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ABS树脂的吹塑成型doc

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  ABS树脂的吹塑成型 1一般吹塑成型概述 (1)吹塑成型定义 (2)吹塑成型分类 (3)ABS吹塑成型方法 2常见吹塑成型产品 (1)按原料分有: (2)按大小有 (3)按产品壁结构分有: ABS树脂的吹塑成型工艺 1 ABS吹塑工艺流程 (1)工艺概述 (2)工艺流程图 2 ABS挤出吹塑工艺影响因素 温度 螺杆转速 储料量及储料时间 射料速度 吹气压力 吹气速度 吹气保压时间 吹胀比 吹胀比 型坯壁厚控制] ABS树脂的吹塑成型工艺 1成型设备概述 (1)成型设备概述 (2)成型设备分类 2单螺杆挤出机 单螺杆挤出机结构 单螺杆挤出机料筒 单螺杆挤出机螺杆 3储料式机头 储料机头结构 储料机头分类 储料机头特点 储料机头维护保养 4壁厚控制系统 (1)壁厚控制的概念 (2)壁厚控制原理 (3)壁厚控制系统的使用要求 5吹塑辅机 吹塑辅机概述 吹塑辅机种类 吹塑辅机使用要求与特点 ABS树脂??吹塑成型模具 1 吹塑模具概述 (1)吹塑模具的作用 (2)吹塑模具工作原理 2吹塑模具设计要点 (1)模具结构 (2)模具材料 (3)模具冷却 (4)模具排气 (5)吹气气针 (6)模具切口设计 3 ABS吹塑产品对模具的要求 4 吹塑模具的维护保养 ABS树脂的吹塑成型常见问题及解决方案 1常见问题概述 2常见问题分析及解决方法 型坯壁厚不均 型坯吹爆 表面收缩凹痕 表面麻点 表面气泡 表面条纹 黑点 喷漆开裂 烘烤变形 ABS树脂的吹塑成型的技术进展 1 吹塑工艺技术进展 2 吹塑设备技术进展 3吹塑产品技术进展 4.1.1ABS树脂的吹塑成型 1 一般吹塑成型概述 聚合物的吹塑成型是生产塑料制品三大最常用的塑料加工方法之一,同时也是发展较快、应用较广的一种塑料成型方法。这种成型方法所用的模具简单,成本低廉;与注塑成型相比,其设备造价低、适应性强、可以一次成型制件内部有较大空间的复杂、不规则形状的制品,这是注塑成型等其它成型方法不能一次顺利成型的;用三维中空成型方法还可成型具有复杂三维空间曲线的中空制品。吹塑成型仅适用于热塑性塑料,例如ABS 、PE、PP、PVC、、PET及。 工程塑料如PC等,其产品应用领域包括民涌如瓶、桶罐、壶等容器,工业用汽车、化工、运输等领域。 (1)塑料吹塑成型定义:塑料中空吹塑成型就是将塑料原料熔融后挤出或注塑成型坯,然后将粘流态的型坯置于中空模具中,在型坯中通入一定压力的压缩空气将其吹胀,再经过压缩空气保压冷却定型后脱模得到中空制品的成型方法。 (2)吹塑成型分类: 塑料中空吹塑成型的类型包括:按型坯的不同,分为普通吹塑与拉伸吹塑,拉伸吹塑又分为注射-拉伸-吹塑与挤出-拉伸-吹塑两大类;按产品容器壁的组成,分为单层吹塑与多层吹塑两大类,按成型工艺分类方法还有单工位和多工位之分。 ABS小型包装制品,瓶口有螺纹等密封要求的如化妆品瓶、药品瓶等多用注射吹塑法生产,小的管件采用连续挤出多工位吹塑法生产,ABS大型制品如大型花盆、汽车尾翼、净水器材多用挤出机加储料机头吹塑法生产。