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吹塑成型加工过程

如前面所面所述,三种主要的加工过程(挤出、注射、拉伸 [1] )经常用来生产型坯或用于吹塑法成型制品的预成型。
本章将更详细地解释这些成型加工过程及其机械。 
 
8.1 挤出吹塑成型
正像其标题暗示的一样,此机器 中有挤出机。说到挤出机,人们马上就会想到在许多厨房里看到的古老而又简单的绞肉机(图8.1),将大块内放到漏斗(料斗)中,经冲压和用一个曲柄转运,促使带沟槽的螺杆把肉(材料)向前移动,最后通过口模而产生碎肉。塑料挤出机要复杂得多,但操作方法大体相同。塑料粒料被加到料斗中,带沟槽的螺杆在电动机或液压传动装置的驱动下旋转,推动材料向前移动,如图8.2所示。为了熔融塑料,料筒上配有加热圈。螺杆通常有三段:加料段、压缩段、讲师段。被加工的塑料材料通过一个带有口模和芯模的机头而形成型坯。除了基本的单螺杆挤出机外,双螺杆挤出机有时也可用在吹塑成型上。
8.1.1 挤出机
当我们知道所有树脂的65%是用挤出方法加工时,熟悉和了解挤出机就显得更重要了,最广泛使用的挤出机是单螺杆挤出机通过研究挤出机的组成,可以了解机器的操作知识。
挤出机中最重要的部件是螺杆,螺杆承担着把聚合物塑化、熔融、混合成均匀状态的作用。图8.3显示了挤出机的螺杆可分为三段。加料段、压缩段和计量段。
螺杆加料段的作用是接受从料斗来的固体粒料并向前输送,加料段的螺槽深度总是设计得比段深些以便能把材料输送到压缩段。加料段中的塑料几乎不熔融。
压缩段螺棱的根部直径是渐变的,这种情况可以补偿聚合物熔体体积的变化并能在粒料上保持压力。当螺杆转动时会产生摩擦热和剪切热,所以这一段的温度必须严格控制。产生的剪切热通常能比设定的温度高10~50°C。许多材料在这一段中90%处在熔融状态,树脂与颜料及与其他添加剂的混合都发生在这一段。
计量段有恒定的螺棱根部直径,但是螺槽深度比螺杆的任何部位都浅。这个部位对相同温度的熔体提供最后的混合并充当计量泵的作用。螺槽尝试通常依赖于螺杆尺寸,是较复杂的因素。
挤出机螺杆用长度与直径之比或L/D定义,长度是指螺杆上带螺纹部分的长度尺寸,直径是螺纹的外径,最普通的L/D是(24:1)~(30:1),比值越大,提供剪切、混合和塑化的表面积越大。
为了改进一些工程树脂的挤出过程,已经发展了一些新型螺杆,大多数设计都把改进的变化加到计量段上,设计的目的是为了改进熔料的均匀性而不需较高地增加材料的熔融温度。
螺旋型和屏障型螺杆是工业上普遍使用的螺杆(图8.4)。屏障型螺杆有一个断开的螺槽,此处的直径减小,允许熔料流到它自己的螺槽中,保持熔体和固体分开。
8.1.2 吹塑成型技术
吹塑成型过程一般包括3个阶段:
1) 熔融或塑化树脂;
2) 成型型坯或预成型;
3) 充气或吹胀模具里的型坯,形成最终产品。
图8.5是三个实际吹塑成型阶段或称成型周期示意图。
然而,实际的吹塑成型周期有4个步骤,再加上第5个修边步骤(图8.5中的1,2,3,4,5)。
1) 熔融或塑化树脂;
2) 将熔融的中空管子型坯或预成型型坯放到两个半模中间;
3) 模具在型坯周围闭合;
4) 仍处在熔融状态的型坯被夹紧,用能把熔融型坯吹到冷模具内表面的压缩空气吹胀。当制品冷却定型后打开模具,顶出成型的制品。
