PC吹塑成型工艺介绍

PC 吹塑成型工艺介绍 摘要 论文针对 PC 吹塑工艺的现状和发展趋势及工艺的内容进行阐述 吹塑成 型保证了成型制品的大批量及经济生产 满足了人们的日益需求 吹塑成型包 括 向软化的热塑性的型坯中充气 使其紧贴到封闭模具的冷却表面 被吹胀 的型坯凝固 形成中空塑料制品 吹塑制品的表面光滑并且带有光泽 或在加 工处理过程中 制品表面形成刻花或雕刻花纹 吹塑成型适用于大多数的塑料 所以其在各种塑料成型工艺中占有很大优势 作为一种新材料和新的成型工艺 吹塑成型工艺将会不断发展 成为塑料工业未来的发展趋势 注射吹塑成型是 一门工程技术 它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品 注射吹塑成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度 压力和相应的各 个作用时间 主要针对目前成型品产生不良有原因加以分析判断 在成型机 模具及原料方面提供参考因素从而有效的控制不良的产生 降低生产成本 关键词 关键词 聚碳酸酯 特性 工艺条件 注塑成型 干燥 Abstract Paper for PC molding process and the status quo and development trend of the content on process Blow molding to ensure a large number of molding products and economic production to meet the growing needs of the people Blow molding include the following to soften the thermoplastic of the inflating parison to mold close to the closed cooling surface the inflation of the parison solidification the formation of hollow plastic products Blow molding products and with a shiny surface or in the processing process the products formed on the surface of engraving or carving patterns Applicable to the majority of blow molding of plastic so its in a variety of plastic molding processes account for a large advantage As a new materials and new forming processes blow molding process will be continuous development of the plastics industry to become the development trend of the future Injection blow molding is an engineering technology it is involved in the plastic and into a useful product to maintain the original performance Injection blow molding is an important process conditions affect the plastics flow and cooling the temperature pressure and the corresponding time in all The main view of the current adverse moldings are to be analyzed to determine the reasons in the molding machine mold and provide reference to the factors of raw materials so as to effectively control the selection of non performing lower production costs Key word Polycarbonate Characteristic Technological conditions Injection molding Dry 目录目录 摘 要 Abstract 绪 论 1 第一章 吹塑成型的介绍 2 1 1 工业规模 2 1 2 塑料原料 聚碳酸酯 PC 2 1 3 基本吹塑成型过程 3 1 4 吹塑成型类型 5 1 5 过程控制 7 1 6 吹塑成型的成型基础 8 1 7 吹塑成型的变量 9 1 8 吹塑成型的工艺 10 1 9 制品和模具设计 10 1 10 加工原则 11 第二章 注射吹塑成型及工艺参数 13 2 1 注射过程 13 2 2 注塑工艺参数的设定 16 2 3 成型基础 22 2 4 吹塑成型设备 23 第三章 聚碳酸酯 PC 桶的挤出吹塑成型 28 3 1 聚碳酸酯 PC 28 3 2 生产工艺 29 3 3 生产参数 30 3 4 模具 31 3 5 成型设备 32 3 6 辅机及调整 36 第四章 