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吹塑工藝知識解讀,看這一篇就夠了!

時間:
2023-07-04
來源:
塑料大王

來源:塑料大王

核心提示:

現代吹塑技術源于上世紀三十年代,經過多年的發展,已發展成為繼注塑和擠出之外的第三大塑料加工方法,吹塑技術與注塑相比較,設備造價低,可成型復雜的中空制品,廣泛應用于包裝,軟料業及玩具、汽業制造等行業,這里先對較常用的吹塑技術做以概述。

1、注塑拉伸吹塑

注塑拉伸吹塑技術目前應用比注吹更為廣泛,這種吹塑方法實際也是注射吹塑,只不過增加了軸向拉伸,便吹塑更加容易及能耗降低。注拉吹可以加工制品的體積比注吹要大一些,吹制的容器體積在0.2~20L,其工作過程如下:

① 先注塑型坯,原理同普通注塑。

② 再將型坯轉至加熱調溫工序,使型坯變軟。

③ 轉至拉—吹工位,合模。型芯內推桿沿軸向拉伸型坯,同時吹氣使型坯貼緊模壁并冷卻。

④ 轉至脫模工位取件。

注—拉—吹加工過程示意圖:

另外,擠出拉伸吹塑也很常用,甚至比注拉吹應用更廣泛,與注拉吹不同的是,其成型型坯是用擠出的方法成型的,有余料及飛邊,沒有注拉吹精度高。

無論是注射吹塑或注拉吹,擠拉吹塑,其都分為一次成型及兩次成型法工藝,一次成型法自動化程度高,型坯的夾持及轉位系統要求精度高,設備造價高。一般大多廠家都使用兩次成型法,即通過注塑或擠出先成型型坯,再將型坯放入另一臺機械(注吹機或注拉吹機)吹出成品,生產效率較高。

注拉吹原理示意圖及注拉吹機械結構示意圖:

注拉吹機械結構示意圖:

2、擠出吹塑

擠出吹塑是吹塑成型中應用最多的一種吹塑料方法,其可以加工的范圍很廣,從小型制品到大型容器及汽車配件,航天化工制品等,加工過程如下:

①先將膠料熔融,混煉,熔體進入機頭成為管況型坯。

②型坯達到預定長度后,吹塑模具閉合,將型坯夾在兩半模具之間。

③吹氣,將空氣吹入型坯內,將型坯吹脹,便之貼緊模具型腔成型。

④冷卻制品。

⑤開模,取走已冷硬的制品。

擠出吹塑加工過程圖示如下:

擠出吹塑原理示意圖:

3、注射吹塑:

注塑吹塑是綜合了注射成型與吹塑特性的成型方法,目前主要應用于吹制精度要求較高的飲料瓶及藥瓶及一些小型的結構零件等。

① 在注塑工位,先注塑出型胚,加工方法同普通注塑。

② 注塑模開模后,芯棒連同型坯移動到吹塑工位。

③ 芯棒把型坯置于吹塑模之間,合模。接著,壓縮空氣通過芯棒中間吹入型坯內,吹脹使之貼緊模壁,并使之冷卻。

④ 開模,芯棒轉至脫模工位,將吹塑件取出之后,芯棒再轉入注射工位循環。

注吹機的工作過程:

注塑吹塑有以下優缺點:

優點:制品強度相對較高,精度高。容器上不形成接合縫,不需修整,吹塑件透明度及表面光潔度較好,其主要運用于硬質塑料的容器與廣口容器。

缺點:機器的設備造價很高,能耗大,一般只成型容積比較小的容器(500ml以下),不能成型形狀復雜的容器,難以成型橢圓形制品。

注射吹塑原理示意圖:

吹塑產品設計

1.設計概論:吹塑制品廣泛應用于各行業,尤其是飲料及藥品包裝業得到大量的應用,玩具業應用亦很廣泛,如吹制嬰兒奶瓶,中空浮水件,圣誕節燈罩,玩具游艇,兒童學行車配件及一些大型玩具,如滑梯軌道、基座等。

隨著產品要求的不同,產品設計的重點亦不同,對玩具類產品吹塑制品更偏重對安全性及物理測試(拉、扭、擲及應力開裂的考量),而對容器類制品,則更注重及耐壓、耐腐蝕及有良好的阻透性的要求。

一般地,吹塑制品的拐角,棱角處都要做成R過渡,如圓形容器,其邊角的最小R為容器直徑的1/10。制件的R過渡可使制品壁厚均勻。尖角處的吹脹比比較大容易造成壁厚不均勻,另,銳角處也容易產生壓力開裂。

