中空吹塑课件

1.掌握中空吹塑模的概念和总体结构。2.掌握中空吹塑模零件名称和结构。3.掌握吹涨比与延伸比。4.了解工作原理。目的与要求：重点和难点：难点：读懂各种中空吹塑模的结构图重点：1.制品结构设计；2.吹涨比与延伸比设计；3.中空吹塑成型工艺及模具设计及制造实例。注塑吹塑成型是生产塑料瓶的两步法工艺。第一步将塑料用注塑成型法制成有底空心型坯。当塑料注人预成型模内芯杆周围的时候瓶颈和型坯便形成。在这一步，型坯进行温度状态调节。然后型坯经芯杆转移到吹塑模内，空气经芯杆导入，将型坯吹塑成模型的形状。瓶子成型完毕以后，转移到排出段。注塑吹塑成型设备如图1所示。

注塑吹塑成型的优点很多：

无下脚料，尺寸精确，瓶子制成后无需二次加工。

成品瓶子的重量精确度可控制在土0．l克。

瓶颈的形状和瓶子内外成型精度可达±0．004英寸。

瓶子重量与尺寸的可重复性适于匹配，并易于与灌装线连接。

由于有一定的双轴取向作用，可使多种不同材料的透明度与强度获得改善。

在排出段瓶子受控于一定的方向，从而可进行自动化在线装饰和灌装。

操作人员的工作量很小。

当前的成型机械，包括大型的标准生产装置，可在较高的生产速度下生产出较大的瓶子来；注射装置的完善使聚氯乙烯和含丙烯睛的树脂更易于加工；增加工段（位）的开发工作正在继续进行。

通常，医药工业和化妆品工业是16央司和更小的注塑吹塑成型塑料瓶的市场。

专门为这种工艺开发的新原料已经使注塑吹塑成型工厂进入其他市场。聚丙烯共聚物加工容易，透明度好，而且成型快，故实际上已经取代了装咳嗽感冒药和漱口剂的玻璃瓶。

其他新型树脂有注塑吹塑级聚氯乙烯均聚物和聚碳酸酯。这些结晶透明的材料已经比较容易地在垂直螺杆机上进行了加工，也在装有连续柱塞螺杆的水平螺杆机上进行了加工。

新型的流线型歧管加上改进的含丙烯腈树脂和聚氯乙烯树脂已经使多腔室操作成为现实，尽管这些树脂是热敏性的。一个8一腔室模具已成功地用于聚氯乙烯加工，数个12一腔室的模具目前已应用于含丙烯睛树脂瓶的生产。

现有数个公司正要用8一腔室模具生产聚氯乙烯瓶子，它01的材料是经过改性的，以降低其热敏性。现已明显，采用较大的机器，较高的合模压力和较大的压板面积将能经济地生产出4升以下的塑料瓶。精确的瓶颈和无下脚料这样的优点将能逐步补偿工模具的较高成本。

由于机器的发展（增加段数）和模具设计的革新，未来的开发工作将致力于树脂定向性的改善。模具设计技术的进步已能制造偏颈塑料瓶、方颈塑料瓶，可使瓶底上带精密的槽，和减少整个瓶壁的厚度，缩短制作时间。