常见产品质量缺陷的产生及解决方案 38 附表一 42 结 论 43 致 谢 44 参考文献 45 第 2 页 绪论绪论 吹塑成型是塑料工业中广泛使用的加工各种塑料制品的第三大加工工艺 占所有塑料制品成型工艺的 10 其他成型工艺 挤出成型占 36 注射成型 占 32 压延占 8 涂布占 5 压缩占 3 其余占 3 美国在生产加工 各种塑料制品时 有大约 6000 台吹塑机 18000 台挤出机 80000 台注塑机 吹塑制品每年的产值达 3 5 亿美元 吹塑成型保证了成型制品的大批量及经济生产 满足了人们的日益需求 吹塑成型基本工艺包括 向软化的热塑性的型胚中充气 使其紧贴到模具的冷 却面 被吹胀的型坯凝固 形成中空塑料制品 吹塑制品的表面光滑并且带有 光泽 或者在加工处理过程中 制品表面形成刻花或雕刻花纹 大多数的塑料都适合于生产吹塑制品 这一点使得吹塑成型在各种塑料成 型工艺中占有很大优势 作为一种新材料和新的成型工艺 吹塑成型将会不断 的发展 成为塑料工业未来的发展趋势 正确的选择成型材料涉及以下几个方 面 如性能要求 选择适合的加工工艺 更重要的是准备一个详细的购买方案 和工作程序 各种塑料性能差异很大 如有些塑料有较长的抗蠕变性能 耐疲 劳性能和韧性等 相反 有些塑料使用时常需考虑体积和成本问题 吹塑成型制品冲击着传统材料市场 尤其是液体包装容器 在过去几十年 里 人们开始利用 PE 挤出瓶来盛装液体洗涤剂 用 PVC 塑料品装食用油和带 肉果汁 用 PET 瓶装碳酸饮料等 自从各种新的包装容器问世以来 吹塑成型 得到了飞速发展 其加工工艺 可加工材料的特性和范围都得到了很大的发展 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 1 页 第一章第一章 吹塑成型介绍吹塑成型介绍 1 1 吹塑成型的市场空间吹塑成型的市场空间 吹塑成型是世界上发展最快的工业之一 吹塑成型可用于生产各种大小不 等的包装容器 工业上不规则的中空制品 预计对瓶子的需求还会不断增长 这些热塑性制品约 22 用于食物 20 用于饮料 15 用于家庭化学药品 12 用于化妆品 8 用于健康 7 用于工业化学品 5 用于汽车 1 用于 其它方面 Freedonia Group Inc 报道 自 1999 年中期起 美国加工机械的销售量将以 5 8 的速度递增 到 2003 年达到 15 亿美元 注塑机的销售量占所有机械的 51 2003 年 吹塑机将增长最快 销售额将达 5 05 亿美元 挤出机达 4 4 亿 美元 热成型机达到 4 55 亿美元 同时美国现有的 350 家塑料机械制造厂家 销售额将从现在的 5 超过总体的 50 1 2 塑料原料 聚碳酸酯塑料原料 聚碳酸酯 PC 聚碳酸酯 PC 学名 2 2 双 4 羟基苯基 丙烷聚碳酸酯 是一种无定形 无毒 无味 无臭 透明无色或微黄色非晶型热塑性工程材料 PC 按黏度分为三级 有高黏度级 中黏度级和低黏度级 高黏度级适合挤塑制品加工 低黏度级加 工流动性好 适合注塑制品加工 PC 综合机械性能好 其抗冲击在一般热塑性塑料中最好 蠕变性小 尺寸 稳定性好 PC 的耐热性较好 可在 60 120 下长期使用 热变形温度为 130 140 玻璃化温度 149 无明显熔点 在 220 230 呈熔融状态 热分解温度大于 310 燃烧后离火自熄 PC 极性小 吸水率低 收缩率小 尺寸精度高 对光稳定 耐候性好 成型加工时不易氧化分解 熔体黏度大 PC 的体积电阻率和介电强度与聚酯薄膜相当 介电损耗角正切值仅次于聚乙烯 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 2 页 和聚苯乙烯 且几乎不受温度影响 PC 薄膜制品气渗性小 对热 热能辐射 臭氧等稳定 但不耐紫外光 与其他树相容性差 PC 耐酸和油 但不耐碱 胺 酮等介质溶于氯代烃 长期浸入沸水中易引起水解和开裂 在甲醇中溶胀 PC 可用注塑 挤出 吹塑和真空成型等方法加工 亦可以印刷 黏接 涂 塑及机加工 成型后应退火处理以便消除内应力 PC 可用于齿轮 齿条 杠杆 受力不大的稳固件 如螺帽 铆钉等 离 心泵的叶轮 阀门 管件 电子电器工业方面 用于绝缘插件 线圈框架 端 子 垫片等 电器外壳及传动件 如电钻外壳 电讯器材壳体等 在军工及照 明工业中 反坦克地雷外壳及灯罩 防爆玻璃 飞机 车 船挡风玻璃 安全 帽的防护罩 医疗手术器皿 如人工心脏 广告牌等 1 3 基本吹塑成型过程基本吹塑成型过程 与其它的成型工艺 如注射成型 相比 注塑成型有一系列经济和技术上 的优势包括不规则倒角的生产 低应力 壁厚可调和成本低廉等 不规则倒角 是吹塑成型最突出的优势 在一定程度上几乎没有不能加工的制品 包括由于 销售规划所需的美术设计上的这种倒角 甚至是特殊制品的功能设计 这种倒 角不是绝对必要时也都用吹塑成型工艺进行加工 吹塑制品结构中最常用的一个词是 中空 注 Webster 词典里对中空的 解释是像任何的洞穴 如碗或饮料杯 这种中空形状在很大程度上是注射成型 的 当设计的瓶壁向中心靠拢 它们就是所谓的倒角 考虑到技术 美术和成 本方面的因素 吹塑成型已经成为塑料城性行业种生产带有这种倒角制品最优 越的方法 由于挤出吹塑 Extrusion blow molding EBM 设备指包括阴模 所以只需 简单地改变机械部件或型坯的挤出条件就可以改变最终制品的壁厚和质量 对 于一件制品来说 它最终所要求的精确壁厚不可能提前准确的计算出来 这样 就会在时间和成本上有很大优势 注射吹塑中所注射型皮的形状直接影响到最 