吹塑成型(英式拼写 moulding) 是一种制造中空塑料零件的工艺。一般来说,吹塑成型主要分为三类:挤出吹塑、注射吹塑和注拉吹成型。吹塑工艺首先将塑料熔融并制成型坯;在注射吹塑和注拉吹(ISB)中则称为瓶坯。型坯是一端带孔的管状塑料件,压缩空气可由此通过。

随后型坯被夹入模具中,并向其中吹入空气。气压将塑料向外推压,使其贴合模具。待塑料冷却硬化后,模具打开,零件被顶出。

在挤出吹塑(EBM)中,塑料被熔融并挤出成中空管(型坯)。随后通过闭合冷却的金属模具将型坯夹住。向型坯内吹入空气,使其膨胀成中空瓶、容器或零件的形状。塑料充分冷却后,模具打开,零件被顶出。挤出吹塑有连续式和间歇式两种变体。连续挤出吹塑中,型坯连续挤出,单个制品由合适的刀具切下。间歇吹塑有两种工艺:直接间歇式与注塑类似,螺杆转动后停止并推出熔体;储料器法则由储料器收集熔融塑料,当前一模具冷却且积料足够时,由推杆推出熔融塑料形成型坯,此时螺杆可连续或间歇转动。连续挤出时,型坯自重会拖拽型坯,使壁厚校准困难。储料式机头或往复螺杆方式利用液压系统快速推出型坯,减小自重影响,并可通过型坯程序控制装置调节模口间隙,精确控制壁厚。

EBM 工艺可以是连续式(型坯恒定挤出)或间歇式。EBM 设备类型可分类如下:

连续挤出设备
轮转式吹塑系统
穿梭式设备

间歇挤出设备
往复螺杆设备
储料式机头设备

EBM 工艺制成的零件包括大多数聚乙烯中空制品、牛奶瓶、洗发水瓶、汽车导管、浇水壶以及桶类等中空工业零件。

吹塑成型的优点包括:模具和模头成本低;生产速度快;可成型复杂零件;可将手柄融入设计中。

吹塑成型的缺点包括:仅限于中空零件;强度较低;为提高阻隔性能需使用不同材料的多层型坯,因此不可回收。制作宽口罐时需要旋切修整。

旋切修整

罐子等容器常因成型工艺产生多余材料。通过围绕容器旋转刀具将其切除。这些多余的塑料随后被回收用于制造新制品。旋切机可用于多种材料,如 PVC、HDPE、PE+LDPE。不同材料各有影响修整的物理特性。例如,无定形材料制成的制品比结晶材料更难修整。通常使用钛涂层刀片而非普通钢刀,可将寿命提高 30 倍。

注射吹塑

注射吹塑(IBM)工艺用于大批量生产中空玻璃和塑料制品。在 IBM 工艺中,聚合物被注射成型到芯棒上;随后芯棒旋转至吹塑工位进行吹胀和冷却。这是三种吹塑工艺中使用最少的一种,通常用于制造小型医用瓶和单次使用瓶。该工艺分为三个步骤:注射、吹胀和顶出。

注射吹塑机以挤出机料筒和螺杆组件为基础来熔融聚合物。熔融聚合物被送入热流道歧管,通过喷嘴注入加热的型腔和芯棒。型腔模形成外部形状,并夹紧在形成瓶坯内部形状的芯棒周围。瓶坯由完整成型的瓶/罐口部和一段较厚的聚合物管组成,后者将形成瓶身,外观类似带螺纹口的试管。

瓶坯模具打开,芯棒旋转并夹入中空的冷却吹塑模具中。芯棒端部打开,让压缩空气进入瓶坯,使其膨胀成最终制品形状。

经过一段冷却时间后,吹塑模具打开,芯棒旋转至顶出位置。成品从芯棒上脱下,也可选择在包装前进行测漏。瓶坯模和吹塑模可以有多个型腔,通常为三至十六个,取决于制品尺寸和所需产量。共有三套芯棒,可同时进行瓶坯注射、吹塑成型和顶出。

优点:可成型注射成型的瓶口,精度高。

缺点:仅适合小容量瓶,因为吹胀时难以控制瓶底中心。材料未经双向拉伸,阻隔强度不会提高。无法融入手柄。

注拉吹成型工艺

该工艺主要有两种不同方法,即一步法和两步法。一步法又可分为三工位和四工位设备。在两步法注拉吹(ISB)工艺中,塑料首先通过注塑工艺制成“瓶坯”。这些瓶坯成型时一端带有瓶口,包括螺纹(即“瓶口部位”)。瓶坯经包装并冷却后,再送入再加热拉伸吹塑机。在 ISB 工艺中,瓶坯被加热(通常使用红外加热器)至玻璃化转变温度以上,然后在金属吹塑模具中用高压空气吹成瓶子。工艺过程中瓶坯始终由芯棒拉伸。

优点:可实现极高产量。瓶型设计几乎不受限制。瓶坯可作为成品出售给第三方吹瓶。缺点:设备投资高。占地面积大。仅适合圆瓶。

一步法工艺中,瓶坯制造和吹瓶在同一台设备中完成。较早的四工位方式(注射、再加热、拉伸吹塑和顶出)成本高于三工位设备,后者取消了再加热阶段,利用瓶坯的余热,节省了再加热能耗,模具成本降低 25%。工艺原理:把分子想象成小圆球,聚在一起时存在较大空隙、接触面小;先纵向拉伸分子,再吹胀使其横向拉伸,双向拉伸使分子呈交叉状。这些“交叉”彼此贴合、空隙更小、接触面更大,从而降低材料孔隙率,提高抗渗透的阻隔强度。该工艺同时提高强度,适合灌装碳酸饮料。

优点:非常适合小批量和短周期生产。由于瓶坯在整个过程中不脱模,瓶坯壁厚可以设计调整,使吹制矩形和非圆形制品时壁厚均匀。

缺点:瓶型设计受限。碳酸饮料瓶只能采用香槟底。

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