第七章中空成型

2. 吹塑过程中的影响因素
（1） 吹气压力 吹塑中压缩空气有两个作用：（i）使管坯胀大而 紧贴模腔壁，形成需要的形状；（ii）起冷却作用。 根据塑料品种和型坯温度的不同，空气压力也不一 样，一般控制在0.2-0.7兆帕之间，最适宜的压力范围是 使制品在成型后其外形、花纹等表露清晰的压力。
– 对于粘度较低、容易变形的取较低压力值 – 对于粘度和模量较高的塑料取较高压力值 – 大容积和薄壁制品宜用较高压力 – 小容积和厚壁制品则使用较低压力 •
三、拉伸吹塑原理及工艺
注—拉—吹工艺流程
1一注射型坯，2一型坯加热，3一拉伸，4一吹塑；5一脱模
拉伸吹塑工艺流程
拉伸吹塑工艺控制
（1）原材料的选择： 拉伸制品要求具有较高 的拉伸强度、冲击强度、刚性、透明度和光泽 度、对氧气、二氧化碳和水蒸气的阻隔性。
主要应用的材料有：PET、PVC、PP、PC 等。
针吹、顶吹、底吹
•中空吹塑制品及设备 • 这种方法是成型中空塑料制品的主要方法，也 是最简单、最方便、最原始的吹塑形式。如图所示 为该方法的成型工艺过程。
一、挤出吹塑原理及工艺
挤出—吹塑工艺过程
（1）由挤出装置挤出半熔融状管坯； （2）当型坯到达一定长度时，模具 移到机头下方闭合，抱住管坯， 切刀将管坯割断； （3）模具移到吹塑工位，吹气杆进 入模具吹气，使型坯紧贴模具内 壁而冷却定型(吹气压力0.25、 0.8兆帕/s； （4）打开模具，取出制品。
1. 管坯制造过程中的影响因素
（2）温度的控制
在挤出管坯过程中，温度控制的精确度 对管坯质量影响很大。如：温度过低，型坯 表面粗糙；温度高表面光泽性虽好，但下垂 严重。
1. 管坯制造过程中的影响因素
（3） 螺杆转速对挤出管坯的影响
螺杆转速是影响管坯质量的一个重要因素。高挤 出速度能提高产量、减少型坯下垂，但型坯表面质量 下降。如：高密度聚乙烯在剪切速率增大时，可出现
熔体破裂现象；聚氯乙烯在转速提高时，由于大量摩
擦热的产生，可发生瞬间降解的危险。 所以一股吹塑机都选用大一点的挤出装置，使螺 杆转速在70转／分以下。
1. 管坯制造过程中的影响因素
（4）口模对挤出管坯的影响
口模是决定型坯尺寸及形状的重要装置，所 以要求内表面光洁度应达到10，且尺寸必须按设计 要求加工。口模定型段尺寸一般可选用8倍于口模-芯棒之间隙数值。
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。
实 例 分 析
挤出吹塑模具
特点：
模具分左右两个半模；
瓶颈部 瓶体部 瓶底部
冷却系统单独开设；
瓶颈部和底部用镶块镶入。
200LB双L环闭口桶模具
160升直口蓝桶模具
实 例 分 析 一、挤出吹塑成型模具设计要求 要求一：要有适当均匀的吹胀比，制品各部位吹胀比不可 过分悬殊；
左图塑件挤出型坯尺寸大致要多少？
挤出型坯如何放置？ 最大吹胀比可能出现在何处？
余料切除部分
实 例 分 析 要求二：能有效地夹断型坯，夹断处的接合缝要有足 够的强度；
余料切刀
实 例 分 析 要求三：能有效地排气，保证型坯迅速吹胀；
凹角部排气最重要
要求四：能快速均匀地冷却，提高成型效率，减少温差内 应力。——模具冷却要均匀
第七章
塑料吹塑制品成型模具
内容要求：
1、掌握塑料挤出--吹塑成型工艺过程 2、掌握塑料挤出中空吹塑模具设计：模具典型结构，中空吹塑
模具的结构零部件设计、模具的排气与冷却，模具常用材料选择
3、领会塑料注射中空吹塑模具设计：注射吹塑过程、模 具典型结构，型坯模具设计，吹塑模具设计； 4、了解吹塑模具的冷却，吹气方法。
率高，这也是PET强度高的原因。另外，拉伸倍率高也能提
高阻止气体渗透的性能。
中空吹塑成型的模具结构
•
挤出吹塑模具的结构比较简单。一般由两块对开分型的半模 （哈夫块）组成。两半模分别用螺钉安装在吹塑机的安装座板上， 一半为定模，另一半为动模，通过吹塑机的开闭合模机构进行开 合，由设置在两半模上的导向机构（如导柱和导套）进行导向， 如图所示。