终的制品的壁厚 在传统的注射成型中对任何变量的改变都是非常昂贵的 在 真空成型时 这些改变需要通过多次的改变片材的厚度获得 通过真空成型可得到壁厚像纸的制品 而注射成型则不然 吹塑盒注塑成 型都可以的生产壁厚制品 对一特定的制品采取何种成型工艺最终由制品的其 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 3 页 他特性 如凹角 应力等来决定 许多塑料 如 PE 有较高的分子量 更适合用于吹塑 而不适合用于注塑 高分子量的塑料韧性较高 可提高制品的抗环境应力开裂能力 更适用于包装 洗涤剂等工业化学品 与这些物质接触易造成环境应力开裂 成本因素是非常复杂的一个问题 不能一概而论 然而 吹塑方面的成本 问题是非常简单清晰的 在生产过程相同或相似的制品大批量生产时 吹塑成 型加工成本平均只有注塑加工成本的 1 2 或 1 3 吹塑成型工艺应用只有注射成 型工艺的 1 10 吹塑成型制品较注射制品的公差大 但用注射成型工艺有凹角或不规则形 状的制品时 对制品不同部分分别成型 然后进行组装 如搭扣配合 溶剂结 合 超声波粘接 而用吹塑工艺生产不规则或复杂形状的制品时 即使是公差 不要求相等时 大多数应用不做此要求 也可以降低操作成本 另外在很大程 度上可以减少或消除泄露 缩短成型周期和生产时间 吹塑成型要求理解工艺过程的每一个要素 包括注射和挤出简短塑料的熔 融图 1 1 和图 1 2 分别展示了注塑机和挤出机的基本组成 不同塑料 粒料 片 料等 从料斗加入到进料口 当未熔融的物料进入喂料口 即进入塑化装置进 行熔融时 螺杆在液压或电力驱动下以一定速度带动料筒中的物料运动 螺杆 装在加热且温度更高的料筒内 物料容易粘在温度高的料筒表面 未熔融的塑 料将粘在料筒上不随螺杆转动 这就使得加入的物料在旋转螺杆的带动下不断 向前流动 并在料筒中由于混合及与螺杆的压紧作用导致摩擦 产生热量 在 塑料离开螺杆和料筒时 已被熔融 压缩 混合成均匀的熔体 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 4 页 图图 1 1 移动螺杆式注射装置移动螺杆式注射装置 1 喷嘴喷嘴 2 分流梭分流梭 3 加热器加热器 4 料筒料筒 5 料斗料斗 6 计量室计量室 7 注射柱塞注射柱塞 8 传动臂传动臂 9 注射活塞注射活塞 10 注射座移动液压缸注射座移动液压缸 挤出塑料时 在料筒末端装有滤网组合和多孔板 以滤去从料斗带进的杂 质 同时 滤网还有助于增加 料筒中的被压 更好的促进熔融混合的均匀性和 流动性 多孔板带有滤网 可以起支撑作用 同时也有利于产生被压 常见的塑化装置有两种 连续式塑化装置 图 1 1 和往复式塑化装置 图 1 1 连续式挤出机中 塑料随着螺杆的转动保持稳定流动 而往复式挤 出机中 螺杆 大多用于注塑机上 不仅做旋转运动 同时在料筒内做水平方 向的往复运动 随着螺杆的转动 想前流动的塑料的塑料得以填充 这样螺杆 就会向后运动 当螺杆向后运动到预定的距离时 由液压或电力驱动汽缸运动 同时又带动物料向前流动 这一过程周而复始 图图 1 2 单螺杆挤出机的结构示意图单螺杆挤出机的结构示意图 1 机头连接法兰机头连接法兰 2 过滤网过滤网 3 冷却水管冷却水管 4 加热器加热器 5 螺杆螺杆 6 料筒料筒 7 液压泵液压泵 8 测速电机测速电机 9 推力轴承推力轴承 10 料斗料斗 11 减速器减速器 12 螺杆冷却装置螺杆冷却装置 1 4 吹塑成型类型吹塑成型类型 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 5 页 吹塑成型可分为以下三种主要成型方法 挤出吹塑成型 EBM 通过挤出机的连续或间歇式挤出 注射吹塑成型 IBM 通过带有金属模芯的注塑机间歇式成型 注 拉 吹或挤 拉 吹 可得到双向拉伸的制品 明显改善制品的性价比 在连续挤出吹塑成型时挤出机口模连续地挤出型坯或管 而非连续式 间 歇式 挤出机在模头处有以储料装置 然后依次挤出型坯 经吹塑成型成制品 在注射吹塑成型中 通过带有金属模芯的注塑机对物料进行预成型 随后 经吹塑成型成制品 约 75 的成型工艺采用挤出吹塑成型 25 采用注射吹塑成型 注射成型 的制品中约有 75 是经过双向拉伸的 挤出吹塑成型制品也有经过拉伸的 经 过拉伸的制品在环向和纵向同时得到取向 用吹塑工艺生产不同类型的制品时 在所用原料 制品性能 产量及成本等方面有很大的优势 表 1 2 为典型吹塑 成型举例 吹塑成型层状复合塑料制品应用也非常广泛 利用不同的塑料原料 包括 泡沫塑料 再回收利用的塑料等进行共挤出或共注塑 不仅降低了成本 而且 能满足性能的要求 是非常可行的加工技术 基本加工方法材料平均生产速度 件 h 平均容器尺寸市场大约占有率 连续挤出梭形磨 合 PE PP PC PV C 和 PETG 500 36004OZ 7 5gal 50 轮式合模 6 24 个夹子 PE PP PVC 共 挤出 2000 500032 300OZ 10 间歇式挤出往复 式螺杆 PE 和 PC 500 25008 128OZ 10 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 6 页 储料头式PE 和工程塑料 50 500 5 2000gal 5 拉伸吹塑PVC PET PP PAN 1200 4000 16 48gal 20 包括吹塑 注射吹塑 PVC PET PE PAN PS PC 500 30001 16OZ5 