总体来讲ABS中空制品大多用挤出吹塑法生产,本书我们主要介绍ABS的储料机头挤出吹塑生产方法。 ABS吹塑成型方法:近年来,随着人们生活水平的提高、汽车工业、环保工业的发展,ABS的吹塑成型也发展很快,ABS与其它如PP\PE\PC等原料一样,其吹塑制品广泛应用于汽车尾翼、汽车侧脚踏板、高档工艺花盆、净化水装置净化器、化妆品包装容器等领域,并且每年都有8—10%的增长率。 ABS具体成型过程包括型坯的制造和型坯的吹塑。型坯的生产方法包括注射成型法、挤出成型法等,其中注射成型法又包括一步法和两步法;挤出成型法又包括连续挤出吹塑法和间歇挤出的储料机头吹塑法。但ABS吹塑大型制件最常使用的方法是储料机头间歇式吹塑法。 2 常见吹塑成型产品 (1)按原料分有:吹塑成型产品与日常生活息息相关,常见的软饮料瓶是用PET 吹塑的,饮水桶、茶杯用PC吹塑,还有用PP\PE吹塑的药瓶、汽车导风管、各种小包装容器等。还有弹性体TPE/TPU吹塑的洗耳球、玩具等。 (2)按大小有:吹塑产品可大可小,小的有眼药水瓶等只有几克重、中型的如化工桶、汽车尾翼等从1千克到十几公斤不等,大型的如大型化工储罐、大型托盘、小型游艇等重量可达几十上百公斤。 (3)按产品壁结构分有:按产品壁的结构,可分为单层壁、双层壁和多层壁吹塑产品,如一般的肠衣膜有三层至五层,塑料汽车燃油箱可达6层,要有多台挤出机同时供料才能生产多层壁产品。 ABS树脂的吹塑成型工艺 1 ABS的吹塑成型工艺流程 吹塑工艺概述:挤出吹塑的基本特征是吹塑用的塑料型坯是挤出机挤出成型的。具体方法是:热塑性塑料的原料经过挤出机塑化后,经过塑料机头挤出,制成可供吹塑成型塑料容器等制品的中空型坯,然后进行吹塑成型。它的整个成型过程可以分为:型坯形成、型坯吹胀以及冷却固化三阶段。 吹塑工艺流程图 吹塑级ABS 原料干燥 挤出机均 匀塑化 经储料机头 挤出中空型坯并预吹气 模具合模 夹住中空型坯 挤出吹塑ABS成型一般加工过程为: 插入气针吹 入高压气体 吹气保压 并冷却定型 卸压开模取 出制品 修去 飞边 包装 入库 检验 后加工 修整 2 挤出吹塑工艺 影响因素 ABS吹塑工艺对制品影响最大的因素有:塑化温度、螺杆转速、储料缸储料时间、射料速度、吹气压力、保压时间、模具温度、型批壁厚控制等,下面分别加以介绍。 料筒与机头温度 ABS的软化温度一般为170—190度, 一般料筒加工温度170—230度,螺杆直径小于80mm取较高的温度,螺杆直径大于80mm取较低的温度。机头储料桶温度一般为160—200度,直径较大取较低的温度,反之亦然。不同牌号的ABS机加工温度会有变化,耐热ABS加工温度较高。温度越高,制品外观越光滑,光泽度越好,对喷漆制件温度高些可以更好的消除制品内应力,提高喷漆良率,提高熔合缝强度,可以耐受更大的爆破压力。但温度过高,原料有分解变脆的危险,温度高,型坯下垂也较大,制品上下端厚度偏差会加大,同时收缩也会变大。一般情况下,在保证加工性和制品性能的前提下,加工温度尽量低些,一是降低能源消耗、二是减小成型周期、三是降低分解倾向,提高边角料可回收性。 型坯温度对自由吹胀的影响,是通过影响材料的模量来实现的,温度越低,模量越大,型坯越难变形。由于型坯存在温度梯度,所以各部分的变形情况亦不同。不同的机头温度对吹胀所用时间的影响,熔体温 度增高,则材料的模量降低,从而使抵抗变形的能力 降低,吹胀时间减少。