PC吹塑成型工艺的介绍

PC吹塑成型工艺介绍
摘要
论文针对PC吹塑工艺的现状和发展趋势及工艺的容进行阐述。

吹塑成型保证了成型制品的大批量及经济生产，满足了人们的日益需求。

吹塑成型包括：向软化的热塑性的型坯中充气，使其紧贴到封闭模具的冷却表面，被吹胀的型坯凝固，形成中空塑料制品。

吹塑制品的表面光滑并且带有光泽，或在加工处理过程中，制品表面形成刻花或雕刻花纹。

吹塑成型适用于大多数的塑料，所以其在各种塑料成型工艺中占有很大优势。

作为一种新材料和新的成型工艺，吹塑成型工艺将会不断发展，成为塑料工业未来的发展趋势。

注射吹塑成型是一门工程技术，它所涉及的容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。

注射吹塑成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时间。

主要针对目前成型品产生不良有原因加以分析判断，在成型机，模具及原料方面提供参考因素从而有效的控制不良的产生，降低生产成本。

关键词：聚碳酸酯特性工艺条件注塑成型干燥
Abstract
Paper for PC molding process and the status quo and development trend of the content on process. Blow molding to ensure a large number of molding products and economic production, to meet the growing needs of the people. Blow molding include the following: to soften the thermoplastic of the inflating parison to mold close to the closed cooling surface, the inflation of the parison solidification, the formation of hollow plastic products. Blow molding products, and with a shiny surface, or in the processing process, the products formed on the surface of engraving or carving patterns. Applicable to the majority of blow molding of plastic, so its in a variety of plastic molding processes account for a large advantage. As a new materials and new forming processes, blow molding process will be continuous development of the plastics industry to become the development trend of the future. Injection blow molding is an engineering technology, it is involved in the plastic and into a useful product to maintain the original performance. Injection blow molding is an important process conditions affect the plastics flow and cooling the temperature, pressure and the corresponding time in all. The main view of the current adverse moldings are to be analyzed to determine the reasons, in the molding machine, mold and provide reference to the factors of raw materials so as to effectively control the selection of non-performing, lower production costs.
Key word: Polycarbonate Characteristic Technological conditions Injection molding Dry
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
绪论 (1)
第一章吹塑成型的介绍 (2)
1.1 工业规模 (2)
1.2 塑料原料（聚碳酸酯PC） (2)
1.3 基本吹塑成型过程 (3)
1.4 吹塑成型类型 (5)
1.5 过程控制 (7)
1.6 吹塑成型的成型基础 (8)
1.7 吹塑成型的变量 (9)
1.8 吹塑成型的工艺 (10)
1.9 制品和模具设计 (10)
1.10 加工原则 (11)
第二章注射吹塑成型及工艺参数 (13)
2.1 注射过程 (13)
2.2 注塑工艺参数的设定 (16)
2.3 成型基础 (22)
2.4 吹塑成型设备 (23)
第三章聚碳酸酯（PC）桶的挤出吹塑成型 (28)
3.1聚碳酸酯（PC） (28)
3.2 生产工艺 (29)
3.3 生产参数 (30)
3.4 模具 (31)
3.5 成型设备 (32)
3.6 辅机及调整 (36)
第四章常见产品质量缺陷的产生及解决方案 (38)
附表一 (42)
结论 (43)
致 (44)
参考文献 (45)
绪论
吹塑成型是塑料工业中广泛使用的加工各种塑料制品的第三大加工工艺，占所有塑料制品成型工艺的10％，其他成型工艺：挤出成型占36％，注射成型占32％，压延占8％，涂布占5％，压缩占3％，其余占3％。

美国在生产加工各种塑料制品时，有大约6000台吹塑机，18000台挤出机，80000台注塑机，吹塑制品每年的产值达3.5亿美元。

吹塑成型保证了成型制品的大批量及经济生产，满足了人们的日益需求。

吹塑成型基本工艺包括：向软化的热塑性的型胚中充气，使其紧贴到模具的冷却面，被吹胀的型坯凝固，形成中空塑料制品。

吹塑制品的表面光滑并且带有光泽，或者在加工处理过程中，制品表面形成刻花或雕刻花纹。

大多数的塑料都适合于生产吹塑制品，这一点使得吹塑成型在各种塑料成型工艺中占有很大优势，作为一种新材料和新的成型工艺，吹塑成型将会不断的发展，成为塑料工业未来的发展趋势。