包括浸渍模塑 浸渍吹塑PVC PET PE PAN PS PP 500 1500 1 24OZ 见注射吹塑 热吹塑PE PET240 15000 1200 4000 1200 4000 16OZ或 22L 16 48OZ 8 48OZ 见拉伸吹塑 表表 1 21 2 典型吹塑成型典型吹塑成型 1 4 1 挤出吹塑成型与注射吹塑成型 与注射吹塑相比 挤出吹塑的优点主要是模具成本低 操作简单 缺点和局 限性是型坯易膨胀 会产生边角料 壁厚不易控制 以及塑料混合均匀性差等 可以按照需要吹塑带手柄的制品 在吹塑过程中 可以直接修饰某些特定的制品 也可以在生产的后续阶段对制品作休整 不同方向的边角料都大大减少 注射吹塑最主要的优点是在加工过程中飞边 毛刺 废边 废料少 制品壁 厚均匀一致 物料容易混合均匀 可以很精确的成型瓶颈 熔融的塑料在吹塑后 可能产生收缩 而注射成型型坯在各个方向的尺寸有精确的控制 可以很好地克 服这一点 经注射吹塑的瓶颈 其内外公差都很严格的控制在 0 1mm 最终制 品的质量也严格地控制在 0 1 这个微小的公差内 注射吹塑的不足之处是模具成本高 只可以在固体状态下操作 局限于生产 小型制品 但是随着市场的进一步拓展 注射吹塑将可以生产大容量 形状复 杂的制品 建立一条注射吹塑生产线比建立一条挤出吹塑生产线更难 需要花 费更长的时间 而且注射吹塑模具成本是挤出吹塑模具成本的两倍 挤出吹塑可 以生产大容量的制品 在共挤出方面 两者有大致相同的优缺点 但优点都远远 多于缺点 所有适合于挤出吹塑成型的塑料都可以用于注射吹塑成型 而且一些不适合 于基础吹塑成型的塑料也可以用于注射吹塑成型 特别是在成产特殊类型的制品 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 7 页 时 尤其是那些极易熔融的塑料 像常见的 PET 可以大批量地生产 最常见的 一个例子是 PET 经注射型坯定向拉伸吹塑成各种大小和不同容量的碳酸饮料瓶 1 5 过程控制过程控制 随着吹塑成型 BM 发展的越来越复杂 生产者需要更精确的控制 并不 断改进生产过程以适应设备 而不同类型的设备的控制过程要满足生产者的操作 需求 过程控制系统能检测 产生偏差时报警或灯闪 提供反馈 偏差校正 和程序控制 计算机使设备所有功能和所有的熔体过程变量相关 了解设备和 操作需求是开发智能控制程序的前提条件 设备控制系统由输入 信号处理和功 率放大组成 一些敞开式控制系统 只是设定机械或电子设备的操作温度 压力 时间 或行程 即使所用设定值不能再生产合格制品时 设备也继续在其设定点工作 敞开式控制系统的问题是在成型中无法补偿整个加工过程中多种难以观察到的干 扰影响 过程控制的目标是把一些过程参数和适当设备进行闭路控制 从而消除 由不同变量引起的过程波动 干扰 正确安装和应用闭路控制系统 可将设备中的特性控制在一个范围内 实现 最低成本下生产零缺陷的制品 开发最佳设置的设备控制器的目标是把满足性能 要求和设备在最低成本下运转两者关联起来 从而用可控 可重复参数范围操作设 备 对挤出或注射成型来说 最简单的形式是用二维成型面积图 MAD 的方式 来完成这个工作 应根据实验及吹塑制品的评估来设立限制范围 然后进行分析 不同相关变量的影响 生产控制涉及设备操作和塑料行为的许多方面 最重要的是二者的相互作用 一般来说 加工压力和温度与时间的曲线可为判别制品质量提供依据 控制系统 的设计必须考虑所有这些基本功能及其各种逻辑顺序 1 6 吹塑成型的成型基础吹塑成型的成型基础 吹塑成型范围很广 既包括一般成型技术 低成本高劳力耗费 又包括尖 端的成型技术 高成本低劳力或是无劳力耗费 生产量 加工的材料 所用的 设备以及管理费用决定了相应的成型技术 生产量小的制品通常用一般成型方法 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 8 页 从众多的成型设备中进行选择 以满足制作经济 精确度高 生产率高等要 求 众多塑料复合可用天平手工配料 根据需要的比例 用泵输送各种原料 原 料配比通常是质量配比 但有时也按照体积配比 用隔膜泵从储料仓中抽取各种 分并计量 按照规定的比例送入混合器中 若混合成分中不含腐蚀性填料或添加 剂 则可用一定驱动速率的齿轮泵来传送混合后的物料 在生产合格塑料制品的 整个过程中 熔体的流动方式非常值得研究 在加工过程中 良好的工程和工艺控制是非常重要的因素 但这也只是确保 生产合格制品的部分因素 除了优良的工艺和生产控制外 适度的业务和营销手 段对一个企业的成功来说也是同等重要的 在对整个工业分析时 图解是非常好 的一个方法 因为它涉及工艺和技术的各个方面 因为它涉及工艺和技术的各个 方面 包括当地和全球的竞争 为了理解设计和生产过程中潜在的问题及解决办法 需了考虑机器设备的生 产能力 塑料加工变量和制品性能之间的关系 图 1 3 机器状况包括加工温度 和压力 模具和口模的温度以及机器的产率等 而加工变量更特殊 比如在模具 和口模处的熔融状态 熔体流动的温度和速率等 机器的设定并非关键 加工的变量 正确的定义与测量与制品的性能密切相 关 将设计和加工联系起来可以确保制品生产的连续性 熟悉加工的人可以检测和校正一些明显的问题或测量因子 如色泽 表面状 态和尺寸等 然而 制品的一些不明显的性能变化 除非在检测中广泛全面的检 测 并在使用中合理控制 否则在在制品使用过程中才会表现出来 1 7 吹塑成型的变量吹塑成型的变量 随着加工工艺和过程控制能力的提高 原料和设备变量不断不减少 为了确 保对原料和设备的控制 