即使在不同的温度条件下,受 约束吹胀所需时间相差不大,只占整个吹胀过程的 一小部分。 ,熔体温度对型坯 成型中型坯的膨胀和垂伸产生影响,进而影响制品 的壁厚分布和制品重量,制品壁厚随熔体温度的提 高而有所减小 螺杆转速 螺杆转速与料筒温度有相关性,转数越高熔体温度也会随着升高,转速也会影响储料时间,在满足储料周期的情况下调节螺杆转速,最好是刚好储料完毕开始注射型坯,目的是尽量减小原料在储料筒中的静止停留时间,因为熔体在储料筒中是相对静止的,熔体外表面受传导热较多,而塑料熔体是热的不良导体,停留时间越长,内外表面温差越大。温差越大,熔体型坯各个方向的拉伸、吹胀比就会发生变化,从而引起各种吹塑缺陷,如壁厚不均、破裂、麻点、喷漆开列等一些列问题。 储料缸储料量及储料时间 储料式挤出机机头,挤出机挤出的塑料熔体预先存储在机头的空腔中,储存到一定量后在限位开关作用下推料活塞向下移动,熔体通过机头狭缝形成中空型坯。储料机头中的储料量要根据产品大小、直径粗细来具体调节。储料太少,挤出压力不稳定,挤出量容易出现波动;储料量太多,每次用不完的余料在机筒中反复受热容易降解,储料量最好占机头容积的60-80%;太大的机头,如果所需的储料量只占机头容积的20—40%是不合适的,要备用一些不同容量的机头共调换使用。 储料时间也要仔细调节,其大小与螺杆转速有直接关系,螺杆转速快,储料时间短,储料时间太长,会加大机头内部熔体的径向与轴向温差,型坯的各向吹胀率会发生变化,影响工艺控制的稳定性。储料时间的波动也要引起重视,波动太大会影响周期的稳定性。 射料速度 射料速度也即型坯挤出速度,只有合适的挤出速度才能生产质量好的制品。挤出速度太慢,型坯上下温差加大,下部熔体冷却温度变低不易吹胀,容易在制品下部留下疤痕、皱褶或收缩痕;速度太慢型坯下垂也会加大,上部壁厚会变薄,引起壁厚尺寸超差产生废品。当然挤出的速度也不能太快,过快,来不及合模型坯已经坠地,有时手工封边也来不及。挤出速度的调节主要是根据储料筒温度、熔体强度、预吹气速度、工人操作熟练程度来调节。总的要求是,ABS塑料在不影响挤出吹胀操作的前提下,速度越快越好,速度快,可以减小型坯各部温差、缩短成型周期、提高制品表面质量、减小制品内应力。 吹气压力 生产一般的ABS吹塑制品,一般吹气压力为0.4—0.6Mpa,对于工程塑料级ABS,如耐热ABS,PC/ABS合金,其流动性较差,吹气压力一般要达到1 Mpa以上;对于表面有精细花纹的制品,如果要求花纹清晰,吹气压力也要提高;对于吹塑汽车尾翼等后续要喷漆处理等表面要求十分高的制品,吹塑时要求制品紧贴模具以便复制镜面抛光的模具表面,往往要求吹气压力达到1.5--2 Mpa。制品面积越大、制品越复杂、壁厚较薄时取较高的吹气压力,反之亦然。较大的吹气压力也可获得较高的表面光洁度与尺寸稳定性。 (6) 吹气速度 较大的气体压力和较大孔径得气针可以提高吹气速度,提高成型效率,制品表面也会更光滑,因为可以在熔体冷却较小的情况下迅速贴近模壁得到压实;较大的吹气速度也可提高壁厚的均匀性。当过快的吹气速度也会使型坯来不及膨胀而吹破制品,吹气针附近形成的负压也会压瘪制品表面。 保压冷却时间 在挤出吹塑制品的一个成型周期中,冷却和固 化的时间占整个成型周期的60% ,厚壁制件达 90 。