另外,隨著制品要求不同,亦可增加一些抗壓、拉、扭方面的結構設計,如要使制品增加縱向抗壓力,可沿受力方向設計一些加強筋,如要改善制品的抗癟陷性能,也可將表面設計成利于受力的弧狀結構并輔以加強筋,瓶類制品肩部要斜一些,不能太平直。一般瓶底做成內凹形狀增加強度及放置穩定性。例如,我們通常見到的盛裝食用油的瓶子,表面常常有一些凹凸的形狀,除可增加瓶體強度外,也有利于貼商標等。

2.吹塑材料簡介:

吹塑技術之所以發展及應用如此廣泛,與吹塑材料的發展是相輔相承的,吹塑材料已由最初的LDPE、PET、PP及PVC制品逐漸發展可以吹塑工程塑料、橡膠、以及一些復合材料。

① 各種吹塑料方面對膠料的特殊要求:

A. 對擠出吹塑,由于吹塑是在粘流態下進行的,所以為減少型坯垂伸,優化壁厚分布,通常用分子量較大的塑料。

B. 對注射吹塑,吹塑是在高彈態下進行,為減少注塑型坯能耗,使用一些易于流動的塑料(分子量較小的塑料)。

C. 對注射拉伸吹塑,一般使用非結晶塑料,因非結晶塑料分子間纏結力較小,更易于拉伸。雖然PET也結晶,但其仍是最主要的拉伸吹塑材料,其結晶速度相當慢。

總之,吹塑級塑膠絕大部分都具有中等至較高的分子量分布。

② 吹塑材料簡介:

A. 聚烯烴類:如HDPE、LLDPE、LDPE、PP、EVA一般用于吹塑工業用制品,容器及玩具配件,化學藥品的貯存容器等。

B. 熱塑性聚脂:PETG、PETP主要用于吹制碳酸飲料包裝瓶、酒瓶等已逐步取代PVC而被廣泛應用,缺點是其成本較高,主要用于注拉吹塑。

C. 工程塑料:ABS、SAN、PS、PA、POM、PMMA、PPO等已被逐漸應用在汽車、醫藥、家電、化工等行業,尤其是PC及其共混塑膠,可吹制高檔的容器及汽車用品(PC/ABS等)。

D. 熱塑性彈性體的吹塑:通常有SBS、SEBS、TPU、TPE等吹塑做膠料。而熱固性塑料及硫化橡膠及交聯PE是不能進行吹塑加工的。

E. 擠出吹塑應用最廣泛,可成型從小到體積強在原容器,幾乎所有吹塑級的原料都可用擠吹工藝加工。

注射吹塑常用材料有PE、PET、PVC、PP、PC及POM,主要用于成型精度要求較高,體積較小的容器及結構件。

注射拉伸吹塑常用的材料是PETP、PVC、PP、PAN,尤以PETP最常用,而PC、PS、PA也可用于此工藝。

F. 幾乎所有的吹塑級工程塑料都有

吸濕性,加工前需預先干燥,特別是PET、PC、PA,烘料對制品外觀品質影響很大,要在密閉的干燥器中烘料。

吹塑模具及主要輔件設計要點:

吹塑模具結構圖:

模具通常只有型腔部分,沒有凸模,模具表面一般不需做硬化處理。型腔所承受的吹脹壓力較注塑要小很多,一般為0.2~1.0MPG。模具造價較低。

1.模具材料:通常使用鋁合金制造,而對于有腐蝕性的膠料如:PVC和POM,也使用鈹銅或銅基合金。

對于壽命要求較高的模具,如吹塑工程塑料ABS、PC、POM、PS、PMMA等需用不銹鋼來制做模具。

2.模具設計要點:

① 分型面一般要放置在對稱面上,減小吹脹比,如橢圓形制品,分模面在長軸上,距形制品,則通過中線。

② 型腔表面應稍微有點粗糙,特別對PE料,幼砂表面有利于排氣。

而對于工程塑料(ABS、PS、POM、PMMA、NYLON等)的吹塑,其模具型腔一般不能噴砂可在模腔分模面處做排氣槽,或在型腔上做排氣孔,一般型腔上的排氣孔直徑為φ0.1~φ0.3,長度為0.5~1.5mm。對大型制品,排氣針則使用較廣泛(即鉆較大的孔,在孔內鑲針,靠排氣針與孔之間間隙排氣)

③ 型腔尺寸:

