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中空吹塑成型基礎(chǔ)知識
一、概述
塑料的中空吹塑成型,即是將擠出或注射成型所得的半熔融狀管坯(型坯)置于各種形狀的模具中,在管坯(型坯)內(nèi)通入壓縮空氣將其吹脹,使之緊貼于模壁上,在經(jīng)過冷卻定型、脫模即得到中空制品的成型方法。其成型過程包括型坯的制造和型坯的吹塑,這種成型方法可用來生產(chǎn)各種包裝容器、日常用品、兒童玩具、塑料箱包、汽車和摩托車用配件等。
適用于中空吹塑成型的塑料主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、熱塑性聚酯(PETP和PBTP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、醋酸纖維素、聚縮醛等。其中又以聚乙烯使用得最為廣泛。凡熔體指數(shù)為0.04~1.12克/10分的塑料都是比較優(yōu)良的中空吹塑材料,大多用來制造包裝藥品的各種容器。低密度聚乙烯主要用作食品包裝容器,高、低密度聚乙烯混合物主要用來制造各種普通容器;超高分子量聚乙烯主要用來制造燃料罐和大型桶等。聚氯乙烯因其透明性和氣密性都很好,除了在化裝品、洗滌等包裝上得到廣泛應(yīng)用外,近年來由于使用衛(wèi)生級的樹脂及助劑,也廣泛應(yīng)用于飲料、食用油等食品方面的包裝。
二、中空吹塑工藝的分類
中空吹塑工藝基本上分為兩大類,即擠出吹塑和注射吹塑。兩者的不同點在于型坯的制備,而后面的吹塑過程基本相同。本公司制造的FT系列中空吹塑機是采用擠出吹塑工藝。該工藝是塑料原料通過擠出機里的螺桿旋轉(zhuǎn)擠壓、熔融、塑化。擠出管狀型坯,然后趁熱將型坯夾入模具中,通入壓縮空氣進行吹脹,使其緊貼模腔壁而獲得模腔形狀,在保持一定壓力的情況下經(jīng)冷卻定型、開模、脫模得到所需的吹塑制品。
1、連續(xù)式擠出吹塑
該工藝是:擠出→吹塑。其特點是由擠出機連續(xù)擠出管坯。其優(yōu)點是:成型設(shè)備簡單,投資少,容易操作。適宜于多種塑料的小型吹塑。這是目前國內(nèi)中、小企業(yè)普遍采用的方法。本公司制造的FT系列機中如:FT40(R)、FT70(R)、FT250(R)等都是屬于這種吹塑工藝方式的機械設(shè)備。
2、儲料式擠出吹塑
該工藝是:擠出→儲料→壓出→吹塑
這種成型工藝是將熔融塑料不斷地擠入到一個儲料缸內(nèi),待儲料缸內(nèi)的物料達到所需容量時,由壓料活塞將存儲的物料一次性壓出來,通過機頭而獲取筒狀管坯,經(jīng)合模、吹脹、冷卻定型。該工藝特點是:可用較小的機械設(shè)備來制造大型的中空容器。本公司制造的FT系列機中如:FT350、FT550、FT750、FT1500等都是屬于這種吹塑工藝的機械設(shè)備。
第二章 幾種常用吹塑材料介紹
一、聚乙烯(PE)
聚乙烯是塑料吹塑成型應(yīng)用最多的塑料之一,容器10升以下的中小型容器通常采用聯(lián)續(xù)式擠出吹塑成型,25升以上的大型容器多采用儲料式擠出吹塑成型。
聚乙烯用于吹塑成型有許多優(yōu)點,它成型加工性好,制品物理機械性能優(yōu)越而均衡,耐腐蝕性能突出,衛(wèi)生性可靠,適于包裝食品、藥品等,此外聚乙烯原料來源豐富、成本低。目前,從幾毫升的醫(yī)用小瓶到容積幾千升的大型化工容器均已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
1、聚乙烯的種類和一般特性
聚乙烯外觀為角質(zhì)狀的固體。類似高級石蠟,無臭、無味、無毒,為柔而韌的半透明材料。著火時,燃燒緩慢、滴下膠質(zhì),不發(fā)煙,火焰上端呈黃色,下端呈藍色,發(fā)出石蠟燃燒的氣味。
普通的聚乙烯按其密度大小可分為低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。LDPE熔體彈性大,吹塑成型時表現(xiàn)出良好的離模膨脹性及耐垂伸性,大量地用來制造需承受擠壓的中空容器,其美中不足之處是耐應(yīng)力開裂性能及剛性欠佳;HDPE的剛性及耐應(yīng)力開裂性能均較好,高速擠出成型性好,但透明性較LDPE要差;