冷却时间过长,会降低生产效率。冷却时间 过短,会导致制品翘曲和明显的收缩。冷却速率直 接影响制品的最终结晶度。此外,冷却和收缩影响 最终制品的残余应力,进而影响制品的机械性能 吹气保压时间就是从吹气开始一直到制品冷却定型后卸压时的时间,保压时间的长短与模具温度,型坯温度、制品热变型温度、吹气速度、制品大小、制品壁厚等有关。合适的保压时间的判断标准是:制品出模后不变形、制品无缩水、表面光滑。保压时间短,制品出模时温度高,形状不稳定;保压时间太长,制品出模后太冷飞边不易切除。 (8) 吹胀比 吹胀比就是制品的最大外径与管坯直径之比,通常吹胀比在1.5—2.5之间,吹胀比过小,制品表面容易发生皱褶且不光滑,吹胀比过大,制品壁厚偏差太大,薄壁处刚度不足容易变形;容积较大的制品、薄壁制品选较小的吹胀比,反之亦然。。壁厚的变化对制件的温度分布的影响很大,制件外壁由于冷却水的冷却,温度相差不大,沿外壁至内壁温度差逐渐增大。 (9)模具温度 ABS吹塑时模具温度一般应保持在40—60度。如要得到较高的表面光洁度,必须提高模温。同时高模温也可减小制品内应力,提高喷漆合格率,减小熔接痕及转角处的脱漆开裂现象,但模温也不能太高,过高的模温会延长成型周期、也容易造成制品脱模后变型。型坯与模壁 接触后,由于模具对型腔的骤冷作用,使得型坯温度 迅速降低,立即和模壁粘合在一起,停止进一步的变 形,此时的壁厚就是制件的壁厚,由于制件外形的复 杂性,各部分型坯接触模壁的时间不一致,型坯壁厚 的不均匀性,使得制件壁厚分布不均匀。 (10)型坯壁厚控制 型坯壁厚控制室吹塑工艺中一项非常重要的参数,现代吹塑技术中,型坯壁厚控制已经发展成为一项专门的技术,一般大型吹塑机都配有专门的多点壁厚控制系统,控制点数一般为64点或100点,所说的壁厚控制一般为轴向壁厚控制,径向壁厚控制多为手动螺栓调节,现在也有挤出机配备有自动控制的径向壁厚控制系统。一般情况下,制品越大、越长、形状越复杂型坯壁厚控制就越能发挥其优势。 4.1.1.2 ABS吹塑成型设备 塑料中空成型机是塑料机械的主导产品之一,由于塑料挤出中空吹塑市场前景广阔,该行业发展速度很快,设备性能也越来越成熟。但作为塑料挤出吹塑中空成型设备用户认为设备的低能耗和生产的高效化,还是当今市场发展中需要解决的技术课题。尽管其研制在我国起步较晚,但经过近30年的发展,国产机已基本能够满足各种普通塑料中空制品的成型需求。 挤出吹塑工艺具有机器、模费用低,适用范围广等特点,在当今中空成型领域占有重 要地位。 吹塑设备主要由挤出机、储料机头、模具及合模装置、辅助设备等构成。 设备 ABS塑料的剪切敏感性较聚烯烃大,并且为非结晶性原料,因此推荐采用剪切较低,压缩比较小 (2:1~2.5:1)、长径比较小(20:1~25:1)的单螺杆来加工。储料桶直径不要过大,否则会加大熔体受热时间,引起材料过热分解。 现在国内吹塑厂一般使用国产挤出吹塑设备,大型制品一定要配备多点型坯壁厚控制器。较小制品一般用30点、60点壁厚控制器,较大制品要使用100点壁厚控制器。壁厚控制器可以大大减小型坯下垂造成的壁厚不均,并可以对变截面制品实施实时壁厚控制。适合ABS挤出吹塑的设备型号为为:张家港同大机械有限公司的TDB80A/B、TDB120A;张家港市普天机械制造有限公司PTB75、PTB80N、PTB90N以及PTB100等,当然也可咨询生产厂家根据制品实际情况定做设备、模具等。 