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吹塑加工的实用性工艺需要注意点

2020-07-20 13:50:11

这儿首要指吹塑 ( 又称吹塑模塑 ) 是借助于气体压力使闭合在模具中的热熔型坯吹胀构成中空制品的办法,是第三种最常用的塑料加工办法,一起也是开展较快的一种塑料成型办法。吹塑用的模具只要阴模 ( 凹模 ) ,与注塑成型比较,设备造价较低,适应性较强,可成型功用好 ( 如低应力 ) 、可成型具有杂乱崎岖曲线 ( 形状 ) 的制品。


吹塑成型起源于 19 世纪 30 时代。直到 1979 年今后,吹塑成型才进入广泛运用的阶段。这一阶段,吹塑级的塑料包含:聚烯烃、工程塑料与弹性体;吹塑制品的运用涉及到轿车、办公设备、家用电器、医疗等方面;每小时可出产 6 万个瓶子也能制作大型吹塑件 ( 件重达 180kg) ,多层吹塑技能得到了较大的开展;吹塑设备已选用微机、固态电子的闭环操控体系,计算机 CAE/CAM 技能也日益老练;且吹塑机械更专业化、更具特征。


1 吹塑成型办法


1.1 成型办法


吹塑加工厂家不同吹塑办法,因为质料、加工要求、产值及其本钱的差异,在加工不同产品中具有不同的优势。具体的吹塑成型进程可参考文献。这儿从微观角度介绍吹塑的特色。


中空制品的吹塑包含三个首要办法:挤出吹塑:吹塑加工首要用于未被支撑的型坯加工;打针吹塑:首要用于由金属型芯支撑的型坯加工;拉伸吹塑:包含挤出一拉伸一吹塑、打针一拉伸一吹塑两种办法,可加工双轴取向的制品,极大地下降出产本钱和改善制品功用。


此外,还有多层吹塑、限制吹塑、蘸涂吹塑、发泡吹塑、三维吹塑等。但吹塑制品的 75 %用挤出吹塑成型, 24 %用打针吹塑成型, 1 %用其它吹塑成型;在所有的吹塑产品中, 75 %归于双向拉伸产品。挤出吹塑的长处是出产功率高,设备本钱低,模具和机械的挑选规模广,缺点是废品率较高,废料的回收、运用差,制品的厚度操控、质料的涣散性受限制,成型后有必要进行修边操作。打针吹塑的长处是加工进程中没有废料发生,能很好地操操控品的壁厚和物料的涣散,细颈产品成型精度高,产品外表光洁,能经济地进行小批量出产。缺点是成型设备本钱高,并且在一定程度上仅适宜于小的吹塑制品。 中空吹塑的工艺条件,要求吹胀模具中型坯的压缩空气有必要洁净。打针吹塑空气压力为 0.55 ~ 1MPa ;挤出吹塑压力为 0.2l ~ 0.62MPa ,而拉伸吹塑压力常常需求高达 4MPa 。在塑料凝结中,低压使制品发生的内应力低,应力涣散较均匀,且低应力可改善制品的拉伸、冲击、弯曲等功用。


1.2 制品品种


吹塑制品有容器、工业制件两类。


其间容器包含:包装容器,大容储蓄桶 / 储罐,以及可折叠容器。但跟着吹塑工艺的老练,工业制件的吹塑制品越来越多,运用规模也日益广泛。现在,容器约占 80 %的商场份额,每年增加 4 %左右;而工业及结构用制品占总量的 20 %,每年增加速度为 12 %。容器耗费量的增加在于可旋扭塑料容器的运用规模不断扩大,工业用制品的耗费量增加首要是由新式加工技能的改善所致,如多层型坯挤出、双轴挤出、非轴对称吹塑等。


1.3 吹塑成型开展


(1) 原资料聚合物在成型进程中,首先经过口模时受高剪切力效果,然后物料出现挤出胀大及垂缩现象,在构成下垂的型坯时,其胀大率接近为零。接着型坯被吹胀紧贴在模具上,这时出现低的胀大率。过度的口模胀大会发生废品。过度的垂缩导致制件的顶端到底部壁厚厚度不均匀,严重的乃至不能成型。因此,在挑选适宜吹塑的聚合物时,有必要澄清其剪切及胀大的粘弹特性。


HDPE 因为热稳定性好,又有多种改性产品,因此成为吹塑成型中运用最广泛的塑料。经过共聚和共混效果,对吹塑成型用原资料的研讨在接连挤出吹塑级树脂方面也取得了一些开展,如 PA6 、 PP 和 PET 。间歇式型坯吹塑成型,理论上适用于结构板材和大型制件的二次加工,要求运用工程塑料,如阻燃型 ABS 、增强 pvc 、改性 PPO 和 PC 等,而这类挤出型塑料的耐高温功用一般较差,仅有少量树脂可在惯例设备上吹塑成型大型制件。在聚萘二甲酸乙二酯 (PEN)/PET 共混料吹塑成型时,需将防氧浸透和防水气浸透的树脂如 ( 乙烯 / 乙酸乙烯醇 ) 共聚物 (EVOH) 和 HDPE 与 PET 构成复合层,并发生锚联层,以改善 PEN/PET 料的浸透性和热稳定性。现在正研讨将 HDPE 与 PA6 选用多层吹塑成型,出产燃油油箱。