5) 从制品上修掉多余的飞边。
为了生产型坯,塑料粒料或方粒料首先必须在热和压力下熔融、塑化、混合均匀,然后成型一个管状坯料。几个制品能同时在一台机器上交替生产。吹气占用一定量的时间,常以秒来计时,大制品用分或更大的时间单位计时。吹塑周期的多数时间都被冷却时间占用,因而控制吹塑周期就是控制冷却时间。机器熔融树脂和生产型坯的速度需与吹塑周期,尤其是冷却时间一致。第5步修饰多余飞边的步骤是在制品被顶出以后进行。
所有挤了吹塑制品都会产生飞边,因为型坯被夹在一起而溢出模具时形成飞边。多数树脂的飞边都能很容易地被回收。
许多情况下,整个顺序都能实现自动化并直接和后续操作连在一起,如容器的贴标签、灌装等。
型坯或预成型是一个圆形的管,有时是椭圆形的型坯(见型坯形状),用熔融状态的树脂吹成最后的形状(第3步)。
图8.6显示了一个3.875L容器的典型吹塑成型周期。图中注明了成型周期的三个阶段和各个阶段的组成。虽然时间间隔略有些变化,但所有的吹塑成型周期都包括这些部分。
8.1.3 连续挤出
对于吹塑成型,连续挤出是两种基本相似的方法之一,另一种方法是间歇式挤出。在连续挤出中,型坯经过模塑、冷却和从模具中取出制品的过程是连续成型的。为了避免干扰型坯成型,必须将模具合模机移动到吹塑位置,这种操作有几种方法可供选择。这些方法一般分为三种:梭式吹塑装置、旋转轮式吹塑装置、提升模具式吹塑装置。为了避免干扰型坯成型,模具合模机器必须迅速移动,夹紧型坯,把它转到吹塑针插入的吹塑位置,这种方法适用于所有普通的吹塑塑料,但最适合的是聚氯乙烯及其他热敏性塑料。因为平稳不间断地流动,连续挤出减少了热降解的机会,如图8.7所示。
在这种加工过程中,型坯连续成型,成型的速率与制品吹塑、冷却、取出等各种速率控制同步。一般连续挤出设备适用于生产大容器,最大可达3.875L。
8.1.3.1 梭式吹塑装置
用梭式吹塑装置,其吹塑位置可位于挤出机的一侧或两侧,如图8.8所示。一旦型坯到达适当的长度,合模机构从吹塑位置移到挤出口模机头下面的位置,夹紧、切割型坯,然后迅速转到吹塑位置,这样可以为下一个型坯的挤出留出空间。用这种类型的连续挤出设备,为了增加产量,经常使用多型坯机头,如图8.9所示。
8.1.3.2 模具上升式吹塑装置
型坯在型腔的上方被连续挤出,当达到适当长度时,为夹紧型坯,模具需上升,然后向下转到吹塑位置。在制品吹塑成型后,模具开启,取出制品,重复此加工过程。
8.1.3.3 旋转轮式吹塑装置
用旋转轮吹塑装置,一般可将12个合模位置固定在水平或垂直的轮盘上,轮子旋转时通过一个或二个挤出机关,然后型坯在那里被夹紧,如图8.10所示。此法是在任何给定的时刻,夹紧型坯,成型制品,最后制品被冷却和取出。旋转轮式机器能提高产率,但缺点是合模机构较复杂,这种装置不适于小批量生产。这种装置常被安装在一个附加的不在生产线上的旋转轮上以便更换。
8.1.4 间歇式挤出
间歇式挤出最适合于聚烯烃塑料及其他非热敏性塑料,此法允许使用非常简单的夹紧模具装置及制品的取出机构。
在这个加工过程中,制品从模具中取出后,型坯迅速下落形成。模具合模装置不需要移到吹塑位置。吹塑、冷却、制品取出都直接在挤出机机头下面进行。
间歇式挤出机挤出的型坯下落有三种基本形式:往复式螺杆,活塞式储料缸,储料缸式机头系统。在这三种形式当中,经常使用多型坯机头,典型机头如图8.11所示。
