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第8章中空吹塑和热成型工艺与模具设计

本章介绍中空吹塑成型原理、成型工艺、中空吹塑制品结构工艺性以及模具设计，还介绍热成型工艺及制品结构工艺性和压缩空气成型工艺。

8.1中空吹塑成型工艺与模具设计

8.1.1中空吹塑成型原理与工艺

中空吹塑成型是将处于可塑状态的塑料型坯置于模具型腔内，使压缩空气注入其中将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。

一、中空吹塑成型分类

1.挤出吹塑成型挤出吹塑成型是成型中空塑件的主要方法，图8-1所示是挤出吹塑成型工艺过程示意图。首先，挤出机挤出管状型坯，如图8-1a所示；截取一段管坯趁热将其放于模具中，闭合对开式模具同时夹紧型坯上下两端，如图8-1b所示；然后用吹管通入压缩空气，使型坯吹胀并贴于型腔表壁成型，如图8-1c所示；最后经保压和冷却定型，便可排出压缩空气并开模取出塑件，如图8-1d所示。

这种成型方法的优点是设备和模具的结构简单，投资少，操作容易，适用于多种塑料的中空吹塑成型，缺点是型坯壁厚不均匀，生产效率低。

图8-1挤出吹塑中空成型

1—挤出机头2—吹塑模3—管状型坯4—压缩空气吹管5—塑件

2.注射吹塑成型注射吹塑成型的工艺过程是注射机在注射模中制成管坯，然后把热管坯迅速移入吹塑模中进行吹塑成型，其工艺过程如图8-2所示。

这种成型方法的优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工，由于注射型坯有底，故塑件底部没有拼合缝，强度高，生产效率高，但设备和模具的投资较大，多用于小型塑件的大批量生

产。

3.注射拉伸吹塑成型注射拉伸吹塑是将注射成型的有底坯加热到熔点以下适当温度后置于模具内，先进行轴向拉伸后再通入压缩空气吹胀成型的加工方法。经过拉伸吹塑的塑件其透明度、抗冲击强度、表面硬度、刚度和气体阻透性能都有很大提高。注射拉伸吹塑最典型的产品是线性聚脂饮料瓶。

注射拉伸吹塑成型可分为热坯法和冷坯法两种成型方法。

热坯法注射拉伸吹塑成型工艺过程如图8-3所示。首先在注射工位注射成一空心带底型坯，如图8-3a 所示；然后打开注射模将型坯迅速移到拉伸和吹塑工位，进行拉伸和吹塑成型，如图8-3b 、c 所示；最后经保压、冷却后开模取出塑件，如图8-3d 所示。这种成型方法省去了冷型坯的再加热，所以节省能量，同时由于型坯的制取和拉伸吹塑在同一台设备上进行，占地面积小，生产易于连续进行，自动化程度高。

冷坯法注射拉伸吹塑成型是将注射好的型坯加热到合适的温度后再将其置于吹塑模中进行拉伸吹塑的成型方法。采用冷坯成型法时，型坯的注射和塑件的拉伸吹塑成型分别在不同设备上进行，因拉伸吹塑之前，为了补偿型坯冷却散发的热量，需要进行二次加热，以确保型坯的拉伸吹塑成型温度，这种方法的主要特点是设备结构相对简单。

图8-2

注射吹塑中空成型1—注射机喷嘴2—注射型坯3—空心凸模4—加热器5—吹塑模6—塑件

3.多层吹塑多层吹塑是指不同种类的塑料，经特定的挤出机头形成一个坯壁分层而又粘接在一起的型坯，再经吹塑制得多层中空塑件的成型方法。

发展多层吹塑的主要目的是解决单独使用一种塑料不能满足使用要求的问题。例如单独使用聚乙烯，虽然无毒，但它的气密性较差，所以其容器不能盛装带有香味的食品，而聚氯乙烯的气密性优于聚乙烯，可以采用外层为聚氯乙烯、内层为聚乙烯的容器，气密性好且无毒。

应用多层吹塑一般是为了提高气密性、着色装饰、回料应用、立体效应等，为此分别采用气体低透过率与高透过率材料的复合；发泡层与非发泡层的复合；着色层与本色层的复合；回料层与新料层的复合以及透明层与非透明层的复合。

多层吹塑的主要问题是：层间的熔接与接缝的强度问题，除了选择塑料的种类外，还要求有严格的工艺条件控制与挤出型坯的质量技术；由于多种塑料的复合，塑料的回收利用比较困难；机头结构复杂，设备投资大，成本高。

4.片材吹塑成型这是最早使用的中空塑件成型方法，如图8-4所示，将压延或挤出成型的片材再加热，使之软化，放入型腔，闭模后在片材之间吹入压缩空气，成型中空塑

件。

图8-3

注射拉伸吹塑成型a)注射型坯

b)拉伸型坯

c)吹塑型坯d)塑件脱模1—注射机喷嘴2—注射模3—拉伸芯棒（吹管）4—吹塑模5—塑件图8-4片材吹塑中空成型

二、吹塑的工艺参数

1.型坯温度与模具温度

2.吹塑压力吹塑压力是指吹塑成型所用的压缩空气压力，其数值通常为：吹塑成型时取0.2~0.7MPa ，注射拉伸吹塑成型时吹塑压力要比普通压力大一些，常取0.3~1.0MPa 。对于薄壁、大容积中空塑件或表面带有花纹、图案、螺纹的中空塑件，对于粘度和弹性模量较大的塑件，吹塑压力应尽量取最大值。表8-1常用塑料吹塑成型时所需的压力

（MPa ）8.1.2中空吹塑制品成型结构工艺性

根据中空吹塑制品成型特点来确定中空吹塑制品成型工艺性，主要包括对塑件的吹胀比、延伸比、螺纹、圆角、支承面等，现分述如下：

1.吹胀比吹胀比是指塑件最大直径与型坯直径之比，通常取2~4，但多用2，过大会使塑件壁厚不均匀，加工工艺条件不易掌握。

吹胀比表示了塑件径向最大尺寸和挤出机机头口模尺寸之间的关系。当吹胀比确定以后，便可以根据塑件的最大径向尺寸及塑件壁厚确定机头型坯口模的尺寸。机头口模与芯轴的间隙可用下式确定：

R z B δα

式中：z ——口模与芯轴的单边间隙；

δ——塑件壁厚；

B R ——吹胀比，一般取2~4；

——修正系数，一般取1~1.5,它与加工塑料粘度有关，粘度大取下限。

α型坯截面形状一般要求与塑件轮廓大体一致，如吹塑圆形截面的瓶子，型坯截面应是圆形的；若吹塑方桶，则型坯应制成方形截面，或用壁厚不均匀的圆柱料坯，以使吹塑件的壁厚均匀。如图8-5所示，图a 吹制矩形截面容器时，则短边壁厚小于长边壁厚，而用图b 所示截面的型坯可得以改善；图c 所示料坯吹制方形截面容器可使四角变薄的状况得到改善；图d 适用于吹制矩形截面容器。

塑料名称

充气压力塑料名称充气压力聚碳酸酯

0.6~0.7聚甲醛0.7尼龙

0.2~0.3聚酚氧0.28~0.63高密度聚乙烯

0.3~0.5聚砜0.5~0.6低密度聚乙烯

0.4~0.7聚四甲基戊烯0.5聚丙烯

0.5~0.7有机玻璃0.5~0.6聚氯乙烯

0.3~0.5聚全氯乙丙烯0.3~0.5聚苯乙烯

0.35~0.45离子聚合物0.42~0.56

纤维素塑料0.2~0.35