(2) 设备与工艺技能开展 吹塑机械设备已有很大的改善。


较新的效果有: ①选用改善型红外加热技能进行再吹塑成型; ②非常高速的旋转挤塑压力,首要运用在牛奶瓶的出产上; ③模具附设在梭式压机上以补偿喷流现象; ④多层接连挤出吹塑成型防浸透性容器; ⑤经过对取向结晶和热结晶、预成型坯和模温、吹气压力,以及型坯在模腔内停留时刻的严格操控,进行接连性热定形 PET 瓶的出产。


因为商场对杂乱、弯曲的运送管材制件的需求,推动了偏轴挤出吹塑技能的开发,这种技能抽象称为 3D 或 3 维吹塑成型。 理论上,该工序非常简略,型坯挤出后,被部分吹胀并贴在一边模具上,接着挤出机头或模具转动,按已编的 2 轴或 3 轴程序转动。难点在于要求具有非常大的惯性量的大型吹塑机械在高速合模时差错要低于 10 %。多层吹塑成型工艺常用于加工防浸透性容器,其改善工艺是增设一个阀门体系,在接连挤出进程中可替换塑料质料,因此可交替出产出硬质和软质制品。出产大型制件如燃油箱或轿车外结构板材时,在冷却进程中需下降模腔内压力以调整加工循环周期。解决办法是先将熔料贮存在挤出螺杆前端的熔槽中,再在适当高速下挤出型坯,以限度减少型坯壁厚的改变,然后确保消除垂缩和挤出胀大现象。 储料缸式机头改善,使之能挤出热敏性塑料如 ABS — R 、改性PPD 和 PVC 。并且,重新规划的机头,在出产中可快速装拆以方便整理塑料,一起,对塑料的流变特性剖析及计算机流道剖析可规划流线型流道,以便于热敏性塑料的成型。


(3) 操控程序及吹塑模仿型坯的程序操控已有数十年的经历。 首要问题是型坯可拉坯变薄的最薄程度 ( 如瓶颈部位 ) ,增厚的型坯拉坯的很大程度 ( 如容器瓶体或边角部位 ) ,以及规划一个壁厚度改变部位,例如凹边和瓶肩等。其工作重点应会集在所运用塑料的粘弹性特性上。对试管状的预成型坯壁厚的猜测,也就是规划具有防浸透效果的型坯壁厚厚度的挑选根据。这是由预成型坯的结晶程度,所运用塑料与温度相关的应力一应变弹性特性,以及由注塑加工构成的冻住应力程度和散布等状况来决议的。


1980 年, GE 公司就为热成型和吹塑成型开发了: PITA 程序规划。 型坯吹塑成型的操控软件有必要归纳考虑如下要素:不均匀的型坯壁厚;型坯截坯口和盘绕型吹塑管材截口;在合模前预先吹胀型坯;吹胀进程操控和截坯口开设的部位;以及结构件吹塑成型中对型坯边缘的裁切定位等。


现在,商业化的塑料吹塑成型模仿软件首要有原美国的 ACTech 公司的 C — PITA 、比利时的 POLYFLOw 等。数值模仿的难度在于:大应变、非线性资料行为、触摸问题以及胀大进程中一些物理非稳定性,而这些杂乱性将导致发生一系列需求迭代求解的非线性方程。其间,资料、吹塑成型机理的研讨一直是研讨的难点、热门,如拉伸吹塑被广泛运用,但对该进程的模仿所需求的应力诱导结晶的数学描绘,到现在为止尚无适宜的办法。而挤出吹塑的型坯,是聚合物熔体流经环形模头时构成的,环形管道的几何形状和资料的粘弹性质将直接影响型胚胀大,现有的粘弹性知识还无法描绘这个进程。 与相对老练的注塑 CAE 技能比较,吹塑成型软件现在正处于开展的初期阶段。


1.4 吹塑成型的开展趋势


吹塑将跟着商场对其制品的需求,在资料、机械、辅佐设备、操控体系、软件等方面有如下开展趋势。


(1) 原资料为满意吹塑制品的功用、功用 ( 医药、食品包装 ) 要求,吹塑级的质料将愈加丰厚,加工功用更好。如 PEN 类资料,不仅强度高、耐热性好、气体阻隔性强、通明、耐紫外线照耀,可适用于吹制各种塑料瓶体,并且填充温度高,对二氧化碳气体、氧气阻隔功,且耐化学药品。