正确的选择成型材料涉及以下几个方面，如性能要求，选择适合的加工工艺，更重要的是准备一个详细的购买方案和工作程序。

各种塑料性能差异很大，如有些塑料有较长的抗蠕变性能、耐疲劳性能和韧性等。

相反，有些塑料使用时常需考虑体积和成本问题。

吹塑成型制品冲击着传统材料市场，尤其是液体包装容器。

在过去几十年里，人们开始利用PE挤出瓶来盛装液体洗涤剂，用PVC塑料品装食用油和带肉果汁，用PET瓶装碳酸饮料等。

自从各种新的包装容器问世以来，吹塑成型得到了飞速发展，其加工工艺，可加工材料的特性和围都得到了很大的发展。

第一章吹塑成型介绍
1.1吹塑成型的市场空间
吹塑成型是世界上发展最快的工业之一。

吹塑成型可用于生产各种大小不等的包装容器、工业上不规则的中空制品，预计对瓶子的需求还会不断增长，这些热塑性制品约22％用于食物，20％用于饮料，15％用于家庭化学药品，12％用于化妆品，8％用于健康，7％用于工业化学品，5％用于汽车，1％用于其它方面。

Freedonia Group Inc.报道，自1999年中期起，美国加工机械的销售量将以5.8％的速度递增，到2003年达到15亿美元。

注塑机的销售量占所有机械的51％。

2003年，吹塑机将增长最快，销售额将达5.05亿美元，挤出机达4.4亿美元，热成型机达到4.55亿美元。

同时美国现有的350家塑料机械制造厂家，销售额将从现在的5％超过总体的50％。

1.2 塑料原料（聚碳酸酯PC）
聚碳酸酯[PC,学名2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯]是一种无定形、无毒、无味、无臭、透明无色或微黄色非晶型热塑性工程材料。

PC按黏度分为三级，有高黏度级、中黏度级和低黏度级，高黏度级适合挤塑制品加工，低黏度级加工流动性好，适合注塑制品加工。

PC综合机械性能好，其抗冲击在一般热塑性塑料中最好，蠕变性小，尺寸稳定性好。

PC的耐热性较好，可在-60～120℃下长期使用，热变形温度为130～140℃，玻璃化温度～149℃，无明显熔点，在220～230℃呈熔融状态，热分解温度大于310℃，燃烧后离火自熄。

PC极性小，吸水率低，收缩率小，尺寸精度高，对光稳定，耐候性好，成型加工时不易氧化分解，熔体黏度大。

PC的体积电阻率和介电强度与聚酯薄膜相当，介电损耗角正切值仅次于聚乙烯和聚苯乙烯，且几乎不受温度影响。

PC薄膜制品气渗性小，对热、热能辐射、臭氧等稳
定，但不耐紫外光，与其他树相容性差。

PC耐酸和油，但不耐碱、胺、酮等介质溶于氯代烃，长期浸入沸水中易引起水解和开裂，在甲醇中溶胀。

PC可用注塑、挤出、吹塑和真空成型等方法加工，亦可以印刷、黏接、涂塑及机加工，成型后应退火处理以便消除应力。

PC可用于齿轮、齿条、杠杆、受力不大的稳固件（如螺帽、铆钉等）、离心泵的叶轮、阀门、管件；电子电器工业方面，用于绝缘插件、线圈框架、端子、垫片等，电器外壳及传动件（如电钻外壳，电讯器材壳体等）；在军工及照明工业中，反坦克地雷外壳及灯罩，防爆玻璃，飞机、车、船挡风玻璃，安全帽的防护罩，医疗手术器皿（如人工心脏），广告牌等。