8.1.4.1 往复式螺杆系统
用往复式螺杆挤出系统是在挤出型坯以后,螺杆向后移动,将熔料储存在螺杆的前部。当前面的模塑制品已经冷却后,模具开启,顶出制品,立刻用液压系统把螺杆向前推动,受力的熔料通过机头迅速成为型坯,储存的料量和速率要与模具上制品的尺寸及冷却速率同步,如图8.12所示。通常往复式螺杆挤出机生产的容器尺寸可达到9.46L。对于小容器,有些机器能同时挤出12个型坯。
8.1.4.2 活塞式系统
活塞储料吹塑装置的作用是将熔料储存在一个辅助的活塞料筒中,通常是挤出机的延长部分,这个装置的功能就好象是往复式螺杆一样,经常是很迅速地挤出很重的型坯,以便把型坯的下垂和垂缩减到最小。这种吹塑装置的缺点是首先进入储料缸的熔料最后离开,所以树脂的熔融历程不均匀。这种吹塑装置通常用来生产质量在2.26kg到45.35kg的塑件,如图8.12所示。这些大型机器在欧洲可买到,这种方法不常用,目前没有多少这样的吹塑装置在使用。
8.1.4.3 储料缸式系统
储料式机头吹塑装置有两个较好特性。其作用就像一个直接用挤出机头充填熔料的挤出机头,还像一个带有先进/先出的熔料流动通道的储料缸。
在典型的储料式机头中(图8.13),材料随着机头体的外腔进入并向上移动到预定的挤出尺寸位置,然后向下移动迅速挤出型坯。对于大制品的生产,此吹塑装置能减小型坯的分子应力。储料缸可直接用低的、均匀的压力从机头通道中挤出型坯。这种低压减少了多方面经常出现的过多压力降和机头压力降的现象。
8.1.5 共挤出
共挤出吹塑成型主要是挤出两层或多层树脂层的型坯,此加工过程提供了具有将不同特殊性能材料层合在一起的优点。
例如:一个燃料罐能由5层组成:高密度聚乙烯(HDPE)/粘合剂/尼成/粘合剂/高密度聚乙(HDPE)。尼龙提供了显著的耐蒸汽渗透性能,两边的粘合剂可保证尼龙与聚乙烯粘合。一个可压缩的番茄酱瓶能由5层组成:高密度聚乙烯/粘合剂/聚乙烯醇(EVAL)/粘合剂/高密度聚乙烯。聚乙烯醇(EVAL)共聚物提供了耐氧气渗透性能。
目前连续挤出和储料式机头挤出吹塑装置都正在使用。这两种情况都是用各自的挤出机来挤出各自层的树脂,如图8.14所示。这种加工过程的缺点是挤出成型过程中从模塑中溢出的料和飞边不容易回收。
8.1.6机头
机头的主要元件是模头连接杆、芯模、口模,次要的零件是压力圈和夹圈,如图8.11所示。
模头连接杆是连接机头中心的部件,模头连接部件从顶部一直穿进程序杆中(可移动的部件)。
芯模杆是一个决定型坯直径的部件,它直接与模头连接杆连接,通常是插口型(散流型)或针型(聚流型)。
口模是套在模头连接杆周围的零件,有一个开口,模头连接杆从开口探出来。开口形状和模头连接杆一样有几乎相同的角度(通常有2°公差)。当模头连接杆向下移动时,间隙增加。当芯模被活塞拉出时,便增加了型坯的厚度。当模头随着型坯而动作时,通过间隙的打开和合拢,壁厚将改变。口模可以是整体式也可以是两部分。在整体式设计中,口模夹圈必须移动,使用不同尺寸口模时,全部的口模都要更换。两部分设计仅需要更换与口模尺寸和形状有关的那部分,然后安装新尺寸的模头连接杆和模头。
夹圈是安装在口模(整体)或口模接头(两部分)上的圆形零件,夹圈是用一排螺栓把它和机头体联在一起,环和口模(口模接头)有一个轴肩用来夹持口模密封环。夹圈外部的圆周上有4个螺钉,用来调节型坯的厚度。
