吹塑工艺[精选].doc

4-1 概 论 中空成形亦称吹压成形，顾名思意就是制成中空形状的热塑品。其主要制程可分为下列之步骤，如图4-1所示。 (a) 将塑料熔融，经螺杆挤压成中空之型胚(parison)。(b) 型胚垂落于分成两半之模具中，再将模具闭合。(c)　将压缩空气注入于型胚中，充胀型胚而与模具贴合。 　(d) 吹胀之产品冷却后脱模。(e) 修整毛边，即得成品。上述之制法亦称押出中空成形(extrusion-blow-molding)，另外一种常见的为射出中空成形(injection-blow-molding)，其法为利用射出成形在心蕊吹针上形成型胚且瓶颈也一起成形，然后型胚连同吹针传送到吹模模具内，再经由吹针贯入空气将型胚胀满整个模穴，最后转至顶出站而得成品，如图4-2为三站式之射吹成形。 至于押吹与射吹成形两者间之比较可由表4-1查知。  若是将中空成形与射出成形相比，则中空成形适合：·　大型品，厚肉品。·　可为双层壁构造。·　多种少量。射出成形适合：·　较小型品，薄肉品。· 精密成形。· 大量生产。若再欲深入之比较，则有以下几点：(a)　强度上：以同重量或同体积来比较，中空成形品绝对比射出成形品为强。(b)　加工温度：中空成形之成形加工温度较低，对收缩、翘曲、凹痕及热裂解之倾向较小。(c)　使用原料：射出成形须使用流动性较佳的原料，若是加了玻纤，则容易产生应力。(d) 应力集中：中空成形之压力约在4～5kgf/cm2间，为射出成形的1％，所以几乎无应力集中之现象。(e) 模具设备成本：因射出成形为高压成形，所须之模具际较强且精密，故成本极高。而中空成形为低压成形，所用模具可为铝、锌、或铝合金。中空成形之成形周期极短，以制造一个175毫升(6-OZ)之容器而言，其成形周期可在12秒内。若有8个模穴的话，则每一小时可制出2400个产品，且可加装自动切离边料设备以省却人工处理成本。 4-2 模具设计 4-2-1 制造材料 1.　铁与钢材：属机械功能的，如安装、导引、滑动、夹断、切割、打孔等部位所须之组配件以钢材为主。安装平台与杆可用一般工具钢制造，而导销与衬套等导引装置则最好以表面处理过之硬化钢制造。嵌入物因型胚被夹断时须紧闭模具而产生环绕应力，所以最好以抗磨耗性钢料制造之。吹压心轴、校正心轴及吹针，可用一般之工具钢来制造。在正常情况下，钢制中空成形模具之使用寿命为一千万次以上，但对有嵌入物之模具，应定时的整修，以使型胚得以俐落的分离。2.　铝及铝合金：其特性为比重低、导热度高、耐候性与抗化学性佳。它们会形成一层保护层膜，以抵抗氧化。高耐热处理之铝合金材料(70/75)，因为机械加工性极佳，所以常被用于中空成形之模具。3.　铍铜合金：适用于须热传导性和耐侵蚀性佳之模具，其焊接、冷却系统之插销组装极为方便，可惜价格太高约为铝合金之三倍。4.　高等级锌合金：有好之导电度及与铝和铜制成的合金，尺寸精确度极佳，但较易受侵蚀。与钢模同厚度的锌合金，其使用寿命才为前者的1/10，所以除非有钢质的接合刃，否则必须经常予以整修保养。 4-2-2 冷却系统 一个理想的中空成形冷却系统就是能在符合经济效益的时间内，将模具均匀充分地冷却。模具冷却系统中热交换所需之时间，其决定在于热量及热传导度，并且和塑料之收缩率与结晶性有关。冷却过快会使塑品产生内应力及收缩空隙；冷却过慢则会导致结晶粗糙，特别是对厚壁模具，累积之热量会使内部表面氧化而损坏。除了模穴之冷却外，尚须注意要尽快地冷却夹断口部份。通常可用鼓风机助之。冷却媒介之入口及出口的管路，应就生产的观点来适当地安排，对于瓶子的模型，可分别就瓶颈、瓶身及瓶底，以独立可各自调节的冷却线路来冷却，如图4-3所示。 冷却可用冷却管或冷却室来完成，为了增进冷却用水的乱流而增加导热作用，可将螺旋状之铜条插入冷却室中。模具使用愈久，冷却管愈容易生锈，而使传热作用明显降低，冷却水之需求量增加及加工周期增长。所以，冷却水的接触面积应比理论值设计得大些。塑料熔料的热量是藉水冷式将模具之热量除去的，但是如果水温低于5～10℃或低于露点时，模具内部会凝结水气，使得模具表面造成不良影响。上述之系统为国内中空业者常用之外部冷却系统，如今较高明的方法为内部冷却系统，就是使用厂内空气、液态CO2、零下温度干燥空气及高压缩空气等，此四种方法约可缩短周期时间15～33％不等。现在有更进步之冷却法为冷冻空气法，就是将水射入零下温度之空气，所生之雾气和冷冻干燥空气经由一个特殊设计之混合喷嘴，在中空产品内产生如雪物，如雪物因遇热融化而吸热来达成快速冷却之效果，据报利用此法可将1/4～6.5加仑之HDPE瓶之冷却时间缩短43～49％。 4-