通过不同的测试 设定控制参数和测量范围非常重要 当然也有可能得到劣质的制品 比如 供货商提供的说明书可从最小值取至最大 值 如分子量分布 当所用的原料能最大发挥其功效时 就能生产出好的制品 但当他们的效能最小时 就需要改变对过程的控制 以生产出优质的制品 为了判断制品的性能是否在规定的公差内 需要对其加以检测 比如 注射 吹塑过程中 模腔压力分布易受材料变化的影响 与这一参数相关的有四组变量 他们共同影响着压力的分布 熔体黏度和加料速率 升压时间 填充和保 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 9 页 压时间 塑化机的回复 原料的黏度与模腔的压力密切相关 注塑吹塑中熔体 黏度 压力和挤出型坯的时间之间相似的关系式也可以应用于挤出吹塑成型中 图图 1 3 制品制品 塑料塑料 加工性能的关系加工性能的关系 1 8 吹塑成型的工艺吹塑成型的工艺 除了原料以外 许多设备硬件和控制因素也可以引起加工过程的不稳定 包 括机器零件 设备部件的精确性 各部件间的连接方法和精度 温度和压力的控 制能力等 尤其是金属零件中热传递的一致性 比如那些模腔和口模处的金属部 件 定位传感器 温度 压力等 对加工性能有显著的影响 这些变量在限制生 产有效品时是可以控制的 设备的改善 如在设备原料上 在有效减少操作参数 或限制因素方面将来设备仍迈出了非凡的一步 这些局限是因为钢铁和其它原料 或控制方法 如模糊逻辑 的性能有无尽的改善 所以将来设备仍会存在某些局 限 引进于 1981 年 以人类操作的控制行为为基础的模糊逻辑的应用在不断向 前发展 1 9 制品和模具设计制品和模具设计 设计者借助一种可行的工程技术 吧制品的最终用途与选用原料的特性匹配 起来 其目的是满足设计的三方面需要 经济性 功能性 愉悦的外观 制品的性能还依次与其载荷 温度和时间等环境因素有关 所用的生产方法常会 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 10 页 限制制品某些方面的设计 反之 某些设计也注定了生产方法上的局限 因此 制品的生产对设计有深刻的影响 如果要以最低成本使设计的制品满足性能需求 首先要明确塑料材料和制造 工艺 并且采用一系列相关联系 彼此协调的操作步骤确保设计成功 通常情况下 当材料和 或加工方法不止一种 在分析材料和工艺变量的类型和范围以确定最终 的设计方法时 把成本作为重要因素 工艺是整个生产计划的重要组成部分 不能出任何纰漏 但不幸的是 很多 制造设备 定制的或自产的 只是一种加工手段 这样 设计者必须确保公司内现 有制造系统能够满足制品整个加工过程的要求 制品设计之后是该制品的模具 模具 口模等 的设计和制造 模具设计与 制品设计方法不同 包括各种各样的变量和问题 模具制造者通常是模具设计或某 个制造领域内的专家 但并非所有人都有这样的水平 因此 如果公司内没有资质 合格的模具人员 就必须熟悉模具人员应具备的能力 到公司外寻找最好的模具工 程师以备项目所需 很多不同的加工因素影响性能可重复性的需求 现已经开发出的代替传统试 差法的计算机软件具有整合所有这些可利用因素的能力 制品设计基本概念包括 部件或制品最终的用途需求 包括美学的 结构 的 机械的等 可纳入制品成本效益的功能条款数目 考虑多个制品可否合并 为一个吹塑制品 第三个因素是个重要的设计理念或设计特征 已经被采用 但吹 塑成型真正的新发展刚刚开始 并对工业和商业吹塑制品有显著影响 因此 对于 设计者来说 掌握并应用所有的基本概念 尤其是替换组装制件的吹塑成型中能得 到什么样的制品是很重要的 1 10 加工原则加工原则 在所有的设计和生产应用中 应经常意识到加工中一个改变 如原料 设计 等 就可能产生一个问题 应遵循以下原则 加工时机器 口模 原料 过程控制和操作者的密切合作 加工过程中热总是以一定速率通过物质从热端传到冷端 液压或电驱动是推而不是拉 其速率依赖于压力和熔体流动 生产最多制品且生产周期最短的方法 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 11 页 A 尽可能快的使熔体达到最低温度 B 尽可能降低制品的最低压力 C 尽可能缩短生产周期 所有的问题都有合乎逻辑的原因 理解问题 解决问题 然后使设备 适应生产 调整改变 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 12 页 第二章第二章 注射吹塑成型及工艺参数注射吹塑成型及工艺参数 2 1 注射过程注射过程 2 1 1 注射过程动作选择 一般注塑机既可手动操作 也可以半自动和全自动操作 手动操作是在一个生产周期中 每一个动作都是由操作者转换操作按钮开关而实现 的 一般在试机调模时才选用 半自动操作时机器可以自动完成一个工作周期的动作 但每一个生产周期完毕 后操作者必须拉开安全门 取下工件 再关上安全门 机器方可以继续下一个周期 的生产 全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后 可自动进入下一个工作周 期 图 2 1 在正常的连续工作过程中无须停机进行控制和调整 但须注意 如需 要全自动工作 则 1 中途不要打开安全门 否则全自动操作中断 2 要及时 加料 3 若选用电眼感应 应注意不要遮闭了电眼 实际上 在全自动操作中通常也是需要中途临时停机的 如给机器模具喷射脱模剂 等 正常生产时 一般选用半自动或全自动操作 操作开始时 应根据生产需要选 择操作方式 