目前确定各种塑料收缩率(成形收缩+後收缩)的方法,一般都推荐德国***标准中DIN16901的规定。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形後放置24小时,在温度为23℃,相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。
收缩率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)
其中:S-收缩率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1 S) 在模具设计中为了简化计算,一般使用下式求模具尺寸:
D=M MS(2)
如果需实施较为的计算,则应用下式: D=M MS MS2(3)
但在确定收缩率时,由於实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值,因而用式
(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造模具时,型腔则按照下偏差加工,型芯则按上偏差加工,便於必要时可作适当的修整。
难于确定收缩率的主要原因,首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值,而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同,即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其次,在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状,模具结构和成形条件等因素的影响。
下面从吹塑成型过程分析各个阶段的成型参数。吹塑成型过程可分为四个阶段:
(1) 型坯形成阶段聚合物在挤出机中的输送、熔融、混炼、泵出成型为型坯的形成阶段;在这一阶段,影响壁厚分布的主要工艺参数有:
①材料的分子量分布、平均分子量;
②吹塑机的温度控制系统和螺杆转速,其中温度控制系统包括料斗温度,料筒 1 区、 2区、 3 区、 4 区温度,法兰温度,以及储
料模头 1 区、 2 区、 3 区、 4 区温度。
(2) 型坯下料阶段型坯从模唇与模芯的间隙中挤出为下料阶段。此时,型坯离模膨胀和型坯垂伸这两种现象影响型坯成型。影响壁厚分布
的主要工艺参数是吹塑机的模头直径和壁厚控制系统,其中控制系统包括轴向壁厚控制系统和周向壁厚控制系统,以调整模唇与模芯的隙。
(3) 型坯预吹阶段为避免型坯内表面的接触、粘附,改善制品壁厚的均匀性,要对型坯进行预吹胀。在型坯预吹阶段,从型坯下方往型坯
内喷气,以护持型坯,减小其垂伸。在这一阶段,影响壁厚分布的主要工艺参数有:预吹压力、预吹时间。
(4) 型坯高压吹阶段高压吹胀型坯,使之贴紧模具型腔,实现产品塑性成型阶段。该阶段,影响产品成型的是型坯受高压吹胀变形、型坯与模腔接触变形。而影响壁厚分布的主要工艺参数有:材料的收缩率;吹气压力、时间;模具材料、结构、模具排气系统以及模具冷却系统,如冷却水道分布、冷却水进水温度等。尽管影响吹塑制品质量的因素较多,但当生产条件、制品要求确定后,调整吹塑工艺参数能有效改善制品质量。优化的工艺参数可以提高生产效率,降低原材料消耗,优化产品的综合性能。
制品种类吹塑制品有容器、工业制件两类。其中容器包括:包装容器,大容积储桶 / 储罐,以及可折叠容器。但随着吹塑工艺的成熟,工业制件的吹塑制品越来越多,应用范围也日益广泛。目前,容器约占 80 %的市场份额,每年增长 4 %左右;而工业及结构用制品占总量的 20%,每年增长速度为 12 %。容器消耗量的增长在于可旋扭塑料容器的应用范围不断扩大,工业用制品的消耗量增长主要是由新型加工技术的改进所致,如多层型坯挤出、双轴挤出、非轴对称吹塑等。表 2 列出了部分吹塑制品的应用及其性能要求。
吹塑成型进展
(1) 原材料聚合物在成型过程中,首先通过口模时受高剪切力作用,然后物料呈现挤出膨胀及垂缩现象,在形成下垂的型坯时,其膨胀率接近为零。接着型坯被吹胀紧贴在模具上,这时呈现低的膨胀率。过度的口模膨胀会产生废品。过度的垂缩导致制件的顶端到底部壁厚厚度不均匀,严重的甚至不能成型。因此,在选择适合吹塑的聚合物时,必须弄清其剪切及膨胀的粘弹特性。 HDPE 由于热稳定性好,又有多种改性产品,因而成为吹塑成型中应用广泛的塑料。
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