单螺杆挤出机 储料机头 吹塑模具 合模装置 型批壁厚控制系统 吹塑辅机 吹塑成型设备发展方向 〈2〉合模装置 合模速度与合模力对制品质量有较大的影响。对ABS塑料,由于熔体粘度较PE低,要采用较高的合模速度(0.3~0.6m/s),以减小型坯的下垂,同时防止型批冷却时间过长,可改善型坯边角处的成型性。合模力主要由飞边长度决定,受型坯吹胀气压的影响较小。 注吹大型中空塑料成型机是在挤吹大型中空塑料成型机基础上发展起来的,适合成型单层大型中空塑料制品。 注吹大型中空塑料成型机是把注塑机的注射塑化机构与挤吹中空塑料成型机的吹塑合模机构互相结合起来的综合型中空塑料成型机,吸取和发挥两种机械的各自特长,达到型坯重量重复精度高、塑化能力高、换色换料时间短、熔体融合缝区的强度高。 挤吹大型中空塑料成型机一般采用储料式机头,内部结构复杂,零件多,所以从储料式机头本身的特点,不可避免存在换色换料时间长,计量精度不准等缺点。注吹大型中空塑料成型机的机头把挤吹中空塑料成型机储料式机头中的储料和注射挤出型胚的两种功能分离出来,由注射塑化机构完成,这样,使机头具有连续式机头易换色换料的优点,同时,简化了机头的结构,再加上合理的流道设计,从根本上解决了挤吹中空塑料成型机储料式机头换色换料时间长的缺陷,同时不影响型坯壁厚控制伺服系统的安装。 吹塑设备发展方向 1全电动、高速、节能、集成化 ?“节能、精密、高效”不仅是塑料加工业和设备制造业发展的战术问题,而且是战略问题。因为它是和我国发展“节能型社会”,“环境友好型社会”,“可持续发展战略”,“科学发展观”,“节能减排”、“创新型国家”密切联系在一起的,是支撑我国塑料制品及机械设备进入国际高端市场的必备条件。 全电动:多年来,挤出吹塑机一直采用气动与液压驱动方式,然而,现在已有全电动吹塑机问世,优点是省电和节省占地面积,与传统吹塑机相比,还具有效率高、结构紧凑、传动系统刚性高、控制系统精密度高等特点。 型坯壁厚闭环控制系统 挤出的型坯靠自重垂直悬挂于机头口模上,因自重拉伸和各处吹胀比不同,中空制品的厚度变化较大,而中空制品因强度等的要求规定了最小壁厚,而早期的吹塑机没有壁厚控制系统,为使最播薄处达到最小厚度要求,制品的其它部位就必须相应加厚,造成材料浪费,成型周期延长。为了节省成本,比较经济的做法,就是控制新批壁厚。型批壁厚控制系统相应得到了快速发展,现在,几乎所有的大型中空成型机都开发了型批壁厚控制系统。一般可节省原料15—30%,并且制品壁厚均匀,强度均衡,还缩短了制品成型周期。(《〈塑胶工业)〉2006年9卷3期〈〈中空吹塑成型壁厚控制系统的发展〉〉伊建晖等著 然而 上述壁厚控制的方法属于开环控制系统,并不能实现闭环控制。要达到所想要的壁厚,必须根据制品实际厚度不断的尝试修正壁厚设定才能得到理想的制品实际厚度。为了实现厚度的闭环控制,就必须对型批的壁厚分布、直径分布进行在线测量,实时地将测量结果反馈到控制器,这样才能实现厚度的闭环控制,保证吹塑制品的质量。(黄道平〈〈挤出吹塑中型批壁厚在线智能检测技术〉〉东南大学学报 2006-7月。 IKV料筒 料筒冷却、开槽强制输送 ??? 成立于1953年的凤记公司目前已是台湾地区最大的塑料挤出生产线制造商,主营中空成型机、流延膜设备、板片材机、吹膜机、淋膜机等。