模具设计的发展将使注塑吹塑成型逐步进入家用化学品、玩具，特别是食品容器市场。聚酯塑料瓶(PET)是当前最主要的包装容器之一，主要用于药品、碳酸饮料的包装，还可用于酒类、茶饮料、果汁、矿泉水、食用油、调味品、化妆品、农药与洗涤剂等液体的包装。作为药品包装容器，聚酯瓶具有多种优点。首先，聚酯瓶质量轻、成型容易且瓶体牢固。强度和弹性明显高于其它塑料材料，可以承受相当大的冲击力而不破损，最适合作为壁薄、质轻、强度高的药品包装瓶。PET瓶在我国上世纪80年代初问世后，便以锐不可当的势头迅速发展。短短的二十几年时间便成为全球最主要的液体及固体包装容器。在药品包装领域的应用中，在装药容积相同的情况下，PET瓶重量只相当于玻璃瓶的1／10左右；同样直径的包装瓶，PET瓶的容量是玻璃瓶的1.5倍。用PET原料可以制作透明或不透明棕色的瓶体。其次，药用PET瓶具有良好的气体阻隔性。在常用的塑料材料中，PET瓶阻隔水汽、氧气性能最为优良，可完全满足药品包装的特殊存储要求。PET具有优良的耐化学药品性能，能用于除强碱和部分有机溶剂外的所有物品的包装。第三，PET树脂的回收利用率高于其它塑料，作为废弃物燃烧处理时，由于它的燃烧热卡值低而易燃，而且不产生有害气体。第四，用PET制造的食品包装符合食品卫生要求，因为PET树脂不仅是一种无害树脂，而且还是一种没有任何添加剂的纯粹树脂，通过了包括美国、欧洲和日本在内的相当严格的食品卫生法的检验，被认为是一种合格并安全的药品和食品包装材料。这些优点使聚酯瓶成为塑料中的佼佼者。目前，全世界聚酯产量正以两位数的速率增长。以聚酯为主要原料制成的药用塑料瓶无论从外观、光泽，还是理化性能和质量保证方面都是目前最理想的包装产品之一。

2、聚酯材料的去湿与干燥

由于加工聚酯时，其中所含的水分会在水解过程中与聚酯熔体发生化学反应而快速消耗，即水分在制品中产生气泡。水解会降低聚酯熔体的特性粘度，也影响制品的机械强度与性能，而聚酯原材料是吸湿性聚合物，故加工前应经严格干燥，使其剩余湿气含量小于0.005％。聚酯原料要采用去湿干燥系统来干燥。由于干燥装置提供的干燥热空气从料斗底部进入原料中，吸收原料所含的湿气后返回干燥装置。为延长干燥装置中去湿床的寿命，保持其效率，要使出自料斗的湿空气经过后冷却装置(可采用循环水冷却)，使空气温度低于65℃。要对后冷却装置进行恒温控制，以防止温度过高的空气进入去湿床。经冷却的空气通过过滤器，以除去空气中的微粒。空气由去湿床除去湿气，最后经过加热器加热后再次返回干燥料斗。于燥器干燥原料的条件：干燥温度为140℃～180℃，空气露点为－40℃，空气量为0.06立方米／min(kg.h)。干燥时间为4h。掌握好以上条件应注意：(1)当空气量取值高于0.06立方米／min(kg.h)时可拓宽操作范围，降低干燥温度，能耗会过高。(2)保证干燥露点尽可能低是很重要的，但露点低至－10℃时也不会有问题；但应严格监测空气露点，发现过高时，应及时降低。(3)干燥温度是一个关键的参数，可通过在多种温度下干燥并测量型坯的特性粘度来确定最佳的干燥温度，一般为150℃～163℃。停机时，干燥温度应降至120℃左右。(4)干燥时间加长会降低聚酯原料的特性粘度，合理掌握干燥温度成为关键参数，温度小幅提高就会导致聚酯的特性粘度有较大的降低，因此干燥时间应尽可能短些，以拓宽操作范围。在干燥过程中，由于聚酯的干燥温度高，设备的料斗应具有良好的隔热性能并采用玻璃纤维作隔热层，应避免干燥的聚酯原料与外界空气的接触，因为聚酯原料会快速地吸收空气中的湿气。例如，完全干燥的聚酯原料与相对湿度为35％～40％的空气接触12min后，含湿量即达到0.005％。药用聚酯瓶的成型方法

聚酯瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑两种工艺。拉伸吹塑又有一步法与两步法之分。在一步法成型中，型坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取出均在一台机器上依次完成。两步法则采用挤出或注射成型型坯，并使型坯冷却至室温，成为半成品，然后将型坯再加热并在拉伸吹塑机中成为瓶体。即型坯的成型、拉伸与吹塑分别在两台机器上完成。一步法注射吹塑PET瓶，注吹设备中需要有两副模具，即注塑型坯模和吹塑模具。而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒构成，其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能否成型的关键。因此，需要将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。

