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第9章中空吹塑容器.ppt

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中空 容器
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第9章 中空吹塑容器,9.1 中空吹塑容器的类型及制造中空吹塑容器是指利用吹塑成型工艺生产的小口瓶、罐、桶类容器。第三大成型方法中空吹塑容器的制造过程为:先利用挤塑机或吹塑机制成半熔融状态的管状坯料;然后将坯料放入成型模具中,合模后向管中吹气以使之膨胀并与模壁贴合;冷却后开模取出制品并进行相应的整理。,吹塑成型的分类:按管坯的成型工艺不同:挤出吹塑、注射吹塑。按吹塑拉伸情况不同:普通吹塑、拉伸吹塑。按产品器壁的组成:单层吹塑、多层吹塑。吹塑工艺可常用的为挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑 3 种。,9.1.1 挤出吹塑9.1.1.1 挤出吹塑工艺 挤出吹塑成型:先通过挤出机(图3-39)将塑料熔融并成型型坯,然后闭合模具(图3-40)夹住管坯,并将吹塑头插入管坯一端,管坯另一端被切断,再通入压缩空气吹胀管坯,成型制品,通过冷却吹塑制品,最后启模取出制品,切断尾料(图3-41)。,挤出机类似于注塑机,只是将原来的注射口改成了挤出口。一般情况下,挤出口由一个实心的圆柱与一个空心的圆环构成,熔融的塑料从两者之间的空隙可挤出,呈空心管状,作为管坯。而吹塑机则是一种结构相对简单的机械,它主要由模架及开模机构、高压吹气机构构成。,挤出机所挤出的管坯如下图所示。管坯的壁厚所呈现的不均匀是基于制成品外形的变化。,挤出吹塑的特点优点 适合多种材料;生产效率高;管坯温度均匀,制品破裂减少;适合生产大型容器;壁厚可连续控制。缺点 挤出机的螺杆和机头对制品质量的影响较大;制品的重量受加工因素影响大;制品有飞边,必须进行修整。,根据型坯成型方法,挤出吹塑可分为连续式、间歇式两种。1. 连续式挤出吹塑连续式吹塑机上装置着多个工位,每个工位上均安装着一个模具。在生产过程中,当一个工位正在合模时,另一个工位开始了吹塑,第三、四个工位却在冷却定型,第五个工位开始开模,而第六个工位已为下一次吹制作好了准备。连续式挤出吹塑生产效率高,适合大批量生产。但其缺点是设备投资大,需要多个模具。,特点:提高了管坯切断面各处的温度均匀性,避免了不连续挤出熔体停留时间长而引起降解。 成型设备简单、投资少,容易操作。 适合于热敏塑料(PVC、PVDC)和非热敏塑料(PE、PP)的成型。,2. 间歇式挤出吹塑仅需一个模具,当一个制品完全定型并被取出后,再开始下一个制品的制造。间歇式吹塑机结构简单,造价低廉,适合小批量生产,生产成本低。其缺点是生产效率低下,操作人员劳动强度大。不适于PVC等热敏性塑料的吹塑成型。,9.1.1.2 挤出吹塑的工艺条件及其控制(不做要求),9.1.1.3 共挤出吹塑成型 又称为多层复合吹塑成型。 多层共挤出机头(挤出口)将多种塑料材料同时挤出,提出后立即吹塑成型,从而使得还处于熔融状态的材料复合在一起并形成容器的一种工艺。 图3-48为五层瓶结构,9.1.2 注射吹塑容器先利用注射机成型制品管坯,然后利用吹塑方法对管坯进行吹塑。 自动化程度高、生产效率高,制品壁厚均匀,制品(口部)尺寸精度高,废料少。必须使用两副模具(型坯模具、制品模具),模具和附机结构复杂,加工精度要求高,操作技术要求高,适合大批量、尺寸精度高的制品的生产。注射吹塑机由注射机和注射吹塑模具(包括管坯注射模具和吹塑模具)构成。,1. 注射吹塑工艺两个阶段:第一阶段:由注射机将熔体注入带吹气芯管的管坯模具成型管坯,启模,管坯带着管芯转到吹塑模具中。第二阶段:闭合吹塑模具,压缩空气通入芯管吹胀管坯成型制品,冷却定型,启模取出制品。当管坯转到吹塑模具时,下一管坯成型即开始。