1.3 基本吹塑成型过程
与其它的成型工艺（如注射成型）相比，注塑成型有一系列经济和技术上的优势包括不规则倒角的生产、低应力、壁厚可调和成本低廉等。

不规则倒角是吹塑成型最突出的优势，在一定程度上几乎没有不能加工的制品。

包括由于销售规划所需的美术设计上的这种倒角，甚至是特殊制品的功能设计，这种倒角不是绝对必要时也都用吹塑成型工艺进行加工。

吹塑制品结构中最常用的一个词是“中空”（注：Webster词典里对中空的解释是像任何的洞穴，如碗或饮料杯）。

这种中空形状在很大程度上是注射成型的，当设计的瓶壁向中心靠拢，它们就是所谓的倒角，考虑到技术、美术和成本方面的因素，吹塑成型已经成为塑料城性行业种生产带有这种倒角制品最优越的方法。

由于挤出吹塑（Extrusion blow molding,EBM）设备指包括阴模，所以只需简单地改变机械部件或型坯的挤出条件就可以改变最终制品的壁厚和质量。

对于一件制品来说，它最终所要求的精确壁厚不可能提前准确的计算出来，这样就会在时间和成本上有很大优势。

注射吹塑中所注射型皮的形状直接影响到最终的制品的壁厚，在传统的注射成型中对任何变量的改变都是非常昂贵的，在真空成型时，这些改变需要通过多次的改变片材的厚度获得。

通过真空成型可得到壁厚像纸的制品，而注射成型则不然。

吹塑盒注塑成型都可以的生产壁厚制品，对一特定的制品采取何种成型工艺最终由制品的其他特性，如凹角、应力等来决定。

许多塑料（如PE）有较高的分子量，更适合用于吹塑，而不适合用于注塑，高分子量的塑料韧性较高，可提高制品的抗环境应力开裂能力，更适用于包装洗涤剂等工业化学品（与这些物质接触易造成环境应力开裂）。

成本因素是非常复杂的一个问题，不能一概而论。

然而，吹塑方面的成本问题是非常简单清晰的，在生产过程相同或相似的制品大批量生产时，吹塑成型加工成本平均只有注塑加工成本的1/2或1/3，吹塑成型工艺应用只有注射成型工艺的1/10。

吹塑成型制品较注射制品的公差大，但用注射成型工艺有凹角或不规则形状的制品时，对制品不同部分分别成型，然后进行组装（如搭扣配合、溶剂结合、超声波粘接），而用吹塑工艺生产不规则或复杂形状的制品时，即使是公差不要求相等时（大多数应用不做此要求），也可以降低操作成本，另外在很大程度上可以减少或消除泄露，缩短成型周期和生产时间。

吹塑成型要求理解工艺过程的每一个要素，包括注射和挤出简短塑料的熔融图1.1和图1.2分别展示了注塑机和挤出机的基本组成。

不同塑料（粒料、片料等）从料斗加入到进料口，当未熔融的物料进入喂料口，即进入塑化装置进行熔融时，螺杆在液压或电力驱动下以一定速度带动料筒中的物料运动。

螺杆装在加热且温度更高的料筒。

物料容易粘在温度高的料筒表面，未熔融的塑料将粘在料筒上不随螺杆转动。

这就使得加入的物料在旋转螺杆的带动下不断向前流动，并在料筒中由于混合及与螺杆的压紧作用导致摩擦，产生热量。

在塑料离开螺杆和料筒时，已被熔融、压缩，混合成均匀的熔体。

图1.1移动螺杆式注射装置
1-喷嘴 2-分流梭 3-加热器 4-料筒 5-料斗 6-计量室
7-注射柱塞 8-传动臂 9-注射活塞 10-注射座移动液压缸挤出塑料时，在料筒末端装有滤网组合和多孔板，以滤去从料斗带进的杂质，同时，滤网还有助于增加料筒中的被压，更好的促进熔融混合的均匀性和流动性，多孔板带有滤网，可以起支撑作用，同时也有利于产生被压。