密封圈(压力圈)是一个和口模安装到机头体上的尖锥形环圈,它有几个作用,主要是在机头里的塑料和各个间隙之间形成密封或在口模和机头体之间形成密封使之不溢料。它也使流产加长,减小了塑料的离模膨胀和可能出现的熔体破裂现象。密封环产生的背压能迫使一些塑料沿着活塞向上流动,通过泄料口排出,这样就防止了材料分解,面分解现象常会影响注出型坯的尺寸。
在机头安装口模和芯模通常是确定型坯尺寸和形状的最后因素,如图8.15所示。
一个制品是否能苦功地进行模塑,选择正确的机头很重要,为了做出选择,必须了解每种类型机头的组成元件。
8.1.6.1 聚流型
聚流型能从它的形状识别,机头是锥形的,安装时小直径指向下面,这种类型的机头必须向上移动到储料缸而使材料流出机头,在成型期间允许物料存聚在机头中,然后在活塞推动下材料流出程控机头。出于塑料的记忆效应和成型段角度使聚流型机头呈现较大的材料出口膨胀。这种机头经常使用在型坯直径等于或小于12.7mm尺寸的场合。为了防止口模套损坏,一定要进行正确的机头较正。操持适当的模头温度很适宜用这种机头,因为它的材料是量较小。
8.1.6.2 散流器
这种机头能通过扩散的形状来识别,与聚流型机头不同的是这种机头必须向下移动才能使材料流出机头。散流型经常用来成型制品直径为15.24mm以上的型坯。增加尺寸的增加与这种机头相关的角度需要增加支持它的液压压力。机头尺寸可根据需要的模芯尺寸或为保持金属所需温度的内部加热器尺寸来确定。
当型坯被夹紧时,延长口模成型段的长度有助于型坯的挤出质量。当为使型坯耐下垂,在注射末端通常将型坯设计稍厚一些。
8.1.6.3 机头选择
用基本专业常识可有效地区别机头的类型,我们现在看一些计算将有助于我们选择机头。重要的是记住这些论点。
型坯直径是根据机头尺寸、树脂特性、回用料含量、温度、冲切速度等确定
机头直径是由制品形状及尺寸确定,机头直径决定了所需机器的尺寸。
等二个重点是使用与机头制品相适应的流动公式:
D=2(W+T)/3.14
式中 W――制品宽度
   T――制品厚度
这个简单的试样是6个单位宽、2个单位厚,把这些数据代入公式中将给我们一个接近需要的机头尺寸。
例如:
D=2(6+2)/3.14=5.09(机头直径)
从计算一个15.24cm的机头开始。吹胀比和挤出速率对机头总尺寸的影响如下所示,史胀比用D/B插入到公式中。
D/B最好的机头工作效率为5.09/2。式中D为机头直径,B 为吹胀比,C=2.54表示合适的机头工作效率。
然而,在这个例子中,并不是所有的制品都 可以这样简单地设计假定制品更复杂,重要的是得到一个正确测制品外圆的方法,一旦找到答案,就能使用原来的基本公式,也可用下面的公式去实践。
C=2(W+T)/3.14B
8.1.6 制品质量和壁厚调整
与其他的模塑过程不同的是,一个挤出吹塑制品的质量和壁厚是可以上下调整的,这样制品性能可由所需要的材料来提高。
这种方法最有利确定性能指标和调整加工方法
8.1.6.1 型坯的和控
移动芯模的程序是一种使壁厚由厚弯薄的技术,能调整薄壁处结构特性。为了合挤出型坯时得到一个精密的、预定的型材,用液压系统改变口模和芯模与型坯程控的相互关系(图8.16)。这个移动改变了口模和芯模之间的间隙中,也在变化的位置上改变了型坯的厚度。一在可以由符合制品形状的较厚或较薄的材料形成环形的型坯。