一般來說,我們用擠出吹塑法成型中空制品時,應(yīng)選擇MI值較小的HDPE原料,其熔體指數(shù)值范圍應(yīng)在1(克/10分)以內(nèi),尤以0.3~0.7為宜,MI值在此范圍內(nèi)的原料屬于吹塑級,是最適宜于中空吹塑成型的原料。成型大中型吹塑制品時,為防止型坯下垂,MI值宜選得偏低一些,而小型吹塑制品則宜選得偏高一些。
2、成型溫度
HDPE和LDPE的吹塑成型溫度不同。HDPE的吹塑成型溫度一般在170~220℃;而LDPE為150~190℃。此外,吹塑制品容積、形狀不同,成型溫度亦不盡相同。小型制品采取高速吹塑成型時,以取較高的成型溫度為好;大型制品采取高速吹塑成型時,為降低垂伸效應(yīng),采取較低的成型溫度比較有利。
3、擠出溫度
提高擠出速度,有利于縮短成型周期,但速度過高時,會導(dǎo)致“鯊魚皮”和熔體波動。因此,根據(jù)成型溫度和口模間隙來設(shè)定適當(dāng)?shù)臄D出速度是相當(dāng)重要的。
4、模具溫度
適當(dāng)?shù)亟档湍>邷囟扔欣诳s短成型周期,但若溫度過低會由于截坯口溫度過低而導(dǎo)致合模時與之先接觸的型坯部分急劇冷卻,失去延伸性,從而使制品這部分壁厚加大。模具溫度還會影響制品成型收縮率。模具溫度低時,成型收縮率偏小;反之,收縮率較大。
二、聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯是應(yīng)用極廣的一類塑料,作為吹塑成型的制品,具有一定的透明性,其裝飾性(印刷、燙金等)好,阻氧性、防濕性能好,物理機械性能良好而又均衡,耐化學(xué)性能也好。
1、聚氯乙烯的主要性能
PVC樹脂為一種白色粉末,難燒,離火即滅,火焰上端呈黃色。黑煙,燃燒時塑料變軟,發(fā)出刺激性酸味,滴下膠質(zhì),膠質(zhì)能拉絲。PVC塑料是以PVC樹脂為主要成分。
PVC樹脂是由氯乙烯單體經(jīng)聚合而成,單體的聚合方法主要有懸浮法和乳液法兩種,適于中空吹塑成型的PVC樹脂屬于懸浮法樹脂。懸浮法樹脂有SG1~SG7這七種。一般來說,SG1~SG4這四種型號的樹脂是用于成型軟制品,而SG5~SG7這三種型號的樹脂適合于硬質(zhì)聚氯乙烯(HPVC)制品。例如,華王塑料制品有限公司生產(chǎn)的HPVC洗滌劑類瓶子,所用的即是上海氯堿化工股份有限公司生產(chǎn)的WS-800S型(相當(dāng)于SG6型)PVC粉狀樹脂,再加入穩(wěn)定劑、潤滑劑等助劑混合而成的。其中的800表示樹脂的平均聚和度,S表示疏松型的意思。
PVC是一種熱敏性樹脂,其粘流溫度(136℃)與分解溫度(140℃)非常接近,極易在熱作用下引起降解、交聯(lián),使性能變壞。因此,除了加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑、增塑劑外,成型時應(yīng)盡量避免長期的或多次受熱。
2、PVC吹塑成型工藝
PVC吹塑料可以是經(jīng)過擠出機(或而輥機)混煉造粒的復(fù)合物粒料,也可以是按配方計量而僅經(jīng)高速混合均勻的粉狀物料。粒料有較好的預(yù)混煉效果,使用過程中不易出現(xiàn)粉塵飛揚,保存過程中不易吸潮,一般在成型前不需要進行預(yù)干燥處理,但成本較高。粉料則需要注意物料貯存時的吸潮問題,吸潮會引起制品起泡、表面毛糙等弊病。這就必須對物料進行預(yù)干燥處理,其預(yù)干燥條件是60~80℃,干燥時間為2小時。
PVC吹塑成型前,擠出機溫度設(shè)定為150~190℃,待擠出機充分升溫后,再投料開車。擠出溫度因配方不同而不同,通常在160~190℃范圍之間,可根據(jù)擠出型坯的表面狀態(tài),制品的透明性,表面光滑、光澤度以及落體強度等進行調(diào)整。
PVC直接擠出吹塑成型,所用壓縮空氣的壓力為0.5~0.7Mpa。