手动 半自动或全自动 并相应转换手动 半自动或全自动开关 半自动及全自动的工作程序已由线路本身确定好 操作人员只需在电柜面上更改速 度和压力的大小 时间的长短 顶针的次数等等 不会因操作者调错键钮而使工作 程序出现混乱 当一个周期中各个动作未调整妥当之前 应先选择手动操作 确认每个动作正 常之后 再选择半自动或全自动操作 2 1 2 预塑动作选择 根据预塑加料前后注座是否后退 即喷嘴是否离开模具 注塑机一般设有三种选 择 1 固定加料 预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具 注座也不移动 2 前 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 13 页 加料 喷嘴顶着模具进行预塑加料 预塑完毕 注座后退 喷嘴离模具 选择这种 方式的目的是 预塑时利用模具注射孔抵助喷嘴 避免熔料在背压较高时从喷嘴流 出 预塑后可以避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递 影响它们各自温度的 相对稳定 3 后加料 注射完成后 注座后退 喷嘴离开模具然后预塑 预塑完 再注座前进 该动作适用于加工成型温度特别窄的塑料 由于喷嘴与模具接触时间 短 避免了热量的流失 也避免了熔料在喷嘴孔内的凝固 注射结束 冷却计时器计时完毕同时 预塑动作开始 螺杆旋转将塑料熔融并 挤送到螺杆头前面 由于螺杆前端的止退环所起的单向阀的作用 熔融塑料积存在 机筒的前端 将螺杆向后迫退 当螺杆退到预定的位置时 此位置由行程开关或电 子尺确定 控制螺杆后退的距离 实现定量加料 预塑停止 螺杆停止转动 紧 接着是射退 也叫抽胶 动作 射退即螺杆作微量的轴向后退 此动作可使聚集在 喷嘴处的熔料的压力得以解除 克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的 流涎 现 象 若不需要射退 则应把射退停止开关调到适当位置 使用电子尺的将最后一段 储料位置与射退位置设置成一样 让预塑停止开关被压上的同一时刻 射退停止 开关也被压上 当螺杆作射退动作后退到压上停止开关时 射退停止 接着注座开 始后退 当注座后退至压上停止开关时 注座停止后退 若采用固定加料方式 则 应注意调整好行程开关的位置 一般生产多采用固定加料方式以节省注座进退操作时间 加快生产周期 2 1 3 注射压力选择 注塑机的注射压力由比例调压阀进行调节 在调定压力的情况下 通过高压和 低压油路的转换 控制前后期注射压力的高低 普通中型以上的注塑机设置有三种压力选择 即高压 低压和先高压后低压 高压注射是由注射油缸通入高压压力油来实现 由于压力高 塑料从一开始就在高 压 高速状态下进入模腔 高压注射时塑料入模迅速 注射油缸压力表读数上升很 快 低压注射是由注射油缸通入低压压力油来实现的 注射过程压力表读数上升缓 慢 塑料在低压 低速下进入模腔 先高压后低压是根据塑料种类和模具的实际要 求从时间上来控制通入油缸的压力油的压力高低来实现的 为了满足不同塑料要求有不同的注射压力 也可以采用更换不同直径的螺杆或 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 14 页 柱塞的方法 这样既满足了注射压力 又充分发挥了机器的生产能力 在大型注塑 机中往往具有多段注射压力和多级注射速度控制功能 这样更能保证制品的质量和 精度 2 1 4 注射速度的选择 注塑机的注射速度由比例流量阀进行调节 有时在液压系统中设有一个大流量 油泵和一个小流量泵同时运行供油 当油路接通大流量时 注塑机实现快速开合模 快速注射 快速储料等 当液压油路只提供小流量时 注塑机各种动作就缓慢进行 注塑机一般使用螺杆作为冲头 这时的的模具的填充速度为注射速度 注塑薄 壁制品时 必须采用高射速 以便于熔胶未凝固时完全填充模具 生产较为光滑的 表面 填充时使用一系列程序化的射速 避免产生喷射或困气等缺陷 注射可在开 环式或闭环式控制系统下进行 无论采用那种注射速度 都必须将速度值连同注射时间记录于记录表上 注射 时间指模具达到预定的首阶段射压所须的时间 乃螺杆推进时间的一部分 2 1 5 顶出形式的选择 注塑机顶出形式有机械顶出和液压顶出二种 有的还配有气动顶出系统 顶出次数 设有单次和多次二种 顶出动作可以是手动 也可以是自动 顶出动作是由开模停止限位开关 或电子尺 来启动的 操作者可根据需要 通过 调节顶出行程开关 或电子尺的刻度距离 来实现的 顶出的速度和压力亦可通过 电脑中的数字量的设定来实现 顶针运动的前后距离由行程开关 或电子尺的设定 位置 确定 2 1 6 温度控制 以测温热电偶为测温元件 配以测温毫伏计成为控温装置 指挥料筒和模具电 热圈电流的通断 有选择地固定料筒各段温度和模具温度 料筒电热圈一般分为二段 三段或四段控制 电器柜上的电流表分别显示各段电热 圈电流的大小 电流表的读数是比较固定的 如果在运行中发现电流表读数比较长 时间的偏低 则可能电热圈发生了故障 或导线接触不良 或电热丝氧化变细 或 某个电热圈烧毁 这些都将使电路并联的电阻阻值增大而使电流下降 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 15 页 在电流表有一定读数时也可以简单地用塑料条逐个在电热圈外壁上抹划 看料条熔 融与否来判断某个电热圈是否通电或烧毁 2 1 7 合模控制 合模是以巨大的机械推力将模具合紧 以抵挡注塑过程熔融塑料的高压注射及 