8.1.6.2 椭圆的形口模
材料挤出时,型坯材料厚度在垂直方向也有改变(图8.17),断面需要每件事制品的形状。型 坯程控的另一个优点是可以缩短成型周期,此成型周期的长短是由制品的最厚处和最长的冷却时间决定的。通过从壁厚处钷从总的壁厚中移走不需要的材料,仅留下需要的厚度,就能缩短模塑牡时间。
8.2 进气杆/气针
在吹塑成型中,通过进气杆通入的空气使型 坯膨胀,进气杆常常连接在芯模中,这种进气杆常用来吹瓶类制品,而对于工业制品和其他产品,更适合 于在模具闭合后在型 坯开口处末端,如图8.18(a)t和(b)所示。
8.2.1 气 针
气针经常用在有复杂形状或几个密闭部分的制品上。气针较小,能在模具闭合时由模具上很小的孔插入到型坯里,如图8.18(c)所示。
8.2.2 进气杆和气针
进气杆的尺寸、气针的尺寸和数量对型坯吹用胀速度,以及对压力降、制品放气或模具打开前排气的速度等方面的影响都是很重要的[3]
8.2 注坯吹塑成型
在标题即暗示本加工过程是利用注塑成型技术。此加工是将熔融塑料在压力下,通过喷嘴、注道 、针点浇口进入模具型腔。剖面形状如图8.19所示。虽然这是术塞式注塑机,但也类似于通常使用的其他类型的注塑面,如往复式螺杆注塑机。
8.2.1 注坯吹塑成型过程
此种模塑过程由两个步骤组成(图8.20)所示。
① 按照所需尺寸将熔料注射到型芯杆上(由轴颈和螺纹确定尺寸);
② 然后把固定在型芯杆上的热型坯吹胀到最后的形状。
图8.21显示了四种注吹塑成型方法,Farkus”s方法可追溯到1943年,接下的的是由Piotrowsky\Moslo和Gusoni发展的设备,今天使用的设备主是以Gusoni水平的方法(*1961年在意大利取得专利)为基础发展起来的。
8.2.2 注坯吹塑成型机 
注坯吹塑成型是用来生产不型窗口的技术,一般是在373.2g以下,坯料(型 坯)被注射在芯杆上,此芯杆是在两瓣模(半模)居中,模具具有吹塑制品所需的形状。当注塑成型的坯料仍处在半淡化状态时模具打开,保持坯料的芯模补转移到吹塑模具里。在模具里,通过芯模吹入空气,坯料在模具里被吹胀到型腔内壁上。和挤出吹塑成型相比,注坯吹塑成型是一个不边疆牡的加工过程,如图8.19所示。图8.19也显示了机器及坯料模具的剖面形状[1] 。一个典型的三工位注坯史塑成型机的加工过程示意如图8.22所示。
芯模杆被安装在转动的机械转台上,在顺序上是从射位置转到吹塑位置,再转到顶出位置。从经济效益考虑通常是把模具和吹塑模具做成多型腔。大多娄的注坯吹塑成型机都是三工位的。在注射、吹塑、顶出之间呈120°角旋转。典型的四工位机器转位是以90°角转动,四工位常常用于特殊的注坯和吹塑的场合,如图8.23所示,四工位机器经常用来生产两种着色或多层的瓶子。
注坯吹塑成型的主要优点是:不需要装饰,无溢料和飞边;颈部光滑,制品质量高;没有加工过程的质量变化。一般来讲,对于规模化生产的容量为373.2g或小于此容量的瓶子,此法的制品生产费用最低。适于的树脂范围广,如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈及其他塑料。