模具吹气方法 中空吹塑的形式很多，通常使用的基本上 为针吹法、顶吹法和底吹法三种。至于采 用哪一种可根据设备条件、成品尺寸和壁 厚分布的要求加以选择。但是，不论采用 哪一种形式，应以压缩空气中不包含油和 水滴，其压力足以吹胀型坯得到轮廓明显 和字母花纹清晰的制品为原则。
针吹法
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也称横吹法吹气针管是安装在模 具的一半片中，当模具闭合时， 针管向前穿破型坯壁，压缩空气 通过针管吹胀型坯，然后吹针缩 回，熔融物料封闭吹针遗留的针 孔。另一种方式是在制品颈部有 一伸长部分，以便吹针插入，又 不损伤瓶颈；针吹法在同一型坯 中可采用几根吹针同时吹胀，以 提高吹胀效果。
（3）拉伸工艺
（i）拉伸温度：各树脂有自己的适用范围。拉伸PET和PVC型
坯时，其拉伸温度比其Tg高10-40℃为宜。PET一般为90-110 ℃ ，PVC一般为100-140℃。拉伸PP等结晶性塑料的型坯时，
其拉伸温度比Tm低5-40℃较合适。一般为150℃左右。
拉伸温度过高，取向不充分；拉伸温度过低，影响瓶子 的透明度。 （ii）拉伸倍率：拉伸倍率直接影响瓶子的性能。拉伸倍率高， 拉伸强度和冲击强度高，跌落强度也高。PET比PVC拉伸倍
(3) 线型聚酯中空吹塑制品具有光泽的外观、优良的 透明性、较高的力学强度、容器内物品保存性好、废 弃物焚烧处理不污染环境等优点，所以在包装瓶领域 发展很快，尤其在耐压食品容器方面的使用最为广泛。 (4) 聚丙烯因其树脂改性和加工技术的进步，使用量 也逐年增加。
中空吹塑产品特点举例
（1）PC用于高温下灌装商品（如果汁）包装。如：碳酸 饮料的包装（要防止CO2溢出）和食用油包装（阻隔氧气， 以防氧化和酸败）。 （2）PET瓶可用于碳酸饮料和食用油包装（PET阻隔性 能良好），但不能用于高温灌装饮料（高温变形）。 （3）PE瓶可装酸、碱，但不能装甲苯、苯等有机溶剂 （易溶涨使强度降低，甚至造成液体逃逸）。
（4）PA容器可装苯、甲苯等有机溶剂，但不宜装酸、碱。 （5）多层复合容器如PE/PA/PE多层复合容器，其阻隔性 能、适用性大大提高。
中空吹塑分类及特点
1. 根据管坯成型方法不同分类：
a) 挤出—吹塑：生产方法简单、产量高、精度低、应用广泛 b) 注射—吹塑：精度高、质量好、价高、适于批量大产品。
顶吹法 通过型芯吹气模具的颈部向上，当 模具闭合时，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，在型芯和模具顶部之间切断 型坯。较先进的顶吹法是型芯由两 部分组成，一部分定瓶颈内径，另 一部分是在吹气型芯上滑动的旋转 刀具，吹气后，滑动的旋转刀具下 降，切除余料。
2. 根据成型工艺不同分类：
a) 普通吹塑 b) 拉伸吹塑：产品经拉伸，强度高，气密性好。 • 挤出—拉伸—吹塑(简称挤—拉—吹) • 注射—拉伸—吹塑(简称注—拉—吹)
3. 根据管坯层数不同分类：
a) 单层吹塑 b) 多层吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品 包装。
中空吹塑设备
吹塑装置
重点：挤出吹塑成型工艺、挤出吹塑成型模具设计、注
射吹塑模具设计。
难点：挤出吹塑成型模具设计、注射吹塑模具设计。
中空成型
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。 中空成型过程包括：塑料型坯制造 型坯吹塑
1. 管坯制造过程中的影响因素
（1）原料的选择
首先要求原料性能满足制品使用要求，尤其是气 密性和耐冲击性；其次要求原料的加工性能必须符合 吹塑工艺要求。
如：HDPE的熔融指数范围在0.94-0.96时，吹塑 时可防止型坯下垂，易得到壁厚均匀的管坯。但是螺 杆转速增高时，低熔融指树脂制品外观粗糙。因此， 对大中型吹塑制品以防止型坯下垂为主，宜选熔指偏 低、分子量较大的树脂；小型吹塑制品宜选熔指偏高、 分子量小的树脂。
2. 吹塑过程中的影响因素
（2）充气速度
为缩短吹气时间以使制品获得均匀的厚度和
