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  • 吹塑成型工藝及模具設計要領
  • 本站編輯:杭州环亚国际厅模具有限公司發布日期:2020-04-09 15:02 瀏覽次數:

現代吹塑技術源於上世紀三十年代,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,可成型複雜的中空製品,廣泛應用於包裝,軟料業及玩具、汽業製造等行業。本文主要從以下四個方麵為大家講解吹塑技術的要點及特性。

一、吹塑技術概論

1.注塑拉伸吹塑

目前,注塑拉伸吹塑技術應用比注吹更為廣泛,這種吹塑方法實際也是注射吹塑,隻不過增加了軸向拉伸,便吹塑更加容易及能耗降低。注拉吹可以加工製品的體積比注吹要大一些,吹製的容器體積在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。型芯內推杆沿軸向拉伸型坯,同時吹氣使型坯貼緊模壁並冷卻;

④ 轉至脫模工位取件。

注—拉—吹過程:

注塑型坯→加熱型坯→合模拉伸並吹起→冷卻並取件

吹塑成型工藝及模具設計要領,你知道食用油瓶是如何製造出來的

 

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比較多的一種吹塑料方法,其可以加工的範圍很廣,從小型製品到大型容器及汽車配件,航天化工製品等,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型坯達到預定長度後,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冷卻製品;

⑤開模,取走已冷硬的製品。

擠出吹塑加工過程:

熔料→擠出型坯→合模吹塑→開模取件

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擠出吹塑原理示意圖

(1—擠出機頭; 2—吹塑模; 3—型坯; 4—壓縮空氣吹管; 5—塑件)

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,目前主要應用於吹製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 注塑模開模後,芯棒連同型坯移動到吹塑工位。

③ 芯棒把型坯置於吹塑模之間,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,並使之冷卻。

④ 開模,芯棒轉至脫模工位,將吹塑件取出之後,芯棒再轉入注射工位循環。

1)注吹機的工作過程:

吹塑型坯→注塑模開模轉至吹膜工位→合模吹塑及冷卻→旋轉至脫模工位取件→型坯

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注射吹塑原理示意圖

2)注塑吹塑優缺點:

優點:製品強度相對較高,精度高。容器上不形成接合縫,不需修整,吹塑件透明度及表麵光潔度較好,其主要運用於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,一般隻成型容積比較小的容器(500ml以下),不能成型形狀複雜的容器,難以成型橢圓形製品。

總結: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,型坯的夾持及轉位係統要求精度高,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,再將型坯放入另一台機械(注吹機或注拉吹機)吹出成品,生產效率較高。

二、吹塑產品設計

1.設計概論

吹塑製品廣泛應用於各行業,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:吹製嬰兒奶瓶,中空浮水件,聖誕節燈罩,玩具遊艇,兒童學行車配件及一些大型玩具,如滑梯軌道、基座等。

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圖 各種吹塑成型的瓶子

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

1)棱角處做R過渡

一般地,吹塑製品的拐角,棱角處都要做成R過渡,因為尖角處的吹脹比比較大容易造成壁厚不均勻,另外銳角處也容易產生壓力開裂,製件的R過渡可使製品壁厚均勻。

2)增加抗壓、拉、扭方麵的結構設計

隨著製品要求不同,亦可增加一些抗壓、拉、扭方麵的結構設計:

A.如要使製品增加縱向抗壓力,可沿受力方向設計一些加強筋;

B.如要改善製品的抗癟陷性能,也可將表麵設計成利於受力的弧狀結構並輔以加強筋,瓶類製品肩部要斜一些,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,表麵常常有一些凹凸的形狀,除可增加瓶體強度外,也有利於貼商標等。

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圖 食用油瓶底做成內凹形狀增加強度及放置穩定性

2.吹塑材料要求及介紹

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,吹塑材料已由比較初的LDPE、PET、PP及PVC製品逐漸發展可以吹塑工程塑料、橡膠、以及一些複合材料。

1)各種吹塑料方麵對膠料的特殊要求

A.擠出吹塑

擠出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.注射吹塑

注塑吹塑是在高彈態下進行,為減少注塑型坯能耗,使用一些易於流動的塑料(分子量較小的塑料)。

C. 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,更易於拉伸。雖然PET也結晶,但其仍是比較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)吹塑材料種類

A. 聚烯烴類

HDPE、LLDPE、LDPE、PP、EVA一般用於吹塑工業用製品,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主要用於吹製碳酸飲料包裝瓶、酒瓶等已逐步取代PVC而被廣泛應用,缺點是其成本較高,主要用於注拉吹塑。

C.工程塑料(合金)