当然,注坯吹塑成型过程也有一些限定和缺点。模具费用比挤出吹塑成型高;瓶子的尺寸和形状被限定在窗口的椭圆度比率为2:1(高密度聚乙烯);吹胀比为3:1(高密度聚乙烯);直径与高度之比不10大于:1的范围;轻微的瓶颈偏距用注坯吹塑加工是可行的,但是不能制作手柄。然而此加工过程可边疆提供高质量、高成本效率的最终产品[6]
8.3 拉伸吹塑成型
拉伸吹塑成型基本是注坯吹塑成型或挤出吹塑成型的改形,此法是先成型一个适当特定温度的型坯,然后迅速在丙个方向(双轴)拉伸。目前公有四种通用树脂可用于拉伸吹塑生产:聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈。手柄类制品不适于此法生产,此法般都用特殊的机械装置生产特定树脂的应用产品。拉伸吹塑可以改善树脂和瓶子的性能,拉伸吹塑成型法见示意图8.24。将具有一定温度的型坯插到吹塑模具型腔,然后迅速拉伸。此法经常用一个推杆拉伸轴线方向,再用压缩空气拉伸直径方向。拉伸后制品的冲击强度、透明性、表面光泽度、阻气性和韧性都得到了提高。
(a) 将具有一定温度的型坯插到吹塑模具型腔中,然后迅速拉伸.常用一个推杆来拉伸型坯的轴线方向,再用压缩空气拉伸型坯的直径方向.
a 乳白色材料(结晶PET料屑)加热熔融,然后注射到模具里,并快速冷却形成一个透明的型坯
b 冷却的型坯重新用电热器加热到软化状态
c 处于软件状态的型坯在吹瓶模具中被拉伸到它原有长度的2倍
d 向拉伸的型坯内吹入压缩空气,使它在吹瓶模具内膨胀成型
e 此加工过程使材料的分子在纵向和横向定向排列。此法生产的产品比用以前的加工过程生产的产品强度更高并且更美观
 
第九章 吹塑成型工艺的新应用
这一章论述近几年加工方法的新发展,以便让设计者或工程师考虑瓣的方案和提供可使用新技术的机会。这些技术包括三维模塑、共挤吹塑大制品、硬-软-硬、软-软和硬-软技术、长玻璃纤维增强吹塑成型技术、泡沫吹塑成型技术等。
9.1 大制品的共挤吹塑成型
共挤技术已经广泛地应用在小瓶子和小窗口的生产上,而对于吹塑成型大制品(18.92L或更大些的制品)还处在)萌芽状态。然而,近来来此技术发展非常迅速,特别是因为塑料回料的需要,以及应用共挤技术去生产改进防渗性能产品的需要而使它的发展速度进一步加快。其中的某些内容将在这一章的后面讨论。
9.1.1 共挤目的
大制品共挤有下列优点:
① 节省颜料( 经 济);
② 修饰制品;
③ 在容器上显示条形图案;
④ 改善表面处理(氟化或硫化处理)
⑤ 表面改性(工程塑料/粘合剂/基材);
⑥ 可使用回用料(2或3层结构);
⑦ 改善防渗性能。
共挤大型制品应用的一些实例如图9.1和图9.2所示。
9.1.2 典型结构
目前已经能生产出2层、3层直至6层结构的大型共挤制品。为改善防渗性能(例如塑料汽油罐),从而改善环境、经济与回收利用的关系。,近年来大型共挤制品增长迅速,图9.3和图9.4显示了它们在应用和效益方面的结构变化。
9.1.3 间歇和连续挤出吹塑成型
大型共挤制品的生产有两种典型的吹塑成型方法。
① 间歇挤出吹塑成型;
② 连续挤出吹塑成型。
在间歇式吹塑成型中,常用储料缸式机头,此机头的推动活塞数目要与制品层数相同。如果需要的层数是三层或更多层时,多层活塞储料缸式的机头可与一定数目的往复式螺杆相配合,如图9.5所示。