较好的表面，充气速度要尽可能大一些。 但充气速度也不宜过大，否则会给制品带来 不良影响：（1）在空气进口处造成真空，使型坯 内陷，这部分内陷型坯在型坯被完全吹胀时会形
成横隔膜片；（2）口模部分的型坯有可能被极快
的气流拉断，造成废品．为此需要加大吹管口径 或适当降低充气速度。
式中 G——口模的模套与芯轴之间间隙，mm； δ——塑件壁厚，mm；
λR——吹胀比，一般取2~4；
α——修正系数，一般取1.0~1.5，它与型坯离模膨胀和进一步挤出 垂伸变薄有关，对垂伸较小的高粘度塑料取偏小值。
实 例 分 析 2、拉伸比λL确定：
L L2 / L1
式中 L1——型坯开始拉伸处至型坯底部的长度； L2——制品开始拉伸处至制品底部的长度。
实 例 分 析 1、吹胀比λR确定：指塑件最大直径与型坯直径之比。
吹胀比：过大会使塑件壁厚不均匀，成型工艺难掌握；过 小则周向取向度小，强度低，λR一般可取2~4。
吹胀比与机头口模关系：型坯直径与口模直径近似相等， 确定了吹胀比就可求出型坯挤出机头口模直径；根据塑件壁 厚可确定口模间隙。 G R
拉伸吹塑工艺控制
（2）型坯成型： 为得到优良制品，要求型坯：透明度高、均 质、内部无应变、外观无缺点。 如：PET在130-220℃的范围内其结晶速度较快，而低于 130℃时结晶较慢。为得到高透明PET制品，型坯成型温度 需低于130℃（90-110 ℃ ）。 此外，还需注意树脂的干燥过程、干燥条件、模具温 度、周围空气温度及成型过程中的颗粒处理等。
2. 吹塑过程中的影响因素
（3）吹胀比
通常把制品的尺寸与型坯尺寸之比称为吹胀 比。当型坯的尺寸和重量一定时，制品的尺寸越
大，型坯的吹胀比也越大。根据塑料的品种、性
质、制品的形状和尺寸以及型坯的尺寸等来决定
吹胀比的大小。通常把吹胀比控制在2~4倍。
2. 吹塑过程中的影响因素
（4）模温和冷却时间 为保证制品质量，模具的温度应分布均匀，模温一般保持在 20-50℃。模温过低，会使夹口处塑料的延伸性降低，不易吹胀， 并使制品在此部分加厚，同时使成型因难，制品的轮廓和花纹等 也不清楚。模温过高，冷却时间延长，生产周期加长。制品脱模 变形，收缩增大。模温的高低取决于塑料的品种，当塑料的玻璃 通常随着制品壁厚的增加，冷却时间延长。有时除对模具进 行冷却外，还可对成型制品进行内部冷却，即向制品内部通入各
中空吹塑产品
中空吹塑产品
中空吹塑产品
中空吹塑产品
中空吹塑产品
中空吹塑用原料
用于中空吹塑的塑料品种有PE、PVC、PP、PS、 PC、PA、线型聚酯、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等。 (1) 其中HDPE的消耗量占首位。它广泛应用于食品、化 工和处理液体的包装。高分子量PE适用于制造大型燃料 储罐和桶等。 (2) PVC因为有较好的透明度和气密性，所以在化妆品和 洗涤剂的包装方面得到普遍应用。随着无毒PVC树脂和 助剂的开发，以及拉伸吹塑技术的发展，PVC容器在食 品包装方面的用量迅速增加，并且已经开始用于啤酒和 其它含二氧化碳气体饮料的包装。
化温度较高时，可以采用较高的模温；反之，则尽可能降低模温。
种冷却介质(如液氮、二氧化碳等)进行直接冷却。
2. 吹塑过程中的影响因素
（5）成型周期 吹塑的周期包括挤出型坯、截取型坯．合模、 吹气、冷却、放气、取出制品(其后的修整，配套， 包装另计)等过程。
二、注射吹塑原理及工艺
注射吹塑的树脂 适合注射吹模的树脂应具有：
a) 较高的分子量和熔体粘度 b) 熔体粘度受剪切速率及加工温度的影响 较小 c) 制品具有较好的冲击韧性 d) 有合适的熔体延伸性能，以保证制品所 有棱角都能均匀地呈现吹塑模腔的轮廓， 不会出现壁厚明显偏薄薄厚不均。
管坯温度与吹塑温度
注射型坯时，管坯温度是关键。温度过 高，熔体粘度低易变形，管坯在转移中出现厚 度不均，影响吹塑制品质量；温度过低，制品 残余内应力大，在使用中易发生变形及应力破 裂。 为能按要求选择模温，常配置模具油温 调节器，由精度较高的数字温控仪控制。