(参见教材 p.158 图 3-50、51),注射成型管坯与挤出成型管坯不同之处:注射成型管坯是包裹在芯管上的封闭管坯,吹塑制品颈部在管坯上预成型。 2. 注射吹塑机二工位:一工位完成注射成型管坯,另一工位完成吹塑、冷却定型、启模取出制品。如图3-52。三工位:增加利用脱件板顶脱制品,在完成吹塑成型后,启模,制品随芯管转到第三工位,自动顶脱制品。图3-53。四工位:增加辅助工位,可进行管坯吹胀前的温度调节、管坯表面处理、制品表面处理、表面印刷(贴商标、烫印)、对芯棒安全检查。图3-54,3. 注射吹塑的特点优点:(1)吹塑制品不需修整。(2)尺寸精度高。(3)重量偏差小。(4)吹塑周期易控制。(5)生产效率高。缺点:(1)适合吹塑小型中空容器,体积不超过2L。(2)适合吹塑形状简单的容器,圆柱、椭圆形塑料瓶。(3)不能吹塑成型带把手的容器。(4)模具制造要求高。,注射吹塑主要制造包装用塑料瓶,如药瓶、化妆瓶、饮料瓶。塑料品种:PE、PP、PS、PC、PVC、PET。注射成型与吹塑成型特点比较,见P160表3-20。,9.1.3 拉伸吹塑又称双轴取向吹塑,是在聚合物高弹态下通过机械方法轴向拉伸型坯(管坯),用压缩空气颈向吹胀(拉伸取向)型坯以成型塑料容器的方法。拉伸吹塑制品内的聚合物分子链沿着轴向和径向两个方向取向排列,提高制品的抗冲击强度、透明度、抗蠕变性、阻隔性。制品容量为0.2~20L,圆形、椭圆形、矩形,小口、广口容器,饮料瓶、食品、药品、化妆品。材料:PET、PC、PVC、PP。,按型坯的成型方法,有挤出拉伸吹塑、注射拉伸吹塑。拉伸吹塑有一步法、二步法。一步法:型坯的成型、冷却、加热、拉伸、吹塑、制品取出均在一台机器上一次完成。两步法:采用挤出或注射法成型型坯,冷却至室温,成为半成品,然后将型坯送入再加热拉伸吹塑机中,成型为容器。型坯的成型及其拉伸与吹塑分别在两台机器上进行。,目前使用的拉伸成型方法4种:(1)一步挤出拉伸吹塑法,加工PVC;(2)一步注射拉伸吹塑法,加工PET;(3)两步挤出拉伸吹塑法,加工PVC、PP。(4)两步注射拉伸吹塑法,加工PET。,9.1.3.1 拉伸吹塑工艺挤出拉伸吹塑简称挤-拉-吹,是采用挤出法成型管状型坯,再进行双向拉伸吹塑。(1)一步法挤出拉伸吹塑工艺。1)型坯的挤出。2)型坯预吹胀。3)拉伸吹塑。(参见教材 p.162 图 3-55)。,(2)两步法挤出拉伸吹塑工艺。采用挤出成型的管材作为型坯,又称冷管拉伸吹塑。 图3-56冷管拉伸吹塑制品的底部是管子在加热温度低于其塑料的熔融温度下封接的,故制品底部强度较低。,2. 注射拉伸吹塑 简称注-拉-吹,通过注射法将树脂制成有底型坯后,将型坯进行调温处理,使其达到理想的拉伸温度,经内部(拉伸芯模)或外部(拉伸夹具)机械力的作用,进行纵向(轴向)拉伸,同时或稍后将压缩空气吹胀进行径向拉伸,最后冷却脱模取出制品。工艺流程:见图3-57,特点:轴向与径向具有相同的拉伸比,可 提高容器的力学性能、阻隔性、透明性,减小制品壁厚,是吹塑成型中壁厚最小的一种工艺。生产容积为0.2~2L、圆形、椭圆形容器,饮料瓶、食用油瓶。生产效率高。,9.1.3.2 拉伸吹塑工艺条件1. 拉伸温度 拉伸温度过高,取向不充分; 拉伸温度过低,影响制品透明度。 拉伸温度低,可取得较好的取向效果,但容器的耐热性也较低,容器受热时的体积收缩率较大。塑料的拉伸温度范围:表3-21,2. 拉伸比 轴向拉伸比: 径向拉伸比: 总拉伸比:,(1)依据拉伸比、制品高度与径向尺寸,可近似确定型坯的尺寸; (2)依据拉伸比确定成型周期,当拉伸比较大时,同时要求壁厚较大,因此成型周期较长; (3)拉伸比大,拉伸强度和冲击强度较高,跌落强度也高,能提高对气体的阻隔性。,3. 拉伸速率与冷却速率拉伸速率过大,制品会出现微小裂缝等缺陷。冷却速率较大,有助于缩短成型周期。与模具温度、结构、材料及制品壁厚等有关。4. 取向程度从拉伸吹塑制品的径向和轴向切片,测量其拉伸强度,可估计制品的取向程度。经取向后的拉伸强度近似等于未取向时的拉伸强度乘以对应的拉伸比。