在连续挤出中,常用类似于图9.6所示的机头。这两种概念的一个明显区别是连续共挤对于各成型层不使用任何往复元件(活塞或往复式螺杆)。连续挤出上不仅能通过机头提高各个结构部件的层流,而且也大大简化机器的设计和控制。用连续挤出消除了机头内移动部件的磨擦和破裂,使颜色转变大为简化,并大大降低了机器控制的复杂性(尤其是操作),而且机器的费用也明显下降。
对两种挤出方法来说,都是根据结构和所用材料的需要,使每一层都可通过各自的挤出机加料或任何一台挤出机的输出将物料形成多层结构。而连续挤出可明显降低机器的变化 控制复杂性。
表9.1比较了间隙式和连续式共挤了的优点为。显然,按照机器的简单化=稳定性、操作、能量效率及最重要的机器费用和产品成本等方面进行比较,连续挤出是首选的设计方案。此外,连续式操作的成型周期比间歇式机器短,因为型坯已经被挤出并准备仁慈到吹塑模具里。而对于间歇式共挤出来说,型坯必须从储料缸式机头或往复式螺杆挤出机中慢慢地挤出以保持各层的完整。尤其是在防渗结构的多层共挤当中,粘合层和防渗层只能占结构的1%到4%,型坯的顶出速度更要慢些。
 
表 9.1 间歇式与连续式共挤出的优点比较
  间隙式   连续式   间隙式   连续式
改变颜色   + 成型周期   +
机器升温时间   + 达到最薄层厚度的能力   +
机器的复杂性   + 操作要求   +
机器成本   + 能量消耗   +
需要的时间   + 材料加工流动范围 + +
操作的稳定性   + 产品成本   +
 
9.1.4 连续共挤吹塑成型方法
 连续挤出可利用下面两种方法中的一为实施:
① 梭式合模吹塑装置;
② 型坯传递吹塑装置。
两种方法当中,型 坯传递吹塑装置更常用 ,与很重的梭式合模装置和模具系统相比,它仅需要较少的能量就可把一个45.36~136.08kg垂直向下的型坯传到模具里。此外,型坯传递方法比梭式合模方法成型周期短。
图9.7和图9.8显示了型坯传递连续共挤的方法,三层共挤吹塑机如图9.9所示。需要注意的是机头必须比模具高0.9144~1.524m(根据产品而定)才能进行型坯的连续挤出。成型开始时,多层型 坯被连续挤出。当达到足够长度时(挤出速度由特定制品的冷却循环时间来确定),型坯夹头直接在机头下面夹紧型坯,把它向下传递到吹塑模具中进行吹塑。同时,第二个型坯继续挤出,为下一个循环周期做准备。一旦模具闭合,夹头垂直地去夹紧下一下型干涉坯,重复循环。图9.9显示了罐壁的断面结构。
连续共挤机器可以生产高达227.1L的多层制品。当使用熔体流动速率在5~10的超高相对分子质量聚乙烯材料时,悬挂2.5min时间的型坯(根据冷却时间)可用来制造多层汽油桶。生产的多层制品如图9.10和图9.11所示。
9.2 三维吹塑成型
三维吹塑成型方法几年前在日本发明,这些技术中最成功之处是在机头下面移动模具的PlacoX机器系统[2]。三维吹塑有很多优点,包括飞边较小、制品上无合模线并可顺序挤出。许多复杂形状的制品能很容易地用三维吹塑加工过程生产(图9.12)。目前,三个主要的机器制造商为三维模塑提供了加工过程的选择:X-Y加工、负压吹塑成型和弧形吹塑成型。
9.2.1 模具倾斜系统和计算机控制模具押运装置
