吹塑成型技術--製品.模具.工藝 內容簡介
所有吹塑製品都是通過把壓縮空氣吹到型坯的內部，使型坯脹大到充滿模具內表面的方法成型的。因而，模具確定了製品的外表面尺寸。製品的吹脹比是完成的製品直徑與型坯的直徑之比。如果型坯被吹成圓柱形，這樣定義吹脹比是正確的。當形狀不規則時，其吹脹比是以這些不規則形狀的斷面去確定這些區域的附加吹脹比。換句話說，與總吹脹比相比，形狀不規則的區域有其獨立的吹脹比區域。在保證產品質量、提供最佳產品價值的同時，包裝工業同其他工業一樣也必須爭取提高生產效率。
在不損失市場需要的情況下，減少包裝成本的一個有效途徑是使用吹塑成型加工方法生產包裝容器，因為樹脂用量是成本中最重要的因素。這樣，減少容器材料的質量就減少了成本。為了滿足包裝需要而又能達到製造中的效率，要綜合考慮容器質量和加工機器的生產效率。為了生產一個具有功能性的低成本、高效率的製品，要充分考慮到設計、美學、消費者的運輸、加工過程和容器性能等各方面的因素。
此軟體也能顯示面積／拉長比的分布，即型坯拉長的面積與它原來表面之比是多少。轉角處的面積比製品其他部分的面積明顯拉長多些，這個拉伸數據能從圖上顯示返回到原來的型坯上【圖6．2(c)】，圖中很精確地顯示了怎樣改進1．52mm厚的型坯設計，以便達到最佳均勻的壁厚。拉伸數據能從圖顯示返回到面積／拉伸比上，即允許型坯在選定的面積上由程式設計得更厚些。例如：如果製品特性要求轉角處厚些，程式化設計將把型坯被吹到轉角處的面積設計得厚一些，而不是整個型坯都厚。雖然此程式不包括這種情況的分析，但藉助於前面圖形面積／拉伸數據，可改善型坯下垂變薄的設計，並能在節約材料和製品質量兩者之間保持最佳的平衡。
吹塑模具可以由一些模件和各種嵌件組成，但是通常是由兩個半模組成。合模時，這兩個半模中有一個或兩個為吹塑一個或多個型坯的型腔。對於瓶類容器，兩個半模形狀相似。而對於工業製品來說，其形狀可能複雜些，甚至可能有一些滑塊和嵌件。通常沒有凹凸模之分，但夾壁容器的模具例外。
截坯口一般在瓶子兩個半模的兩端設定，進氣桿能起到附加成型的作用並可以成型瓶頸的內表面。兩個半模模具都必須設內冷卻水道，裝在兩個半模模具兩面模板上的導柱和導向套要保證準確地對準型腔使模具閉合。兩個半模模具上精確的導向裝置減少了裝配時間。圖10．1顯示了小瓶吹塑模具的兩個半模。圖10．2顯示了冷卻水道的位置。
在一些吹塑過程中，實現模具閉合需兩步動作。第一步是快速地用低壓使模具有6．2～13mm開距。。然後是慢速地用高壓保護模具免於撞壞和補強截坯口接合縫，如圖10．9所示。
模具不需要垂直定位，它們隨著型坯可以偶爾傾斜，這將有利於樹脂的不均勻分布。例如，對一些不規則製品、帶手柄的大壺吹塑，適當的傾任意可以節省型坯的長度。
12．2聚合物
聚合物或樹脂(從樹和植物中天然產生的產品)是通過被叫做聚合的化學過程得到的。這裡是指將一種或多種簡單的分子合併成更大、更複雜的大分子。最重要的是能將這些分子或分子鏈有選擇地進行生產，使它們成為具有各種硬度、強度、顏色、耐候性或其他性能的聚合物或塑膠材料，以滿足各個領域套用的需要。如前所述，單體在聚合物分子鏈上是基本的重複單元，它含有最終塑膠的元素。單體的正常狀態是氣體或液體，在合適的條件下單體本身或與其他單體化學地結合成所需要的聚合物。
12．2．1均聚物、共聚物和三元共聚物