1、PET瓶高度与其颈部螺纹直径的比值可确定型坯与芯棒的长径比(L／D)

芯棒长径比一般取值原则是不超过10：1。这是因为在型坯模具中芯棒为悬臂梁，且在充模时受高注射压力的作用。长径比选值较大时，其芯棒弯曲较大，容易造成型坯、壁厚分布不均匀。但是，通过程序来控制熔体的充模速度或在充模过程中用滑动顶针暂时固定芯棒头端以使芯棒对中，此时芯棒的长径比可取大值。型坯高度是参考瓶体的高度乘以高度系数所得，一般为瓶体高度的92％～95％。为保证瓶体有好的透明度，熔体充入型坯模后，要快速将温度降至145℃以下，但要比聚酯材料的玻璃化温度(82℃)高些，且越接近玻璃化温度，吹塑瓶的透明度就越高。型坯模具冷却水温低至10℃～35℃，为了快速冷却型坯，还要采取液体或气体对芯棒连续进行内冷却，其中冷气可使芯棒有更一致的温度分布，其空气压力一般在1MPa左右。

2、型坯注射时的熔体温度

熔体温度是PET型坯成型要注意的重要参数之一。从设备方面考虑，螺杆设计对PET熔融、混合均匀与熔体温度有较大影响。PET注射要采用低剪切、低压缩比(约2／1)的螺杆，进料段取得长些，过渡段与计量段取得短些。设备的机筒温度对熔体温度影响较大，提高机筒温度会降低PET熔体的特性粘度。机筒温度对型坯透明度有明显影响，提高机筒温度可改善型坯的透明度。例如当机筒温度为280℃时，对应的熔体温度为290℃，可保证型坯有最佳的透明度。而机筒温度进一步提高并不能改善透明度。机筒温度较低时，适当提高螺杆转速以霹浇口温度，可小量地改善型坯的透明度。但由于熔体通过热流道系统的时间较短，其温度对型坯透明度改善的程度较小。提高注射压力，即注射速率时，熔体通过喷嘴时会产生较高的剪切热，明显提高熔体温度，使机筒温度较低时就可成型透明型坯。保压压力较高时，会提高型坯模具内熔体冷却时的结晶速率，降低型坯的透明度，尤其是在机筒温度较低时。在实际生产过程中，对某一给定的聚酯树脂与成型设备，可以这样来确定合适的熔体温度：先逐渐降低温度，至型坯开始出现雾状，然后提高温度，刚好达到成型透明型坯的温度，成为合适的熔体温度。

3、注塑型坯与瓶体吹胀比的取值

注射吹塑小容积的聚酯瓶时，在工艺成型过程中，型坯主要发生轴向拉伸。轴向拉伸越小，吹胀比(指瓶体直径与型坯直径之比)越大，瓶壁厚分布不均匀的可能性也越大，易造成瓶肩与瓶身或瓶身与瓶底过渡区域的曲线部位壁厚不均匀。小容量瓶体吹胀比一般取1.5～1.8之间。对横截面为椭圆形的瓶体，若其椭圆比即椭圆长短轴的长度之比小于1.5：1时，可采用横截面为圆形的型坯成型。椭圆比不超过2：1时，可采用横截面为圆形的芯棒与椭圆形的型坯成型。椭圆比大于2：1时，一般要求芯棒与型坯模腔均设计成椭圆形。椭圆比增加，型坯模具的设计难度与制造成本均提高，一般不应超过3：1。4、注塑型坯口部及颈部尺寸

型坯口部直径及螺纹尺寸应与瓶口尺寸螺纹相统一，并能与瓶盖的螺纹尺寸相匹配。因目前对此无统一的国家标准，故根据瓶体盛装物来决定瓶口部的尺寸。确定型坯颈部尺寸与吹塑模具型腔尺寸时，还应考虑瓶体成型后的收缩，PET瓶在型坯内的吹胀气压为1.2MPa，采用5～10℃的冷却水冷却吹塑模具，使型坯吹胀后得以快速冷却。