填充模具而令模具发生的巨大张开力 关上安全门 各行程开关均给出信号 合模动作立即开始 首先是动模板以慢速启 动 前进一小短距离以后 原来压住慢速开关的控制杆压块脱离 或电子尺到达设 定距离 活动板转以快速向前推进 在前进至靠近合模终点时 控制杆的另一端 压杆又压上慢速开关 或电子尺到达设定距离 此时活动板又转以慢速且以低压 前进 在低压合模过程中 如果模具之间没有任何障碍 则可以顺利合拢至压上高 压开关 转高压是为了伸直机铰从而完成合模动作 这段距离极短 一般只有 0 3 1 0mm 刚转高压旋即就触及合模终止限位开关 这时动作停止 合模过程结 束 注塑机的合模结构有全液压式和机械连杆式 不管是那一种结构形式 最后都 是由连杆完全伸直来实施合模力的 连杆的伸直过程是活动板和尾板撑开的过程 也是四根拉杆受力被拉伸的过程 合模力的大小 可以从合紧模的瞬间油压表升起之最高值得知 合模力大则油压表 的最高值便高 反之则低 较小型的注塑机是不带合模油压表的 这时要根据连杆 的伸直情况来判断模具是否真的合紧 如果某台注塑机合模时连杆很轻松地伸直 或 差一点点 未能伸直 或几副连杆中有一副未完全伸直 注塑时就会出现胀模 制件就会出现飞边或其它毛病 2 1 8 开模控制 当熔融塑料注射入模腔内及至冷却完成后 随着便是开模动作 取出制品 开模 过程也分三个阶段 第一阶段慢速开模 防止制件在模腔内撕裂 第二阶段快速开 模 以缩短开模时间 第三阶段慢速开模 以减低开模惯性造成的冲击及振动 2 2 注射吹塑工艺参数的设定注射吹塑工艺参数的设定 成型前的物料干燥 成型加工前 塑胶必须被充分的干燥 含有水分的材料进入模腔后 会使制件 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 16 页 的表面出现银绦状的瑕斑 甚至会在高温时发生加水分解的现象 致使材质劣化 因此在成型加 工前一定要对材料进行预处理 使得材料能保持合适的水分 模温的设定 模温影响成型周期及成形品质 在实际操作当中是由使用材质的最低适当模 温 开始设定 然后根据品质状况来适当调高 正确的说法 模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度 在模具设计及成 形 工程的条件设定上 重要的是不仅维持适当的温度 还要能让其均匀的分布 不均匀的模温分布 会导致不均匀的收缩和内应力 因而使成型口易发生变 形和翘曲 提高模温可获得以下效果 加成形品结晶度及较均匀的结构 使成型收缩较充分 后收缩减小 提高成型品的强度和耐热性 减少内应力残留 分子配向及变形 减少充填时的流动阴抗 降低压力损失 使成形品外观较具光泽及良好 增加成型品发生毛边的机会 增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会 减少结合线明显的程度 增加冷却时间 计量及可塑化 在成型加工法 射出量的控制 计量 以及塑料的均匀熔融 可塑化 是由射出机 的可塑化机构 Plasticating unit 来担任的 加热筒温度 Barrel Temperature 虽然塑料的熔融 大约有 60 85 是因为螺杆的旋转所产生的热能 但是塑料 的熔融状态仍然大受加热筒温度的影响 尤以靠近喷嘴前区的温度 前区的温度过 高时易 发生滴料及取出制件时牵丝的现象 螺杆转速 screw speed A 塑料的熔融 大体是因螺杆的旋转所产生的热量 因此螺杆转速太快 则 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 17 页 有下列影响 a 塑料的热分解 b 玻纤 加纤塑料 减短 c 螺杆或加热筒磨损加快 B 转速的设定 可以其圆周速 circumferen tial screw speed 的大小来衡量 圆周速 n 转速 d 直径 圆周率 通常 低粘度热安定性良好的塑料 其螺杆杆旋转的圆周速约可设定到 1m s 上下 但热安定性差的塑料 则应低到 0 1 左右 C 在实际应用当中 我们可以尽量调低螺杆转速 使旋转进料在开模前完成即 可 背压 BACK PRESSURE A 当螺杆旋转进料时 推进到螺杆前端的熔胶所蓄积的压力称为背压 在射 出成型时 可以由调整射出油压缸的退油压力来调节 背压可以有以下的效果 a 熔胶更均匀的熔解 b 色剂及填充物更加均匀的分散 c 使气体由落料口退出 d 进料的的计量准确 B 背压的高低 是依塑料的粘度及其热安定性来决定 太高的背压使进料时 间延长 也因旋转剪切力的提高 容易使塑料产生过热 一般以 5 15kg cm2 为宜 松退 SUCK BACK DECOMPRESSION A 杆旋转进料结束后 使螺杆适当抽退 可以螺杆前端熔胶压力降低 此称 为松退 其效果可防止喷嘴部的滴料 B 不足 容易使主流道 SPRUE 粘模 而太多的松退 则能吸进空气 使 成 型品发生气痕 安定成型的参数设定 1 事前确认及预备设定 确认材料干燥 模温及加热筒温度是否被正确设定并达到可加工状态 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 18 页 检查开闭模及顶出的动作和距离设定 射出压力 P1 设定在最大值的 60 保持压力 PH 设定在最大值的 30 射出速度 V1 设定在最大值的 40 螺杆转速 VS 设定在约 60RPM 背压 PB 设定在约 10kg cm2 松退约设定在 3mm 保压切换的位置设定在螺杆直径的 30 例如 100mm 的螺杆 则设定 30mm 计量行程比计算值稍短设定 射出总时间稍短 