型腔尺寸的設計要考慮塑料的收縮率。

④切斷刃口和尾料槽是擠出吹塑模具上的典型特征,一般地,對吹塑工程塑料及較硬質的塑料,切斷刃口處要用耐磨性好的材料,如鈹銅,不銹鋼等來制造。

而對于LDPE、EVA等軟質塑制制品,一般鋁合金則可以了,切斷刃口要選擇合理的尺寸,過小會降低接縫處強度,過大則無法切斷及分模面處夾口大,而在切斷刃口下方開尾料槽,尾料槽處設計成夾角,切斷時可將少量熔體擠入接合縫,從而提高接合縫處強度。

⑤ 帶螺紋的瓶類制品,切斷瓶口的余料靠模頸圈與剪切塊來實現,進氣針同時也決定瓶口內徑的尺寸。

⑥ 注射吹塑模具的設計不同于擠出吹塑,主要區別是,注吹模不需切斷刃及尾料槽,注吹件的型坯設計非常重要,其直接關系到成品品質。

⑦ 注吹模具——型坯設計原則

a.長徑長≤10/1

b.吹脹比3/1~4/1(制品尺寸與型坯尺寸的比值)

c.壁厚2~5.0mm

d.按制品的形狀,在吹脹比大的地方,壁厚要厚,而在吹脹比小的地方,壁厚要薄一些。

e.對橢圓比大于2/1的橢圓形容器,芯棒需設計成橢圓形,對小于2/1有橢圓制品,圓形芯棒就可以成型橢圓容器。

⑧ 注吹模具主要介紹其芯棒及模頸圈兩個主要結構

芯棒也是型坯的凸模,它也帶動注射型坯從一個工位轉至另一個工位,芯棒用碳素工具鋼加硬制成,其表面要沿脫方向拋光,要求更高的則要鍍硬鉻,芯棒中間有吹氣孔及調溫系統等結構。

頸圈的作用是固定芯棒包住并保護注塑成型的螺紋部分,以避免其變形,而模腔體則是制品形狀及尺寸的成型結構,其材料選擇前面已簡述。

⑨擠出型坯機頭的類型

有三種形式:如圖,平直式、發散式及收斂式。一般常用發散式和收斂式。收斂式用于較小的制件,而發散式用于較大的制件,收斂式及發散式結構可以通過軸向調節芯棒來調節型坯壁厚。

吹塑型坯機頭的結構圖:

型坯口模與芯棒尺寸的計算公式如下:

a. 機頭口模直徑:Dd≈0.5Dn (Dn為瓶頸部或最小直徑)

b. 機頭芯棒直徑:Dm= (Db:瓶體直徑,b:瓶徑Db處的瓶子壁厚)

c. 按質量計算芯棒尺寸:Dm=

(W:質量,L:制品長度,P:塑料密度)

以上公式是基于LDPE料及吹瓶,其它擠吹件的型坯口模及芯棒設計也可參考,一般地,工程塑料(ABS/PS/POM/PMMA/PA等),所用機頭的??陂g隙要比通用塑料大一些。

通常機頭流道要設計成流線型,表面拋光或鍍鉻。一般把芯棒做成分體式,便于快速更換,以改變??谥睆?。

常用吹塑膠制膨脹率數據:

⑨ 吹氣桿設計:

吹氣桿的結構根據模具結構及制品要求而定,一般進氣桿孔徑的選取范圍是:

L<1 :孔徑φ1.5 ; 4>L>1 :孔徑φ6.5 ;200>L>4 :孔徑φ12.5

(L:為容積,單位為升).

Proe培訓之吹塑吹氣氣壓:

吹塑工藝控制要點及缺陷排除:

① 對于擠出吹塑,要留意控制型坯的垂伸現象及皺缺陷。如垂伸太長,則壁厚會減小且切除的余料也增多,如垂伸不夠,型坯太短,則無法吹脹。

而皺折現象則是型坯下降到一定長度時,由于型坯上部容體不能承受型坯自重而產生圓周應力而發生,一般地,熔體強度較高,型坯直徑膨脹小,擠出速率高及??陂g隙大一些均有助于改善皺折。

② 另一問題是型坯下降時,壁厚不均,通常在機頭口模上裝有六方螺母,可以用來調節芯棒與口模的間隙。

③ 要獲得良好的制件表質量,一定要注意排氣,如PE料在模表面噴砂,噴砂粒度小于180#,而硬質塑料的吹塑模做排氣孔,排氣針及排氣槽等,另外,提高吹脹壓力對改善制品外觀亦有幫助。

各種吹塑工藝的缺陷排除見附表:

擠吹的缺陷及排除方法:

來源:塑料大王

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