5、瓶体注吹成型芯棒的功能

注射吹塑成型使用的芯棒的功能主要有五个方面：(1)确定成型型坯的形状与瓶体颈部的内径(2)在机械转位过程中带走型坯或瓶体；(3)芯棒内设置有气道与空气出入口，输送压缩空气以吹胀型坯；(4)芯棒内部可通循环液体或空气，以调节型坯温度；(5)芯棒尾部处靠近配合面开设深0.10毫米的凹槽，使型坯端部楔入槽内，避免从型坯成型工位转至吹塑工位的过程中，型坯因其弹性收缩导致颈部螺纹错位。凹槽起到密封作用，减少吹胀过程中压缩空气的泄漏7、芯棒底部与型坯底部之间距离尺寸的确定

该距离尺寸即为型坯底部厚度，它的尺寸取值合理与否，直接影响瓶底部的厚度是否符合要求。一般的计算方法为：型坯底部的厚度(B)等于瓶底的最小厚度(T)加上0.1倍的瓶重量。芯棒体选用的材料为合金工具钢，硬度为HRC52-54，比模具颈圈的硬度稍低。与熔体接触的芯棒表面要沿熔体流动方向抛光，并镀硬铬，以易于熔体充模和型坯的脱模。在PET瓶的吹塑与脱模工位，气体继续在芯棒内环流，保证芯棒有较一致的温度分布。芯棒各段的温度取值为：头部(对应型坯颈部)取45℃～55℃，中部(对应型坯体)取40℃～50℃，尾部取23℃～35℃。在型坯注射工位，因熔体温度高，芯棒温度处于上述范围的上限，芯棒转至脱模工位时的温度因内冷而降至下限。在脱模工位顶出瓶体后，从外部对芯棒头部进行风冷，以降低芯棒的温度。

8、PET瓶注射吹塑工艺参数取值

PET瓶在注射吹塑时要控制好熔体温度，使其处于275℃～285℃范围内，比多数注射吹塑级聚合物的温度高约50℃。热流道系统要采用流线型、对称式设计，避免死角。喷嘴用锁闭式结构，外表面要加热。为保证型坯有高的透明性，熔体充入型坯模具后要快速冷却至145℃以下，但要比其玻璃化温度(82℃)高些，且越接近玻璃化温度，吹塑瓶的透明度就越高，可拓宽加工范围。型坯模具冷却水温要低至10℃～35℃，以快速冷却型坯。还要采用液体或气体对芯棒连续进行内冷却。其中气冷可使芯棒轴向有更一致的温度分布，同时还不会出现泄漏问题。芯棒内冷气压一般为1MPa。最好采用液体，气体组合冷却方式，PET型坯的吹胀气压约为1.2MPa。采用的冷却水温度为5℃～10℃。以冷却吹塑模具，也使型坯吹胀后得到快速冷却。1.1挤吹中空成型

目前我国以该种方法为主.熔融型坯是用挤出机挤出.其优点是设备和模具简单,缺点是

型坯壁厚不易均匀,从而引起塑件壁厚差异.

1.2洼吹中空成型

利用注射模制成型坯,然后把热型坯移入中空吹塑模进行吹塑成型.其优点是壁厚均匀无

扉边,不需后加工.由于坯料有底,因此制件底都无拼合鹱,强度好生产效率也高.但设备与模

具价格较贵.多用于小而精度高的制件且大批量生产.

1.3注延中空成型

这种方法是在注吹的基础上,增加了将型坯延伸的工序.该方法和双向拉伸膜的原理相

同.可使分子双轴取向,塑件透明度提高,强度增加.尤其是可以利用这种方法使聚丙烯取代

聚氯乙烯透明制品.多用于高精度高强度高透明度的制品.

