，呈空心管状，作为管坯。而吹塑机则是一种结构相对简单的机械，它主要由模架及开模机构、高压吹气机构构成。挤出机所挤出的管坯如下图所示。管坯的壁厚所呈现的不均匀是基于制成品外形的变化。塑料原材料塑化挤出管坯吹胀冷却脱模后处理制品目前，挤出吹塑有连续式和间歇式两种生产设备。连续式吹塑机上装置着多个工位，每个工位上均安装着一个模具。在生产过程中，当一个工位正在合模时，另一个工位开始了吹塑，第三、四个工位却在冷却定型，第五个工位开始开模，而第六个工位已为下一次吹制作好了准备。连续式挤出吹塑生产效率高，适合大批量生产。但其缺点是设备投资大，需要多个模具。间歇式吹塑机相对要简单得多，它仅需一个模具，当一个制品完全定型并被取出后，再开始下一个制品的制造。间歇式吹塑机结构简单，造价低廉，适合小批量生产，生产成本低。其缺点是生产效率低下，操作人员劳动强度大。10.1.2挤出吹塑的工艺条件及其控制（不做要求）10.1.3共挤出吹塑成型共挤工艺是指利用多层共挤出机头（挤出口）将多种塑料材料同时挤出，挤出后立即吹塑成型，从而使得还处于熔融状态的材料复合在一起并形成容器的一种工艺。用共挤工艺制造的容器，由于充分利用了各种材料的优点，其综合性能要比单一材料的容器好得多。目前，共挤工艺还广泛地用于制膜。其生产过程为：首先将提出的材料在空气中（即无模具）吹制成具有规定厚度的圆筒并收卷，从而形成筒状薄膜。需要时，可将筒状薄膜沿轴向裁开，形成单层薄膜。10.2注射吹塑容器10.2.1注射吹塑工艺注射吹塑工艺过程为：首先利用注塑工艺制出容器的毛坯（叫做管坯），然后利用吹塑机将管坯吹胀成型。注射制坯吹制成型注塑机吹塑机容器管坯的形状与化学实验中的试管相似，通常，瓶口部分在管坯上已经完全成型，吹制时仅吹出瓶身。一般情况下，容器管坯的长度与最终制成品的长度相当，吹制过程中，管坯仅有径向的胀大而无轴向的伸长。注射吹塑有两种工艺，一种叫做热坯工艺，一种叫做冷坯工艺。前者是将注射成型的管坯直接放入吹塑模具可进行吹制。该工艺生产效率高，但所有工序必须在同一场合进行；后者是将管坯冷却定型后作为商品销售，而容器使用企业购回管坯后，将管坯再次加热进行吹制。其优点是储运成本低，容器易避免二次污染。另外，由于管坯由专业厂生产，质量易得到保证。缺点是容器使用企业需配备吹塑设备。塑料原材料塑化注射出管坯吹胀冷却脱模后处理制品检验入库加热软化10.2.2注射吹塑机（不做要求）10.3拉伸吹塑容器10.3.1拉伸吹塑工艺拉伸吹塑工艺流程与冷坯注射吹塑工艺基本相同，不同的是采用该工艺时，管坯基本上只用冷坯，且其长度要比注射吹塑管坯的长度小得多，一般为成品长度的1/2~1/3。这样，在吹制的过程中，管坯不仅在径向被吹胀，而且在轴向也被拉长。拉伸吹塑因此得名。该工艺也可采用与挤出吹塑相似的工艺流程，但目前已不太使用。塑料原材料塑化注射出管坯吹制成型冷却脱模后处理制品检验入库加热软化10.3.2拉伸吹塑工艺条件10.3.2.1拉伸温度拉伸温度也叫取向温度，即可以实施拉伸变形的温度范围。教材P.165表3-21中给出了几种塑料的拉伸温度。从表中可以看出，PET的拉伸温度较低。因此，该材料是目前最常用的拉伸吹塑材料。而PC虽然拉伸温度略高，但其温度范围较大，因而也常常用作拉伸吹塑容器。10.3.2.2拉伸比拉伸比是拉伸吹塑制品的一个重要的技术参数。拉伸比又分轴向拉伸比（l）和径向拉伸比（r，也叫吹胀比）。轴向拉伸比是指制品长度与管坯长度之比：l=L2/L1l的值一般取1.5:1~3:1。一般而言，其值越大，则制品的强度和刚度就越大（对晶体塑料尤其如此），但若该值过大，则由于制品的壁厚变得过薄，使得强度和刚度不复存在；同时，会在制品的纵向产生绉褶，从而出现废品。径向拉伸比（吹胀比）是指制品直径与管坯直径之比：r=D2/D1r的值一般取2:1~4:1。吹胀比大，则制品由于横向拉伸量大，其横向的强度与刚度均会有一定程度的提高。若该值取得过大，将可能导致制品的壁厚不均匀，因此在实用中通常取较小值。总拉伸比指径向拉伸比与轴向拉伸比之积：=lr的值以取4~6为佳。10.4中空吹塑制品的设计10.4.1瓶体结构与外形10.4.1.1瓶体结构由于吹塑瓶的瓶壁通常都比较薄，为了增加瓶子的刚度，一般都在瓶体上设计有一些带有装饰性的加强结构。也可以通过改变瓶身的造型来提高刚度。10.4.1.2瓶体外形为了制造的方便，尤其是为了方便模具的制造，瓶体外形一般以简单的回转体为宜。比如圆柱体，圆角矩形截面等。尽量避免在瓶体上设计沿径向的细而深的凹进、凹坑等。10.4.2瓶口结构10.4.2.1瓶口螺纹我们知道，螺纹有三角螺纹、矩形螺纹、圆螺纹等。而塑料瓶的瓶口螺纹一般采用圆螺纹和三角螺纹（即教材上讲的梯形螺纹）。由于塑料材料的硬度较低，一般不采用细牙螺纹，而常常采用非标准的粗牙螺纹和多头螺纹。10.4.2.2密封面塑料瓶的密封常采用四种结构，分别为瓶口上缘密封面、瓶口内壁密封圈、瓶口内转角密封圈和组合密封面。（参见教材P.170图3-71）10.4.3瓶颈与瓶肩一般情况下，塑料瓶不宜有明显的瓶颈，尤其是吹塑瓶，较长的瓶颈将很难保证其刚度。而瓶肩则一般采用斜面或球面，以保证内装物容易倒出。10.4.4瓶底与所有其它瓶子一样，塑料瓶的瓶底中心部分应有一定的凹进，以保证瓶子能够放稳。凹进部分的周边可以是一个环形面，也可以是几个支脚（如大可乐瓶）。10.4.5热灌装能力在实用中，许多被包装物需在100C以上的温度下进行消毒，若塑料材料不耐高温，则在消毒过程中产生收缩、起皱、变形等瑕疵，甚至使容器遭受破坏。因此，必需根据被包装物的性质及包装工艺来选择容器的材料。比如，普通PET在80C时就会收缩，因此它就不适合包装茶饮料，而高温PET、PP和LDPE则能够耐受120C以上的高温。10.4.6容器壁厚的选择容器壁厚受材料性质、成型工艺、使用目的的影响。比如，热固性塑料的壁厚就不宜过小；压制成型容器的的壁厚就不宜过小，而吹制成型的壁厚则不宜过大；内装物的容量、重量较大时，容器的壁厚就不宜过小，等等。习题第三篇思考题7，9，10，12，13，14，15，16