(2) 制品包装容器、工业制品将有较大增加,并且打针吹塑、多层吹塑会有快速的开展。


(3) 吹塑机械及设备吹塑机械的精细高效化;辅佐出产 ( 操作 ) 设备的自动化。“精细高效”不仅指机械设备在出产成型进程中具有较高的速度和较高的压力,并且要求所出产的产品在外观尺度动摇和件重动摇方面均能到达较高的稳定性,也就是说出产制品各个部位的尺度和外形几何形状精度高,变形及缩短小,制品的外观及内涵质量和出产功率等指标均要到达较高的水准。辅佐操作包含去飞边、切割、称重、钻孔、检漏等,其进程自动化是开展的趋势之一。


(4) 吹塑成型模仿吹塑机理的研讨愈加深化,吹塑模仿的数学模型的合理构建,数值算法的快速、准确是模仿的要害,吹塑成型模仿将会在制品质量猜测、操控中发挥越来越重要的效果。


2 影响吹塑制品质量的要素及常见缺点的扫除


2.1 吹塑成型的影响要素 下面从吹塑成型进程剖析各个阶段的成型参数。


吹塑成型进程可分为四个阶段:


(1) 型坯构成阶段聚合物在挤出机中的运送、熔融、混炼、泵出成型为型坯的构成阶段;在这一阶段,影响壁厚散布的首要工艺参数有: ①资料的分子量散布、平均分子量; ②吹塑机的温度操控体系和螺杆转速,其间温度操控体系包含料斗温度,料筒 1 区、 2 区、 3 区、 4 区温度,法兰温度,以及储料模头 1 区、 2 区、 3 区、 4 区温度。


(2) 型坯下料阶段型坯从模唇与模芯的空隙中挤出为下料阶段。此刻,型坯离模胀大和型坯垂伸这两种现象影响型坯成型。影响壁厚散布的首要工艺参数是吹塑机的模头直径和壁厚操控体系,其间操控体系包含轴向壁厚操控体系和周向壁厚操控体系,以调整模唇与模芯的空隙。


(3) 型坯预吹阶段为避免型坯内外表的触摸、粘附,改善制品壁厚的均匀性,要对型坯进行预吹胀。在型坯预吹阶段,从型坯下方往型坯内喷气,以护持型坯,减小其垂伸。在这一阶段,影响壁厚散布的首要工艺参数有:预吹压力、预吹时刻。


(4) 型坯高压吹阶段高压吹胀型坯,使之贴紧模具型腔,完成产品塑性成型阶段。该阶段,影响产品成型的是型坯受高压吹胀变形、型坯与模腔触摸变形。而影响壁厚散布的首要工艺参数有:资料的缩短率;吹气压力、时刻;模具资料、结构、模具排气体系以及模具冷却体系,如冷却水道散布、冷却水进水温度等。虽然影响吹塑制品质量的要素较多,但当出产条件、制品要求断定后,调整吹塑工艺参数能有用改善制品质量。优化的工艺参数能够前进出产功率,下降原资料耗费,优化产品的归纳功用。


2.2 吹塑成型工艺条件的设定


工艺条件调整的意图是,在满意产品最小壁厚要求的基础上,产品壁厚尽可能均匀,产品件重尽可能小 ( 减少资料耗费 ) 。工艺参数设定的合理办法是,将经历与数值剖析技能结合。基本进程为:


①运用已树立的计算机模型,模仿吹塑模具、下料型坯、夹料板等状况;


②输入各阶段对型坯壁厚散布影响的参数;


③对得到的模仿成果进行剖析,经过计算机模仿显现哪些部位壁厚达不到要求,而哪些部位壁厚超厚;


④运用人工经历,调整输入的参数,重复①~③的进程,确保产品各部位在到达最小壁厚的前提下,尽可能减小产品各部位壁厚。


⑤对多个工艺计划的成果剖析、比较,最终断定优化的工艺参数。拉伸吹塑又称双轴取向吹塑,是在聚合物的高弹状况下经过机械办法轴向拉伸型坯、用压缩空气径向吹胀 ( 拉伸 ) 型坯以成型包装容器的办法。拉伸吹塑有一步法、二步法。


2.3 吹塑成型常见的制品缺点及其改善这儿给出挤出吹塑成型、打针吹塑成型、拉伸吹塑成型常见的问题、发生的原因及解决办法。


(1) 挤出吹塑挤出吹塑是挤出成型最首要的成型办法。有接连挤出和不接连挤出两种办法。


(2) 打针吹塑打针吹塑是先用打针法制成有底型坯,再将它吹移至吹塑模具中成型中空制品。打针吹塑可对制品进行准确的操控,能出产无刮痕、精度高、外表润滑的制品,无需二次加工;其间制品的件重可操控在± 0 . 1g ,螺纹的精度可为± 100 μ m 。


(3) 拉伸吹塑


3 结语 吹塑成型技能是跟着塑料工业、机械制作等多种技能的前进而不断开展的,在吹塑产品的规划、出产进程中,不断融人现代规划思维、规划东西,工程技能人员应充分运用先进的规划理念,结合人工经历,使制品规划、制作各个环节的功率前进,然后前进吹塑制品的质量及商场竞争能力。


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