5.4 中空吹塑成型

高分子加工原理与技术湖北汽车工业学院材料学院李建§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术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。型坯类型：①挤出型坯②注射型坯§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1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§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备一、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，大量采用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§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备一、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（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备一、型坯成型装置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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备一、型坯成型装置2、机头和口模B：机头类型：（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备一、型坯成型装置2、机头和口模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（2）型坯的最大外径的确定，需考虑口模膨胀（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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§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置1、吹气机构（1）针吹法特点：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。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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置1、吹气机构（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置1、吹气机构（2）顶吹法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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置1、吹气机构（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。适用：缺点：进气口选在型坯温度最低的部位，也是型坯且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。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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置2、吹塑模具由两瓣合成，没有冷却剂通道和排气系统。（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置2、吹塑模具（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备二、吹胀装置2、吹塑模具（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，降低制品温度。设置排气孔或排气槽。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备三、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。吹胀比大，部位愈薄。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备三、辅助装置1、型坯厚度控制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)§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备三、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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.1中空吹塑设备三、辅助装置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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑一、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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑一、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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素1、型坯温度型坯温度过高，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。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性品上卷现象，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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素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。2、吹气压力和鼓气速率§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素2、吹气压力和鼓气速率（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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素3、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。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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑二、挤出吹塑控制因素5、冷却时间冷却速度：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，透明读降低，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§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.2挤出吹塑挤出吹塑的优点：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§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.3注射吹塑一、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。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。§5.4中空吹塑成型第5章热塑性塑料的主要成型加工技术5.4.3注射吹塑二、注塑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