常见的塑化装置有两种，连续式塑化装置（图1.1）和往复式塑化装置（图1.1）。

连续式挤出机中，塑料随着螺杆的转动保持稳定流动。

而往复式挤出机中，螺杆（大多用于注塑机上）不仅做旋转运动，同时在料筒做水平方向的往复运动。

随着螺杆的转动，想前流动的塑料的塑料得以填充，这样螺杆就会向后运动。

当螺杆向后运动到预定的距离时，由液压或电力驱动汽缸运动，同时又带动物料向前流动。

这一过程周而复始。

图1.2单螺杆挤出机的结构示意图
1-机头连接法兰 2-过滤网 3-冷却水管 4-加热器 5-螺杆6-料筒
7-液压泵 8-测速电机 9-推力轴承 10-料斗 11-减速器 12-螺杆冷却装置
1.4吹塑成型类型
吹塑成型可分为以下三种主要成型方法。

①挤出吹塑成型（EBM）,通过挤出机的连续或间歇式挤出。

②注射吹塑成型（IBM），通过带有金属模芯的注塑机间歇式成型。

③注-拉-吹或挤-拉-吹，可得到双向拉伸的制品，明显改善制品的性价比。

在连续挤出吹塑成型时挤出机口模连续地挤出型坯或管。

而非连续式（间歇式）挤出机在模头处有以储料装置，然后依次挤出型坯，经吹塑成型成制品。

在注射吹塑成型中，通过带有金属模芯的注塑机对物料进行预成型，随后经吹塑成型成制品。

约75％的成型工艺采用挤出吹塑成型，25％采用注射吹塑成型。

注射成型的制品中约有75％是经过双向拉伸的，挤出吹塑成型制品也有经过拉伸的。

经过拉伸的制品在环向和纵向同时得到取向。

用吹塑工艺生产不同类型的制品时，在所用原料、制品性能、产量及成本等方面有很大的优势。

表1.2为典型吹塑成型举例。

吹塑成型层状复合塑料制品应用也非常广泛。

利用不同的塑料原料，包括泡沫塑料、再回收利用的塑料等进行共挤出或共注塑，不仅降低了成本，而且能满足性能的要求，是非常可行的加工技术。

表1.2 典型吹塑成型
1.4.1挤出吹塑成型与注射吹塑成型
与注射吹塑相比，挤出吹塑的优点主要是模具成本低，操作简单；缺点和局限性是型坯易膨胀，会产生边角料，壁厚不易控制，以及塑料混合均匀性差等。

可以按照需要吹塑带手柄的制品，在吹塑过程中，可以直接修饰某些特定的制品，也可以在生产的后续阶段对制品作休整。

不同方向的边角料都大大减少。

注射吹塑最主要的优点是在加工过程中飞边、毛刺、废边、废料少，制品壁厚均匀一致，物料容易混合均匀，可以很精确的成型瓶颈。

熔融的塑料在吹塑后可能产生收缩，而注射成型型坯在各个方向的尺寸有精确的控制，可以很好地克服这一点。

经注射吹塑的瓶颈，其外公差都很严格的控制在±0.1mm，最终制品的质量也严格地控制在±0.1这个微小的公差。

注射吹塑的不足之处是模具成本高，只可以在固体状态下操作，局限于生产小型制品，（但是随着市场的进一步拓展，注射吹塑将可以生产大容量、形状复杂的制品）。

建立一条注射吹塑生产线比建立一条挤出吹塑生产线更难，需要花费更长的时间，而且注射吹塑模具成本是挤出吹塑模具成本的两倍。

挤出吹塑可以生产大容量的制品，在共挤出方面，两者有大致相同的优缺点，但优点都远远多于缺点。

所有适合于挤出吹塑成型的塑料都可以用于注射吹塑成型，而且一些不适合于基础吹塑成型的塑料也可以用于注射吹塑成型（特别是在成产特殊类型的制品时），尤其是那些极易熔融的塑料，像常见的PET可以大批量地生产。

