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1、第六章 其它成型方法,学习目的与要求 了解高聚物的中空吹塑成型、拉幅薄膜成型、热成型 、泡沫塑料成型等成型方法的成型工艺原理、生产过程、主要设备及实际应用。,本章主要内容,6.1 中空吹塑成型 6.2 拉幅薄膜成型 6.3 热成型 6.4 泡沫塑料成型 6.5 涂层成型 6.6 浇铸成型,6.1 中空吹塑成型,6.1.1 概述中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（TgTf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。成型方法：挤出型坯挤出吹塑（挤坯吹塑）注射型坯注射吹塑（注坯吹塑）,原料：原料种类：PE、PVC、PP、PET等原料物化性能：气密性、耐冲击性（表5-1）、耐用化
2、学性表（表5-2） 制品：HDPE：矿泉水桶、大储罐PP：洗涤剂、化妆品瓶PET：汽水瓶、矿泉水瓶PVC：药品、食用油瓶,6.1.2 挤出吹塑,概念：挤出吹塑是用挤出机制造管状型坯，并把它置于开启的两瓣模具之间，然后合模，封闭型坯的上端及底部，通入压缩空气吹胀型坯，使其紧贴模腔，经冷却后开模即可获得中空制品的加工方法。 工艺过程：挤出管坯管坯入模管坯吹胀冷却定型制品取出修饰 成型方法：单头单模（图5-1）、双头双模（图5-2）、单头多模（图5-3）。 优点：适用性广、生产效率高、能生产大型容器、设备投资少、型坯温度均匀、熔接缝少、吹塑制品强度较高。,6.1.2.1 挤出吹塑设备,主要部件 挤出
3、机 机头及口模 吹气机构 模具,5加仑PC水桶吹塑机,1.机头及口模,机头及口模有三种类型：转角机头、直通机头和带贮料缸式机头 1）转角机头，是最常用的类型。 结构形式：包括管式（图5-6）和螺旋状沟槽芯轴式（图5-7） 。 适用树脂：PE、PP、PC、ABS 2）直通式机头，适用于热敏性树脂，如PVC。 3）带贮料缸式机头（图5-8），适用于大型中空制品。,2. 吹气机构,包括针吹法、型芯顶吹法、型芯底吹法 1）针吹法 合适于有手柄的容器； 不适宜于开口制品。,2）型芯顶吹法 3）型芯底吹法,6.1.2.2 挤出吹塑成型条件的控制,a管坯温度和挤出速度：T，管坯容易下垂，纵向厚薄不均，冷却时
4、间长； T，弹性效应和出口膨胀严重，表面粗糙；T =TgTf(m) 不同塑料成型温度不同，PP的粘度对T更敏感，温度控制更严格（表5-3）。,在管坯表面光滑和厚度均匀的情况下，尽可能采用较低的温度和较快的螺杆转速，减少管坯下垂。,b. 吹气压力和鼓气速率,压力范围: 0.21MPa ,、体积 、吹气压力 。鼓气速率大，吹塑时间短；制品厚度均匀，表面光滑；鼓气速率过大，管坯会被拉断。,c. 吹胀比,吹胀比是指吹塑制品的最大外径与型坯的最大外径之比。吹胀比一般范围: 24倍大型薄壁制品: 1.21.5倍小型厚壁制品: 24倍吹胀细口瓶: 57倍,d模具温度 T周期延长，冷却不充分而变形。T定型快，
5、不易吹胀。 e冷却时间和冷却速率减慢冷却速率，延长冷却时间，有利于制品充分成型，表面光滑，变形小，但生产效率相对低。加快冷却速率可提高生产效率，方法有增大模具冷却面积、改变冷却介质。,6.1.3 注射吹塑,6.1.3.1 注射吹塑工艺过程及特点注射吹塑是用注射机先在模具内注射有底的型坯，然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型，冷却开模取出制品。工艺工艺过程：注射有底的型坯移到吹塑模吹塑成型冷却定型制品取出修饰优点：吹塑制品尺寸和表面精度高，壁厚均匀，制品的重量偏差小，吹塑周期易控制，生产效率高。缺点：仅适用于小型精制容器（小于4升）和广口容器，只能成型形状简单，不带手把的容器。,产品用途：化