全部由一種單體組成的聚合物叫均聚物，聚乙烯和聚丙烯是兩種常用的均聚物。從聚乙烯和聚丙烯單體中，人們發現了一種能容易地混合乙烯和丙烯的方法，從而得到了一系列完全不同的聚合物，這種由兩種單體組成的聚合物通稱為共聚物。它的性質不同於其中的任何一種均聚物，這個重要的合成方法，開闢了為所需聚合物的一條重要聚合途徑。另一個例子是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯這樣的單體，這三種不同的單體結合在一起，形成了三元共聚物，從而產生了三種類型的共聚物和二種更複雜結構的共聚物。例如後文提及的ABS塑膠和丁腈橡膠，這兩種材料都是今天廣泛使用的三元共聚物。
12．2．2熱塑性塑膠和熱固性塑膠
如前所述，聚合物可根據物理特性分成兩大類：熱塑性塑膠和熱固性塑膠。熱塑性塑膠可軟化、熔融並且可在熱和壓力作用下反覆成型，它允許把產品粉碎重新使用並能反覆成型許多次。熱固性塑膠在成型過程中會發生化學交聯，形成網狀的體型結構，這種結構的聚合物在高溫下將出現分解。此種材料有很好的耐高溫性能，可用來做炊具上的零件和手柄、汽車發動機零件、安裝電子元件的線路板及在飛機上使用的零部件等。
12．2．3無定形態和結晶態
按照形態可將熱塑性塑膠分成兩類：無定形態和結晶形態聚合物。在無定形聚合物中，分子以無序狀態存在，這些長鏈相互纏繞，可形成玻璃態物質。一般來講，無定形樹脂冷卻時收縮率很小，加工無定形塑膠一般較容易，因為熔融溫度範圍寬，有利於減少製品中的模塑應力。由這些樹脂製成的製品呈剛性，有從低到中等的衝擊強度(如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯)或有極好的衝擊強度和透明性(如聚碳酸酯)。
在結晶聚合物中，分子按特定方向作有序排列，聚合物分子鏈也基本進行有序的排列。結晶型聚合物通常較韌、較軟，冷卻時有很大的收縮率。這些材料的熔融範圍通常很窄，典型的結晶型樹脂是聚乙烯和尼龍，而根據聚丙烯立體異構體形狀可顯示出它的結晶和無定形形態。
12．5塑膠材料著色
一般來講，熱塑性塑膠能在很寬的顏色範圍內模塑。顏色可由經過預染色的基料提供著色或在材料塑化前加入固體或液體色母料著色。
色母料是高濃度的顏料在載體樹脂里能高度分散的材料。色母料供應商根據所需的顏色採用摻混的方法製作，然後按濃縮配方配製，顏料在載體樹脂里占20％一60％。添加劑例如抗氧
劑、穩定劑、防粘劑等可同時共混合。建議按需要把一定濃度的色母料與基本樹脂混合，從而得到所需的顏色。這裡有一個下限比例，例如如果454kg樹脂里混合454g色母料，下限比例是100：1。一般來講，比例越低【(25：1)―(30：1)】所需顏料的準確性越高。其他因素如螺桿長徑比和螺桿轉數，也可根據配料百分比進行適當調整。原因是配料要用螺桿混合，這樣樹脂在擠出機里的時間較短。載體樹脂最好是和生產的樹脂有良好的相容性，載體樹脂的熔體流動性一定要高些以便能很好混合顏料並均勻地擠出樹脂。
色母料重要的質量檢測是配色，成型製品與顏色片或標準色片比較時色調必須一致。精確測定配色所用的光源是重要的，紫外線、螢光和太陽光是常用的光源。顏色只能在一種光源下配出，這就是人們熟悉的條件配色。色母料是熱敏性的塑膠時需適當地減少滯留時間。一般來講，紅色熱穩定性最好，而黃色和橙色熱穩定性中等。顏色愈深需要的加工溫度愈低，吸濕性樹脂的色母料必須在於燥前混合。
12．6回用料