最常见的一个例子是PET经注射型坯定向拉伸吹塑成各种大小和不同容量的碳酸饮料瓶。

1.5过程控制
随着吹塑成型（BM）发展的越来越复杂，生产者需要更精确的控制，并不断改进生产过程以适应设备，而不同类型的设备的控制过程要满足生产者的操作需求。

过程控制系统能检测（产生偏差时报警或灯闪）、提供反馈（偏差校正）和程
序控制（计算机使设备所有功能和所有的熔体过程变量相关）。

了解设备和操作需开发智能控制程序的前提条件，设备控制系统由输入、信号处理和功率放大组成。

一些敞开式控制系统，只是设定机械或电子设备的操作温度、压力、时间或行程。

即使所用设定值不能再生产合格制品时，设备也继续在其设定点工作。

敞开式控制系统的问题是在成型中无法补偿整个加工过程中多种难以观察到的干扰影响。

过程控制的目标是把一些过程参数和适当设备进行闭路控制，从而消除由不同变量引起的过程波动（干扰）。

正确安装和应用闭路控制系统，可将设备中的特性控制在一个围，实现最低成本下生产零缺陷的制品。

开发最佳设置的设备控制器的目标是把满足性能要求和设备在最低成本下运转两者关联起来，从而用可控/可重复参数围操作设备。

对挤出或注射成型来说，最简单的形式是用二维成型面积图（MAD）的方式来完成这个工作。

应根据实验及吹塑制品的评估来设立限制围，然后进行分析不同相关变量的影响。

生产控制涉及设备操作和塑料行为的许多方面，最重要的是二者的相互作用。

一般来说，加工压力和温度与时间的曲线可为判别制品质量提供依据。

控制系统的设计必须考虑所有这些基本功能及其各种逻辑顺序。

1.6吹塑成型的成型基础
吹塑成型围很广，既包括一般成型技术（低成本高劳力耗费），又包括尖端的成型技术（高成本低劳力或是无劳力耗费）。

生产量、加工的材料、所用的设备以及管理费用决定了相应的成型技术，生产量小的制品通常用一般成型方法。

从众多的成型设备中进行选择，以满足制作经济、精确度高、生产率高等要求。

众多塑料复合可用天平手工配料。

根据需要的比例，用泵输送各种原料，原料配比通常是质量配比，但有时也按照体积配比。

用隔膜泵从储料仓中抽取各种分并计量，按照规定的比例送入混合器中。

若混合成分中不含腐蚀性填料或添加剂，则可用一定驱动速率的齿轮泵来传送混合后的物料。

在生产合格塑料制品的整个过程中，熔体的流动方式非常值得研究。

在加工过程中，良好的工程和工艺控制是非常重要的因素。

但这也只是确保生产合格制品的部分因素。

除了优良的工艺和生产控制外，适度的业务和营销手段对一个企业的成功来说也是同等重要的。

在对整个工业分析时，图解是非常好
的一个方法。

因为它涉及工艺和技术的各个方面。

因为它涉及工艺和技术的各个方面，包括当地和全球的竞争。

为了理解设计和生产过程中潜在的问题及解决办法，需了考虑机器设备的生产能力、塑料加工变量和制品性能之间的关系（图1.3）。

机器状况包括加工温度和压力、模具和口模的温度以及机器的产率等，而加工变量更特殊，比如在模具和口模处的熔融状态、熔体流动的温度和速率等。

机器的设定并非关键，加工的变量、正确的定义与测量与制品的性能密切相关。

将设计和加工联系起来可以确保制品生产的连续性。

熟悉加工的人可以检测和校正一些明显的问题或测量因子，如色泽、表面状态和尺寸等，然而，制品的一些不明显的性能变化，除非在检测中广泛全面的检测，并在使用中合理控制，否则在在制品使用过程中才会表现出来。

1.7吹塑成型的变量
随着加工工艺和过程控制能力的提高，原料和设备变量不断不减少。

为了确保对原料和设备的控制，通过不同的测试，设定控制参数和测量围非常重要，当然也有可能得到劣质的制品。

比如，供货商提供的说明书可从最小值取至最大值，如分子量分布。

当所用的原料能最大发挥其功效时，就能生产出好的制品，但当他们的效能最小时，就需要改变对过程的控制，以生产出优质的制品。

为了判断制品的性能是否在规定的公差，需要对其加以检测，比如，注射吹塑过程中，模腔压力分布易受材料变化的影响，与这一参数相关的有四组变量，他们共同影响着压力的分布。