6、妆品、医药和食品等的包装 注射吹塑工艺过程：注射成型吹塑成型,6.1.3.2 注射吹塑设备,1.注射吹塑设备特征 型坯在注射模中成型，制品在吹塑模中成型，每台注射吹塑机至少有两套模具。 注射吹塑机可以有多工位：二工位、三工位和四工位。 2.注射吹塑模具 注射型坯模 吹胀成型模,1) 注射型坯模,注射型坯模由四部分构成两半模具、芯棒、底板和颈围。 芯棒形状和尺寸由注射型坯的形状和尺寸确定，芯棒的最大直径不能大于容器颈部的最小直径。 芯棒具有四种功能：成型管坯、运送管坯、控温、吹胀。,芯棒,2) 吹胀成型模,吹胀成型模是决定容器制品形状、尺寸及表面光洁度的关键。 吹胀成型模的排气孔和冷却机构。,6
7、.1.3.3 注射吹塑工艺要点,a.管坯温度 是管坯成型的关键 温度高，可塑性好； 温度太高，管坯在换模过程中，因自重作用而下垂，出现上薄下厚； 管坯温度太低，成型难，制品表面粗糙，内应增加，易变形甚至开裂。 b.模具温度 芯棒温度控制主要作用是保持管坯温度，通过数字温控仪控制油温，温差20c。 模具温度控制目的是使制品冷却定型，向模具中冷却水管通入冷却水冷却。,6.1.4 其它中空吹塑工艺简介,6.1.4.1 拉伸吹塑 拉伸吹塑是使管坯成型时既受径向拉伸，又受轴向拉伸的吹塑的成型方法，又称双向吹塑。 制品性能特点：拉伸强度、冲击强度、透明度和渗透性大改善，适用于形状简单的小容器（2L)。 成
8、型工艺过程 注管坯拉伸闭模吹胀成型,6.1.4.2 多层共挤出吹塑,多层共挤出吹塑是使用多台挤出机挤出多层复合管，然后吹胀成型的吹塑技术。 制品特点：容器可同时具备多种塑料的优点，可兼备耐化学性，抗冲击等性能。 例 PP-PE复合油箱，PP可防止汽油渗透和耐热性好，做内层，PE抗冲击性非常好，做外层。,6.2 拉幅薄膜成型,拉幅薄膜成型是将挤出成型所得的厚度为13mm的厚片或管坯重新加热到高弹态下进行大幅拉伸成薄膜的成型技术。 主要原料：PET、PP、PE、PVC、PS、PA 主要产品：单向拉伸薄膜、双向拉伸薄膜(如BOPP、BOPET ）、热收缩膜。 产品特点：薄膜在拉伸方向拉伸强度高。 拉
9、幅薄膜主要成型方法：,先纵后横拉伸,先横后纵拉伸,6.2.1平挤逐步双向拉伸薄膜成型,1.厚片急冷 用于双向拉伸的厚片应是无定形的，工艺上对PP、PET 等结晶性聚合物，将离开口模的熔融态厚片实行急冷。尽可能减少结晶。 工艺控制：结晶度5%，厚片厚度为拉伸薄膜的1216倍。 急冷装置：冷却转鼓。,2.纵向拉伸,1）纵向拉伸方式a.单点拉伸。由两个转速不同的辊完成的拉伸，其拉伸比为两辊表面线速度之比。b.多点拉伸。其拉伸比分配在多个转速不同的辊完成的拉伸，其拉伸比为最后一辊与第一个辊的表面线速度之比。一般在39之间，结晶度为1014%。,2）拉伸装置,a.预热辊 将厚片加热到拉伸所需的温度，通常
10、PP为1301350c，PET为801000c。温度过高，会出现粘辊现象；过低会出现冷拉现象，膜厚均匀性和横向收缩稳定性变差。b.拉伸辊 将厚片拉伸。c.冷却辊 主要作用：一是使结晶过程迅速停止，固定大分子的取向结构；二是避免收缩，为横向拉伸作准备。辊温控制在Tg到最小结晶速率温度之间。,3.横向拉伸,经纵向拉伸后的膜片需重新预热，在拉幅机上进行横向拉伸。 1)工艺控制 预热温度控制在Tg到接近Tm之间。 横向拉伸倍数为拉幅机出口的膜宽与纵向拉伸出口膜宽之比，横向拉伸倍数增加，横向拉伸强度增加，但增加到一定程度后对薄膜的性能影响不大，反会撕破薄膜。 结晶度2025%。 2)拉伸装置是拉幅机,4
11、.热定型和冷却,1）热定型是双向拉伸后的薄膜在张紧的状态下，进行高温处理，使大分子松驰，消除内应力，结晶度提高，收缩率降低，力学性能改善的过程。 热定型温度：高出聚合物最大结晶速率温度100c以上，结晶度：4042%。 2）冷却目的是使薄膜的温度迅速下降到Tg以下，使薄膜尺寸稳定。,5.切边和卷取,切边是将定型冷却后的薄膜两侧边缘各约100mm宽的未拉均匀的厚边切去。 卷取是将切边后的薄膜经导辊引入卷绕机，卷绕成一定长度和重量的膜卷。,6.2.2 管膜双向拉伸薄膜成型,1.工艺过程 管膜双向拉伸薄膜成型工艺过程分为管坯成型、双向拉伸、热定型和冷却和卷取四个阶段 1）管坯成型 由挤出机机头挤出的