1.4多层吹塑中空成型

该方法有共挤吹塑法和多段注吹法.现在实用还是共挤吹塑法.其原理是挤出机头挤出

多层型坯,供中空吹塑.多层化的目的,无非是改善容器性能:降1低渗透性(加入聚偏氯乙烯层

PVDC),遮光(黑色层),绝热层(发泡层),降低可燃性(充填层)花色装饰(着色装饰层)等.

I.5片成吹塑中空成型

将压延,挤出成型的片材再加热,使之软化放入型腔,闭模后在片材中间吹入压缩空气,定

型后取出制品.本方法进一步发展即是目前的吸塑成型.

2据中空塑件特点对塑件设计的具体要求

塑件主要根据使用要求设计,由于塑料有其特殊物理机械性能,因此在塑件设计时必须充

分发挥其性能上的优点,避免和补偿其缺点,在满足要求的前提下,塑件设计应尽可能简化模

具结构,符合成型工艺要求.

a.塑件设计尽量壁厚均匀,无过薄过

厚的部分.外径设计应考虑吹胀比(图1

中口/一口|)口|一2.I～4.1,多取风一2:

I.这样可缩小机头尺寸.

b.塑件长度也应考虑延伸比(图1

中Sz=c/b),风越大塑件强度越高,但也

要结合保证塑件的实用剐度和实用壁厚,

因此延伸比取风B一一4～6较合适.

瓶盖与瓶口部分应采用螺纹结合,

也有采用凸缘或凸环结合的如图2,一般

采用梯形螺纹,不选用细牙螺纹,为了使合

模面上的扉边不致影响螺纹旋合,螺纹可

设计成断续状.

d.塑件悄壁与底部的交接部分,一般不允

许设计成尖角,二界面角采用圆弧过渡,三界

面角可用球面过渡.一0.3X)只有造型装

怖部分可采甩尖角.

e-塑件支承面,特别注意要减步结合缝与

支承面的重合部分.因切口的存在将影响塑件

放置的平稳性.同时也要增加底部刚度.

f.塑件的外表面,在无特殊的要求时,应

做粗糙的外表面.尖似磨沙玻璃,或做成绒面,

木纹面,皮革面等.

3模具的结构与组成

中空吹塑模具一般具有两种结构形式:

3.1手动铰链式模具

该种结构形式与玻璃吹塑模相同.模腔由两个半模形成,在它的一侧装有铰链,另一侧装

有开模手柄和闭模销子.(如图3).这种结构一般用于小量生产或试制,成批的生产不采用,且

多用于小尺寸的中空塑件.

1——铰链

2——型腔

3——锁紧零件

d——手柄

3.2平行移动式模具

该种结构由两半个相同模腔构成,通过合模机使之闭合.模具(如图4)的安装采用直接安

装法为好,即在模具上做出螺纹孔,用螺钉穿过合模机安装板直接紧固.目前生产几乎都采用

该种结构形式.

图4平行移动式模具图圉5中空模具组成图

3.3中空模具的组成

动模部分1,定模部分2,导向部分3,切口部分有上切口6,下切口4,冷却部分5,余料槽

部分有上余料槽7,下余料槽8.'

4模具用材料

中空吹塑模用材料有:铸铁,钢,铝,镀铜,锌等.铸铁用于手动铰链模及小批量生产中,大批量生产中一般不用.因它传热慢,刚性低,不适批量生产.铝1II棋有重量轻传热侠岛加工

等优点,巳广泛应用.由于其硬度低,耐久性差,故在必要部分采用铜质嵌件.伺材适用于大批

量生产,一般采用碳紊结构钢.在要求较严时采用合金结构锕,目前采用较少皱橱强度低,传

热快,耐磨.适于大批量生产,但成本高.一般用于冷却系统.锌基台金易于婚造成型传热快,

适于太型精细模具.