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,可吹製高檔的容器及汽車用品(PC/ABS等)。

D.熱塑性彈性體

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。

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圖 塑料原料

總結:

注射吹塑常用材料

PE、PET、PVC、PP、PC及POM,主要用於成型精度要求較高,體積較小的容器及結構件;

注射拉伸吹塑常用的材料

PETP、PVC、PP、PAN,尤以PETP比較常用,而PC、PS、PA也可用於此工藝。

三、吹塑模具及主要輔件設計要點

模具通常隻有型腔部分,沒有凸模,模具表麵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,造價較低。

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吹塑模具結構圖

1.模具材料

通常使用鋁合金製造,而對於有腐蝕性的膠料如:PVC和POM,也使用鈹銅或銅基合金;對於壽命要求較高的模具,如吹塑工程塑料ABS、PC、POM、PS、PMMA等需用不鏽鋼來製做模具。

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圖 模具

2.模具設計要點

1)分型麵

一般要放置在對稱麵上,減小吹脹比,如橢圓形製品,分模麵在長軸上,距形製品,則通過中線。

2) 型腔表麵

對PE料應稍微有點粗糙,幼砂表麵有利於排氣;而其他塑料(如:ABS、PS、POM、PMMA、NYLON等)的吹塑,其模具型腔一般不能噴砂,可在模腔分模麵處做排氣槽,或在型腔上做排氣孔,一般型腔上的排氣孔直徑φ0.1~φ0.3,長度為0.5~1.5mm。

3)型腔尺寸

型腔尺寸的設計要考慮塑料的收縮率,具體可以參考常見塑料收縮率,可以點擊藍色藍色連接查看:→常用塑膠材料收縮率大全總匯

4)切斷刃口和尾料槽

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,不鏽鋼等來製造;而對於LDPE、EVA等軟質塑製製品,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麵處夾口大,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)注射吹塑模具

設計不同於擠出吹塑,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,其直接關係到成品品質。

6) 注吹模具——型坯設計原則

a.長徑長≤10/1;

b.吹脹比3/1~4/1(製品尺寸與型坯尺寸的比值);

c.壁厚2~5.0mm;

d.按製品的形狀,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.對橢圓比大於2/1的橢圓形容器,芯棒需設計成橢圓形,對小於2/1有橢圓製品,圓形芯棒就可以成型橢圓容器。

7)吹氣杆設計

吹氣杆的結構根據模具結構及製品要求而定,一般進氣杆孔徑的選取範圍是:

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)

表1常見塑料吹塑吹氣氣壓

HDPE:0.4-0.7Mpa

PS:0.3-0.7Mpa

PC:0.5-1.0Mpa

LDPE:0.2-0.4Mpa

硬PVC:0.5-0.7Mpa

PMMA:0.3-0.6Mpa

PP:0.5-0.7Mpa

ABS:0.3-1.0Mpa

POM:0.7-1.0Mpa

四、各種吹塑工藝的缺陷及排除

1.吹塑工藝控製要點

1)對於擠出吹塑

要留意控製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餘料也增多;如垂伸不夠,型坯太短,則無法吹脹。

2)皺折現象

型坯下降到一定長度時,由於型坯上部熔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,擠出速率高及模口間隙大一些均有助於改善皺折。

3)壁厚不均

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。

4)做好排氣

要獲得良好的製件表麵質量,一定要注意排氣,如PE料在模表麵噴砂,噴砂粒度小於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製品外觀亦有幫助。

2.缺陷排除

1)褶皺

檢查機頭口模與芯棒是否同軸

降低型坯溫度

增加機頭的模口間隙或成型段長度

選擇型坯膨脹較小的聚合物

2)長度不均勻

檢查加料鬥內原料有無架橋現象

檢查機筒進料段溫度是否過高

檢查螺杆轉速有無波動

提高擠出機背壓

檢查擠出機與機頭的控溫裝置

檢查螺杆、機筒有無磨損

檢查回收料與新料是否混合均勻

檢查過濾網有無破裂或被雜誌部分堵塞

3)泡孔

嚴格地幹燥吸濕性聚合物

在料鬥中加熱原料,去除濕氣

降低擠出機入料口的水冷卻量

檢查,去除原料中的雜質

清除擠出機、機頭內積料,避免講解

提高擠出機背壓

4)條紋

去除原料中的雜質

清除積聚在機頭內的雜質

避免積料與講解

降低型坯溫度

拋光或更換機頭口模

更換燒斷的加熱圈

5)凝膠

篩去回收料中的料末

幹燥原料

提高螺杆的分散混煉性能,降低機筒