①熔体黏度和加料速率；②升压时间；③填充和保压时间；④塑化机的回复。

原料的黏度与模腔的压力密切相关，注塑吹塑中熔体黏度、压力和挤出型坯的时间之间相似的关系式也可以应用于挤出吹塑成型中。

图1.3 制品-塑料-加工性能的关系
1.8吹塑成型的工艺
除了原料以外，许多设备硬件和控制因素也可以引起加工过程的不稳定，包括机器零件、设备部件的精确性，各部件间的连接方法和精度，温度和压力的控制能力等，尤其是金属零件中热传递的一致性，比如那些模腔和口模处的金属部件，定位传感器（温度、压力等）对加工性能有显著的影响。

这些变量在限制生产有效品时是可以控制的。

设备的改善（如在设备原料上）在有效减少操作参数或限制因素方面将来设备仍迈出了非凡的一步，这些局限是因为钢铁和其它原料或控制方法（如模糊逻辑）的性能有无尽的改善，所以将来设备仍会存在某些局限，引进于1981年，以人类操作的控制行为为基础的模糊逻辑的应用在不断向前发展。

1.9制品和模具设计
设计者借助一种可行的工程技术，吧制品的最终用途与选用原料的特性匹配起来，其目的是满足设计的三方面需要：①经济性；②功能性；③愉悦的外观。

制品的性能还依次与其载荷、温度和时间等环境因素有关。

所用的生产方法常会限制制品某些方面的设计，反之，某些设计也注定了生产方法上的局限，因此，制品的生产对设计有深刻的影响。

如果要以最低成本使设计的制品满足性能需求，首先要明确塑料材料和制造
工艺，并且采用一系列相关联系、彼此协调的操作步骤确保设计成功。

通常情况下，当材料和/或加工方法不止一种，在分析材料和工艺变量的类型和围以确定最终的设计方法时，把成本作为重要因素。

工艺是整个生产计划的重要组成部分，不能出任何纰漏。

但不幸的是，很多制造设备（定制的或自产的）只是一种加工手段，这样，设计者必须确保公司现有制造系统能够满足制品整个加工过程的要求。

制品设计之后是该制品的模具（模具、口模等）的设计和制造。

模具设计与制品设计方法不同，包括各种各样的变量和问题，模具制造者通常是模具设计或某个制造领域的专家，但并非所有人都有这样的水平。

因此，如果公司没有资质合格的模具人员，就必须熟悉模具人员应具备的能力，到公司外寻找最好的模具工程师以备项目所需。

很多不同的加工因素影响性能可重复性的需求，现已经开发出的代替传统试差法的计算机软件具有整合所有这些可利用因素的能力。

制品设计基本概念包括：①部件或制品最终的用途需求，包括美学的、结构的、机械的等；②可纳入制品成本效益的功能条款数目；③考虑多个制品可否合并为一个吹塑制品。

第三个因素是个重要的设计理念或设计特征，已经被采用，但吹塑成型真正的新发展刚刚开始，并对工业和商业吹塑制品有显著影响。

因此，对于设计者来说，掌握并应用所有的基本概念，尤其是替换组装制件的吹塑成型中能得到什么样的制品是很重要的。

1.10加工原则
在所有的设计和生产应用中，应经常意识到加工中一个改变（如原料、设计等）就可能产生一个问题，应遵循以下原则。

①加工时机器、口模、原料、过程控制和操作者的密切合作。

②加工过程中热总是以一定速率通过物质从热端传到冷端。

③液压或电驱动是推而不是拉，其速率依赖于压力和熔体流动。

④生产最多制品且生产周期最短的方法：
A.尽可能快的使熔体达到最低温度
B.尽可能降低制品的最低压力
C.尽可能缩短生产周期。