冷却时间稍长设定 2 手动运转参数修正 闭锁模具 确认高压的上升 射出座前进 以手动射出直到螺杆完全停止 并注意停止位置 螺杆旋退进料 待冷却后开模取出成型品 重复 的步骤 螺杆最终停止在螺杆直径 的 10 20 的位置 而且成型品无短射 毛边及白化 或开裂等现象 3 半自动运转参数的修正 计量行程的修正 计量终点 将射出压力提高到 99 并把保压暂调为 0 将计量终点 S0 向前调到发生短射 再向后调至发生毛边 以其中间点为选择位置 出速度的修正把 PH 回复到原水准 将射出速度上下调整 找出发生短射 及毛边的个别速度 以其中间点为适宜速度 本阶段亦可进入以多段速度对应外观 问题的参数设定 保持压力的修正上下调整保持压力 找出发生表面凹陷及毛边的个别压力 以其中间点为选择保压 保压时间 或射出时间 的修正逐步延长保持时间 直至成型品重量明显稳 定为明适选择 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 19 页 冷却时间的修正逐步调降冷却时间 并确认下列情况可以满足 成型品 被顶出 夹出 修整 包装不会白化 凸裂或变形 模温能平衡稳定 肉厚 4mm 以上制品冷却时间的简易算法 理论冷却时间 S 1 2S 模温 60 度以下 理论冷却时间 1 3S 1 2S 模具 60 度以上 S 表示成型品的最大肉 厚 塑化参数的修正 确认背压是否需要调整 调整螺杆转速 使计量时间稍短于冷却时间 确认计量时间是否稳定 可尝试调整加热圈温度的梯度 确认喷嘴是否有滴料 主流道是否发生猪尾巴或粘模 成品有无气痕等 现象 适当调整喷嘴部温度或松退距离 段保压与多段射速的活用 一般而言 在不影响外观的情况下 注射应以高速为原则 但在通过浇 口间及保压切换前应以较低速进行 保压应采用逐步下降 以避免成型品内应力残留太高 使成型品容易变 形 注塑工艺调整秘笈 注塑速度的比例控制已经被注塑机制造商广泛采用 虽然电脑控制注塑速度分段控 制系统早已存在 但由于相关的资料有限 这种机器设置的优势很少得到发挥 本 文将系统的说明应用多段速度注塑的优点 并概括地介绍其在消除短射 困气 缩 水等制品缺陷上的用途 射胶速度与制品质量的密切关系使它成为注塑成型的关键参数 通过确定填充 速度分段的开始 中间 终了 并实现一个设置点到另一个设置点的光滑过渡 可 以保证稳定的熔体表面速度以制造出期望的分子取问及最小的内应力 我们建议采 用以下这种速度分段原则 1 流体表面的速度应该是常数 2 应采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结 3 射胶速度设置应考虑到在临界区域 如流道 快速充填的同时在入水口位减慢 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 20 页 速度 4 射胶速度应该保证模腔填满后立即停止以防止出现过填充 飞边及残余应力 设定速度分段的依据必须考虑到模具的几何形状 其它流动限制和不稳定因素 速度的设定必须对注塑工艺和材料知识有较清楚的认识 否则 制品品质将难以控 制 因为熔体流速难以直接测量 可以通过测量螺杆前进速度 或型腔压力间接推 算出 确定止逆阀没有泄漏 材料特性是非常重要的 因为聚合物可能由于应力不同而降解 增加模塑温度 可能导致剧烈氧化和化学结构的降解 但同时由剪切引起的降解变小 因为高温降 低了材料的粘度 减少了剪切应力 无疑 多段射胶速度对成型诸如 PC POM UPVC 等对热敏感的材料及它们的调配料很有帮助 模具的几何形状也是决定因素 薄壁处需要最大的注射速度 厚壁零件需要慢 快 慢型速度曲线以避免出现缺陷 为了保证零件质量符合标准 注塑速度设置 应保证熔体前锋流速不变 熔体流动速度是非常重要的 因为它会影响零件中的分 子排列方向及表面状态 当熔体前方到达交叉区域结构时 应该减速 对于辐射状 扩散的复杂模具 应保证熔体通过量均衡地增加 长流道必须快速填充以减少熔体 前锋的冷却 但注射高粘度的材料 如 PC 是例外情况 因为太快的速度会将冷料 通过入水口带入型腔 调整注塑速度可以帮助消除由于在入水口位出现的流动放慢而引起的缺陷 当 熔体经过射嘴和流道到达入水口时 熔体前锋的表面可能已经冷却凝固 或者由于 流道突然变窄而造成熔体的停滞 直到建立起足够的压力推动熔体穿过入水口 这 就会使通过入水口的压力出现峰形 高压将损伤材料并造成诸如流痕和入水口烧焦 等表面缺陷 这种情况可以通过刚好在入水口前减速的方法克服上述缺陷 这种减 速可以防 止入水口位的过度剪切 然后再将射速提高到原来的数值 因为精确控 制射速在入水口位减慢是非常困难的 所以在流道末段减速是一个较好的方案 我们可以通过控制末段射胶速度来避免或减少诸如飞边 烧焦 困气等缺陷 填充末段减速可以防止型腔过度填充 避免出现飞边及减少残余应力 由于模具流 径末端排气不良或填充问题引起的困气 也可以通过降低排气速度 特别是射胶末 段的排气速度加以解决 短射是由于入水口处的速度过慢或熔体凝固造成的局部流动受阻等原因产生的 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第 21 页 在刚刚通过入水口或局部流动阻碍时加快射胶速度可以解决这个问题 流痕 入水口烧焦 分子破裂 脱层 剥落等发生在热敏性材料上的缺陷是由 于通过入水口时的过度剪切造成的 光滑的制件取决于注塑速度 玻璃纤维填充材料尤其敏感 特别是尼龙 暗斑 波浪纹 是由于粘度变化造成的流动不稳定引起的 扭曲的流动能导致波浪纹或 不均匀的雾状 究