,9.1.3.3 拉伸吹塑的特点 优点 管坏可预制;废品量少;螺纹光洁度较高;生产效率高;制品重量易控制;制品冲击强度高,透明度、气密性较好;制品壁厚小,节省材料。缺点 拉伸温度要求较严;对原材料及基制造要求较高;制品形状不宜太复杂;制品容积不宜过大;设备投资较大(注:由于管坯可以预制,设备投资可以由管坯制造厂和容器制造厂分担。在此情况下,设备投资反而较小)。,9.1.3.4 拉伸吹塑典型产品——PET 瓶PET 具有结晶速度快、易白浊的特点,因此在成型时应取尽可能大的成型梯度(即尽量使制品在最短的时间内同时固化)。而拉伸吹塑可以满足这一要求。PET 瓶的成型常采用双向拉伸吹塑成型方法,所谓双向拉伸是指坯料在横向和纵向两个方向同时拉伸。又可以分为热型坯法和冷型坯法两种工艺。,热型坯法热型坯法也叫一步成型法。其工艺过程类似于挤出吹塑:将挤塑机挤出的长度远小于容器高度的管状坯料置入模具中,合模吹气,坯料拉伸后与模腔贴合,快速冷却后启模,获得制成品。热型坯的截面如右图所示。,冷型坯法冷型坯法也叫两步成型法。其工艺过程为:先利用注射机制出管状型坯,并快速冷却至室温,获得预制的管坯,如右图所示。然后将管坯均匀地加热到拉伸温度(约 90℃)后,迅速放入成型模具中,吹制成型。,9.2 中空吹塑制品的设计,2. 瓶体外形(1)回转体形。1)球形。成型容易,受力均匀,面积容积比最小,但颈部较短,不易倾倒内装物;底面稳定性差,实用性较差。在球形瓶底部增加花瓣状、锯齿状结构,可增加稳定性。2)圆柱形。最容易吹制,适于旋转印刷,成本低,稳定性好,便于罐装、运输、装箱、堆码,产品凹陷的可能性较大。3)双曲圆筒形。木制酒筒、执握方便,有美感,但成型稍困难,经济性差。4)椭圆形。外观好,壁厚不易均匀。可降低重心,增加稳定性。,(2)棱柱形方形瓶、矩形瓶。储存有效面积利用率较大,稳定性好。转角要圆角过渡。(3)组合体形满足刚度、强度、经济性、实用性。,3. 外表面粗糙表面,美观、不易被划伤,有利于排气。喷砂处理4. 自动罐装对瓶体的要求(1)圆柱形、矩形瓶(带圆角)最易操作,断面为椭圆形、三角形、菱形容器容易堵塞导轨。(2)为防止变形和增加支撑稳定性,吹塑瓶底应向上凸,但瓶底至少要留6mm宽的水平部分,避免瓶底被卡在运输带间隙处或固定板上。图3-68(3)矩形瓶和方形瓶必须圆角过渡,不会卡在导轨和星形轮上,方便机械手插入。(4)容器侧壁靠近瓶底、肩处各有一段平直部位,给转台的操作提供控制面。,9.2.2 瓶口结构1. 瓶口的螺纹梯形、圆形截面螺纹,为便于清除模缝飞边,螺纹制成间歇状,图3-69。瓶盖、瓶口也可采用凸缘、凸环结合。图3-702. 密封面(1)瓶口上缘密封面。图3-71(a)(2)瓶口内壁密封圈。图3-71(b)(3)瓶口内转角密封圈。图3-71(c) (d)(4)组合型密封面。,9.2.3 瓶颈与瓶肩承受垂直载荷,如加料嘴压盖机构的压力,瓶体的支撑力还可增加外包装瓦楞纸箱的压缩强度。瓶颈、瓶肩在外力作用下易变形,变形大小与瓶肩倾斜角、瓶肩长度、瓶肩高度有关。瓶肩的弧线曲率半径不同,垂直方向上的压缩强度是不同的。压缩强度随弧线曲率半径的增大而增加。图3-73,9.2.4 瓶底底部一般设计成内凹陷型,使容器有较高的耐冲击性能。瓶身与瓶底交接处应以大曲率半径过渡,可减小应力集中,提高耐应力和耐冲击性能,减少容器受压和跌落时的凹陷、破裂现象。圆形瓶底可套上一个底杯,以增加稳定性、强度。缺点:生产工艺复杂、成本高。现在采用爪形瓶底,稳定性好。图3-75,9.2.5 热罐装能力热罐装:30~100℃蒸煮消毒:120~130℃容器会:膨胀、容积变化;标签褶皱;容器变软,封盖时螺纹牙损坏、剥落;冷却后内压降低,造成容器侧壁瘪陷。要求容器材料耐热性高。,9.2.6 容器壁厚的选择 容器壁厚受材料性质、成型工艺、使用目的的影响。比如,热固形塑料的壁厚就不宜过小;压制成型容器的的壁百就不宜过小,而吹制成型的壁厚则不宜过大;内装物的容量、重量较大时,容器的壁百就不宜过小,等等。,
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