表1中空吹塑模用材性能特点

5模具的整体结构

5,l组合式结构

模具整体由口板l,腹板2,底板组成.(连l,2部分的底板)口板,底板用铜材制造,腹板

用铝合金或其它材料a三部分用销,螺钉紧固.两半模定位由装在腹板上导柱3保证.冷却水

遭在腹板上做出.每对板接触面应减小,即在其左右后三面适当去掉一部分.6型坯下垂与膨胀比

型坯挤出后,仍处于熔融状态,其自身重量会造成型坯下垂伸长,这榉会造威望件壁厚不

均甲,l在能的参件下要棼制通常用加炔挤出速度,减少型坯在空间停留1吲伺筹方法解

决型坯自机头挤出后,因压力消除而膨胀,其膨胀计算方法可控下面经验公式.

D—广r

-—T膨胀比.肚一型坯离日模后实际直径.,r

—Bl—

头的口模缝隙d——机头I:l模直径.

在生产中,型坯离模膨胀现象,通过升高料温,降低挤出速度选合适的机头口模定型部

分加长等办法解决.

7吹胀比与机头的口模缝隙

吹胀比要选择适当,吹胀比过大容易造成壁厚不均.可按下面的经验公式求得::

——吮畦比.D——塑件外径.而——型坯外径.

出口缝隙是设计机头的主要参数,它直接影响塑件质量,其计算方法按下面经验公式求得:

s一踟

s——机头出口缝隙宽度.

——塑件壁厚.

6——吹胀比,取2～4.

n——修正系数,一般取1～1.5.粘度大的塑料取偏小值.

8模具设计要点

8.1模口

嗥塑中空容器时,模口部分即是吹管部分.在吹塑时,因它是戚型塑件口部,故要保证尺寸

也要保证切断余料.(如图8).

图8(锥形口模口)(球形模口)

8-2夹坯口(剪口)与余料枉

吹塑成型过程中,模具闭合的同时应将多余的料切断,所以模具上下部位木栌醒肱?口,它不仅起切断余料的作用,同时它还起着吹胀之前在模内夹持封闭型坯作用

8-2:l夹坯口的形式有下列五种:图9走坯口形式图

在0中,b值称为刃口平面接合宽度,a称刃口倾斜角.a图为通用式函可减少残飞

边,其中的b值应按推荐值少0-2mm,c的尺寸为0.8～1.2mm.c图可避免分型面上底部减

薄一d图为二道夹坯口,可防型坯塌落又便余料清除.e图可增加切口部位的强度

.

8.22剪口尺寸

对不同材料应选不同数值.下表2为推荐数值表.

表2剪口尺寸

8.2.3剪口部位

底部剪口位置,如图10上部剪口位置,如图II.剪口部分舶制造是关键部位

,剪口接合

面的光洁度要高.热处理后,经磨削和研磨加工,在大量生产中应镀硬铬抛光

.

一÷=o.s×÷

图10底部剪口部位图图I1上部剪口部位图

8-2.4余料槽

由剪口切断的余料留在余料槽中,它将影响模具的闭合

.余料槽的大小应根据型坯央持后

余料的宽度和厚度来确定,以模具台严密为准.8.3收缩宰.

容器类的制件一般要求不严格,成型收缩率影响不大,但对有刻度的部分或螺纹处,收缩

率就有相当的影响,体积越大影响也越显著.各种塑料的吹塑成型收缩率见表3.

表3各种塑料的吹塑成型收缩率

8.4中空赶塑模具的领模力

楼具的合模装置应具有足够的锁模力,使两半模紧密闭合.特别采用气掖韵更应注意.通

常锁模力应大于型坯吹胀时的膨胀力20~30.锁模力的经验公式如下:

P≥P-F(1.2～1.3)

式中:P——锁模力.P吹胀力,取3～5k~/cm.

F——塑件在分型面上投影面积.cm.8.5模具的冷却

模具的冷却直接影响生产率和产品质量.模具温度应尽量控制均匀,通常控制在2O～50.

C左右.常用冷却水道种类如下t

8.5.1循环水道

该种方式以钻孔组成循环为增加冷却效

果,永孔内可放入隔板.

乱5.2铸造水道

在模板背面铸各种冷环流管道.从左上流

入右下方排出.

8.5.3喷淋冷却方法

在模背面预先做成冷却水