12、熔融塑料被立刻冷却夹套冷却成管坯。温度冷却到在TgTm(f)之间。 2）双向拉伸 在和第一与第二道夹辊之间，通过压缩空气吹胀，管坯受横向拉伸被胀大成管状薄膜。又因为第二道夹辊的速度比第一道快，对薄膜有牵引作用产生纵向拉伸。调节空气压力和辊速度可控制纵、横向拉伸比。,3）热定型 从第二道辊出来后，用红外线加热，保持压力，使管膜在张力作用下热定型。 4）冷却和卷取 经热定型后的管子膜，经空气冷却、折叠、切边，最后卷绕成卷膜。,2.工艺特点：,1）设备简单，占地少，投资少； 2） 适用于生产热收缩膜，收缩率可达 30%60%，是生产热收缩膜的主要成型方法； 3）产品薄度不均匀，强度低。,6.3 热成
13、型 6.3.1 概述,中空吹塑是管材的二次成型，热成型是片材的二次成型。 其制造过程是先将塑料片材裁成一定尺寸和形状，把它夹持在框架上，用加热装置将片材加热使其软化达到高弹态（TgTf），然后对片材施加压力，使其覆贴于模具型面上，取得与模具型面相仿的形状，经冷却定型，从模具脱出再经修整或二次加工，即成制品。技术特点：薄壁、表面积大、生产效率高。常用塑料：PS、PVC、PMMA、ABS、HDPE、 PA、PC、PET等片材。,6.3.2 热成型的基本方法 6.3.2.1 差压成型,差压成型是在软化的片材两面产生气压差，使片材变形紧贴模具而成型方法。 差压成型分类：真空成型0.070.09MPa；
14、加压成型 0.35MPa。 特点：结构简单，一般只有一个阴模；壁厚不均匀，成型越迟的部位，厚度越小。,6.3.2.2 覆盖成型,成型过程：夹持框夹紧片材片材加热 片材覆盖模具抽真空成型吹气脱模取出修整。 特点：制品与模具帖合面的表面质量较高；壁厚不均匀，模具顶部处最大，侧面与底面相交处最小。,6.3.2.3 柱塞助压成型,1.柱塞助压真空成型 是在抽真空之前，用柱塞将热软的片材压入型腔，然后抽真空，使其贴附于型腔内壁。 2.柱塞助压气压成型 与真空法相似，只以通入压缩空气，代替抽真空。,6.3.2.4 其它热成型,1.回吸成型 是借助气压先对热片材吹胀再成型，可分为：真空回吸成型、气胀真空回吸
15、成型和推气真空回吸成型。制品的特点是厚度较均匀。 2.对模成型 是用上下两片模具成型，制品特点是尺寸稳定、一致性好。,3.双片热成型,双片热成型是一种用片材生产中空制品的成型方法。,6.3.3 热成型的设备,1.单段成型机,2.连续进料式成型机,3.旋转式成型机,a.加热系统 主要是红外线辐照式加热，片材上下各一套加热器，功率3.56.5w/cm2，距离830cm，温度3706500c。 b.夹持系统 c.真空系统 用于成型的真空度为0.060.08MPa。 d.压缩空气系统 用于成型或脱模， 0.60.7MPa,e.模具 常用材料；铝和钢 对模具的要求： 脱模斜度凹模20，凸模50。 抽气和
16、排气孔直径0.30.5mm。 深度与宽度比：凹模成型0.5，凸模成型 1。,6.3.4 热成型工艺,热成型工艺操作包括五个工序，即片材的夹持、片材的加热、片材成型、制品的冷却以及制品脱模。其中加热、成型和冷却、脱模是影响质量的关键。,1.加热,加热时间占成型周期的50%80%。加热时间随片材的厚度和比热容增大而增大。（表5-5） 温度范围TgTf，最低以不出现牵伸泛白为下限，最高以片材不降解或过分下垂为上限，（表5-6）。,2.成型,热成型常出现的质量问题是厚度不均匀，主要原因是片材各部分牵伸的差异；牵伸速度太快，厚薄不均；太慢，制品裂纹。成型速率应尽可能快。,3、冷却脱模,冷却不足，制品变形；过冷，包模。脱模温度必须在变形温度以下，如PVC这400C500C。 常用脱模剂：硬脂酸钙、二硫化钼、有机硅油的甲苯溶液等。,