擠出吹塑成型一般會產生一定量的飛邊，在一些製品上，飛邊能達到總製品質量的100％，經濟的作法是將飛邊作為回用料回收利用。對使用的回用料必須保持乾淨，雜質會損傷製品表面狀態並降低製品或樹脂的性能。雜質也能掛在機頭上引起其他的問題，所以所有的材料和所有材料處理設備(粉碎機、存料箱、加料器)都要保持乾淨。在特定的製品里使用一定量的回用料是由幾個因素確定的，對於不同的使用性能見圖12．5(a)～(g)。
12．6．1回用料用量
必須通過多次物理性能測試來確定最大或最佳的最終產品所需回用料的用量。反覆加工的原料可導致材料物理性能變差。
12．6．2加工特性
對於一些材料，回用料加到50％左右能影響懸掛強度和離模膨脹，型坯寬度一致性較差就是由這些問題引起的。
12．6．3物理性能
在加人大量回用料時，某些樹脂將失去一些重要的物理特性，大多數的樹脂供應商推薦回用料不能多於3次加熱，必須承受衝擊和重複壓力的製品應精確地控制回用料量。對共擠出製品，回用料應使用在中間層中。減少飛邊的辦法是使模具與機頭間的距離儘可能的近些，並使用合適尺寸的機頭。高細度的粉末狀或細粒回用料需要加料段溫度減少5．5～11．1℃，這有助於防止塑膠過早熔融。回用料含量能改變加入的色母料用量及加工機械對特殊顏色色母料的加工能力，這是因為許多顏色是熱敏性的材料及在反覆加工後退色。回用料不同於純粒料，因為重新造的粒子形狀不規則，有像橡膠狀的材料容易粘附在一起的感覺。
12．7使用過的和工業上重複使用的材料
高密度聚乙烯的回用料和純料在成型加工過程中考慮的因素多數是相同的。由於多數其他材料不能用於吹塑成型，使人們想找到合適的使用回用料的場合。各種級別的高密度聚乙烯是最大量使用的塑膠材料，使用回用料主要考慮的問題是碎片或薄片比粒料滑動困難，這種情況引起的問題是在擠出機的加料處導致架橋，大量的細小薄片增加了這種情況的發生。為了防止這種問題發生的可能性，確定細小粒子的用量是很重要的。在給定的套用條件下，最適合的回用料和純料的比例集中在制品長期或短期使用的性能要求上。將高密度聚乙烯樣條暴露在加速或室外紫外線照射下來證實材料的長期韌性並與材料的最初值相比，這樣就能保證選擇的材料比例能滿足製品長期和短期的性能要求，相同的試驗方法也適用於其他塑膠品種的回用料。當回用料正常地在純料中套用時，通常是將純料和回用料混在一起來確定混料的百分比以便適應加工的技術要求。高密度聚乙烯的加料熔料流和其他塑膠有不同的特性，例如用來生產牛奶瓶的高密度聚乙烯其熔體指數較低。另一個例子是像裝洗滌劑的?昆合色瓶子，熔體指數是5，通用瓶子也是5左右。這種熔體指數的塑膠對吹塑製品適用，但對注塑模塑不行，注射時需要有良好的流動性(熔體指數在20～30之間)。薄膜(垃圾袋、墊板包裝等)雖然也不能用注塑法成型，但套用於擠出或吹塑薄膜是良好的。為了了解給定的回用料的流動特性必須做實驗，這樣能確保用適當的回用料生產出合格的製品。
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吹塑成型技術--製品.模具.工藝 本書目錄
第1章吹塑成型基礎第2章吹塑成型設計加工及組織結構
第3章吹塑成型製品設計
第4章吹瓶設計
第5章工業製品與結構製品設計
第6章計算機輔助設計與工程分析
第7章吹塑成型製品裝飾
第8章吹塑成型加工過程
第9章吹塑成型工藝的新套用
第10章吹塑模具
第11章模具製造中的計算機輔助設計與加工工程
第12章聚合物和塑膠材料
第13章成本估算
全書其他參考文獻