PlacoX-Y机器是利用一个安装成45°角或从45°调到90°的平面板装置,底板或右旋板使模具在机头下方沿XT 主Y方向移动,将型坯直接安放在型腔里。型坯在机头处被预夹紧,并且当型坯挤出时模具在机头下移动。这就使得多数型坯坯料都含在模具内,仅在制品的尾部有飞边。而对汽车导管来说,此飞边区域常为边角料,因为此吹塑拱端部分将被修饰掉,使制品的两头为开口状态。
9.2.1.1 X-Y加工过程
X-Y加工过程如下:底部或右板在X和Y面上移动,以使型坯能按照型腔的形状正好进入型腔。底板对准中心和顶部,或者左板接近底板,然后气针打开,一个标准的吹塑成型循环即可开始。上板打开,下板在Y方向以着操作帮梭式移动,然后制品由人或机械手取出,下板升到最高点而使循环再次开始,如图9.13
9.2.1.2 成型制品
用X-Y加工过程成型的制品主要用作汽车上的管道零件,这些管件用X-Y加工方法加工是极好的选择,因为它们是弯曲的标准中空管件。而如果用一台常规的吹塑机生产这些管件时,产生的飞边可达制品质量的2~3倍。用此法生产的产品飞边减少了许多,大大减少了第二步的工作量,从而节省了辅助修饰设备。根据设备中挤出机的数量,加工中可同时使用二种或三种材料。
9.2.1.3 X-Y机器的特点
X-Y加工的一个特点是能生产连续的挤出制品,利用一强挤出机生产制品上的第一个弧形,然后用另一台挤出机生产制品上的第二下弧形。而且可用热塑性弹性体和聚烯烃两种材料结合起来生产制品,让制品的两端柔软。硬材料可提供强度,中部为软材料可防震防装配方便。为增加产品的使用价值面把许多件组装的产品合并成一个制品,消除了蛇形管端面的锁紧和连接部件。
X-Y吹塑的另一个特点是能得到很均匀的壁厚,因为型坯在模具内是连续的,没有夹坯缝。这减少了模塑残余应力,增加了制品形体的完整性。制品也有很好的外观,修饰后有最少的底疤。
如果X-Y制品上需要支架或出口,可将注塑成型嵌件在吹塑循环期间进行埋塑嵌件成型。因为大多数制品是用平板在倾斜位置中生产,所以嵌件在成型循环中能很容易地留在模具中。同样,国因为底板是对着操作者移动,也简化了在模具中插入这些嵌件。通过程序化地移动型腔也可以在X-Y制品上形成压塑法兰,局部型坯在两个半模之间被压紧而形成法兰,如图9.14所示。
其他的应用包括农业用管道、汽车用管、家具扶手。家具扶手体现了另一种X-Y加工过程的变化,为了达到手感好和结构合理的要求,复杂形状的制品可用内层坚硬,外层柔软的材料成型,当然也可以吹塑成深撑压的双壁式制品(图9.15)。
9.2.1 三维负压吹塑成型工艺
Battenfield Fischer 公司通过增加负吹塑成型加工扩大了三维工艺的使用范围[3]。利用此加工过程,型坯被吸附在闭合的吹塑模具上,同时需要型坯的顶出和气体的抽出。
吹塑模具由主要部件和上、下滑动的弧形型芯组成,如图9.16所示。此加工过程有下面几个步骤:
① 吹塑模具闭合;
② 空吸装置(负压装置)是底部的弧形零件,一旦模具闭合,就准备开始工作;
③ 型坯顶出过程和负压作用要同时发生;
④ 用提供的空气预吹塑型坯;
⑤ 挤出的型坯达到需要的长度时,顶出和抽真空过程自动停止,现时,上、下滑动弧形块闭合;
⑥ 用进气杆或气针吹胀制品。
当冷却时间结束时,模具打开取出制品,如图9.17所示。
负压吹塑过程能生产低溢料的三维弯曲制品,与其他加工过程相比,它具有下列优点:

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