在Chinaplas2009上,凤记重点展出了FK/EHB55GT06QS四头单模全电式中空成型机。据凤记国际机械副董事长魏灿仁介绍,这是该设备第一次在大陆亮相,主要特点是节能和高效,相比传统液压设备,该设备省电高达60%;速度快,比传统设备高30%,如生産200CC的牛奶瓶,産量可达1600个/小时,主要应用于食品、医疗等对卫生条件要求较高的“零污染”的领域。 ? ??? 张家港同大机械这次展出了新近研发的高速高效、节能、高自动化的中空成型机,该机采用全伺服驱动、模组化结构设计、全闭环电脑控制,设备已出口到欧洲。“本次参展我们是想给用户传递这样的一个理念——全自动、无人工作。该设备集自动去飞边、打扣手、测漏、冷却定型、废料收集粉碎于一体,不再需要其他工序就可直接得到合格産品。”同大机械副总经理桂锦裕介绍说。 ? ??? 除全自动化外,生産效率高、能耗低也是该设备的重要特点,例如生産10升带把手堆码桶,其産量可达240个/小时(单模头配置时)。“这种带内陷把手的堆码桶自动去飞边、打扣手、测漏、冷却定型的机器,在国内展览会上还是第一次露面,代表着我们行业的技术水准已进入一个新的高度,可比肩欧洲同类设备技术层级,且性价比非常高,是一款面向中高端客户的较理想的设备,外销竞争力很强。”桂锦裕副总经理补充说。 ? ??? 优化占地空间 ? ??? 精业机器有限公司展出了两台最新的专利産品——全自动双工位元双排注吹成型机及全自动一步注拉吹成型机。其中全自动双工位双排注吹成型机(简称旋风双排注吹机)采用垂直注胚成型工艺,模具采取最新研制开发的双排成型工艺方式。“其最大优势除极大地提高了生産效率且节能外,更充分合理地利用了机器的成型空间,可以说是目前行业内空间利用率最好的注吹成型设备。”柳州精业机器有限公司副总经理李晖对本网记者说。 ? ??? 全自动一步法双工位注拉吹成型机(简称旋风注拉吹)首次亮相本界展会,区别于目前国内外市场上常见的“三工位”或“四工位”注拉吹设备,它采用独创的双工位元成型工艺方式。在减少空间占用之外,利用该设备还可降低模具的生産成本,简化设备的复杂工序。 ? ??? “在国内市场,由于原材料价格的下降,以及国家相关扩大内需政策的影响,一些中空制品生産商的生産热情又高了许多,所以相信未来市场会有比较好的表现。”李晖副总经理对目前市场评价说。 ABS树脂的吹塑成型模具 ABS塑料的吹塑可采用与聚烯烃相同的材料如铝或钢制成模具,模具表面需经抛光处理以便达到制品表面质量要求;冷却水道要粗大,以便快速冷缺或加热,这样可以缩短成型周期或使制品表面更光滑。 1成型模具概述 2成型模具设计要点 材料 冷却 挤出吹塑有2种冷却方法:在吹塑模具内开设冷却水道,通冷却水,通过制品与模具表面以及模具与冷却水之间的热传递,让冷却水带走热量;通过循环空气冷却制件的内表面,空气与制件的热传递将热量带走。制品厚度方向任一位置的瞬态温度分布,制 品外壁很快降到模具温度,但是接近内壁处的区域 冷却速率很低,提高内壁的传热系数能够提高冷却 速率。 排气 气针 模具切口设计 3成型模具要求 4成型模具发展方向 ABS树脂的吹塑成型常见问题及解决方案

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