日常生活中一些塑料的制作工藝——礦泉水瓶.doc

礦泉水瓶 目錄一、 簡(jiǎn)介 二、 材料分析三、 成型工藝四、 制作流程A、 成形前的準(zhǔn)備B、 制品的后處理五、 影響PET瓶吹塑的重要因素一、 簡(jiǎn)介 生活中塑料與我們息息相關(guān)，無(wú)處不在。如，礦泉水瓶，下面我就典型的塑料瓶來(lái)進(jìn)行分析。礦泉水瓶的材料主要是PET。它的生產(chǎn)工藝及流程又是怎樣的呢？二、 材料分析 PET塑料聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。化學(xué)式為-OCH2-CH2OCOC6H4CO- 。簡(jiǎn)稱PET，為高聚合物，由對(duì)苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應(yīng)而來(lái)。對(duì)苯二甲酸乙二醇酯是由對(duì)苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)所得。PET是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。優(yōu)點(diǎn)有良好的力學(xué)性能，沖擊強(qiáng)度是其他薄膜的35倍，耐折性好。 耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑。 具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期使用可耐150高溫，可耐-70低溫，且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很小。 氣體和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。 透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好。 無(wú)毒、無(wú)味，衛(wèi)生安全性好，可直接用于食品包裝。三、成型工藝 中空吹塑 ( 又稱吹塑模塑 ) 是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法，是常用的塑料加工方法，同時(shí)也是發(fā)展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模 ( 凹模 ) ，與注塑成型相比，設(shè)備造價(jià)較低，適應(yīng)性較強(qiáng)，可成型性能好 ( 如低應(yīng)力 ) 、可成型具有復(fù)雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的制品。 中空吹塑又分為注射吹塑、擠出吹塑和拉伸吹塑，注射吹塑是用注射成形法先將塑料制成有底型坯，再把型坯移入吹塑模內(nèi)進(jìn)行吹塑成形。擠出吹塑成形過(guò)程，管坯直接由擠出機(jī)擠出，并垂掛在安裝于機(jī)頭正下方的預(yù)先分開(kāi)的型腔中；當(dāng)下垂的型坯達(dá)到規(guī)定的長(zhǎng)度后立即合模，并靠模具的切口將管坯切斷；從模具分型面的小孔通入壓縮空氣，使型坯吹脹緊貼模壁而成型；保壓，待制品在型腔中冷卻定型后開(kāi)模取出制品。四、制作流程. A、成形前的準(zhǔn)備成型前應(yīng)對(duì)塑料原料進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，如原料的色澤、細(xì)度及均勻度等，必要時(shí)應(yīng)對(duì)塑料的工藝性能進(jìn)行測(cè)試。對(duì)容易吸濕的塑料，成形前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥，避免制品表面出現(xiàn)銀絲、斑紋和氣泡等缺陷。應(yīng)對(duì)注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗或拆換，并根據(jù)需要對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。為了使制品容易從模具內(nèi)脫出，對(duì)有的模具型腔還須涂上脫模劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油等。 吹塑成型過(guò)程可分為四個(gè)階段： (1) 型坯形成階段聚合物在擠出機(jī)中的輸送、熔融、混煉、泵出成型為型坯的形成階段；在這一階段，影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)有： 材料的分子量分布、平均分子量； 吹塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)和螺桿轉(zhuǎn)速，其中溫度控制系統(tǒng)包括料斗溫度，料筒 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫度，法蘭溫度，以及儲(chǔ) 料模頭 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫度。 (2) 型坯下料階段型坯從模唇與模芯的間隙中擠出為下料階段。此時(shí)，型坯離模膨脹和型坯垂伸這兩種現(xiàn)象影響型坯成型。影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)是吹塑機(jī)的模頭直徑和壁厚控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)包括軸向壁厚控制系統(tǒng)和周向壁厚控制系統(tǒng)，以調(diào)整模唇與模芯的間隙。 (3) 型坯預(yù)吹階段為避免型坯內(nèi)表面的接觸、粘附，改善制品壁厚的均勻性，要對(duì)型坯進(jìn)行預(yù)吹脹。在型坯預(yù)吹階段，從型坯下方往型坯內(nèi)噴氣，以護(hù)持型坯，減小其垂伸。在這一階段，影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)有：預(yù)吹壓力、預(yù)吹時(shí)間。(4) 型坯高壓吹階段高壓吹脹型坯，使之貼緊模具型腔，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品塑性成型階段。該階段，影響產(chǎn)品成型的是型坯受高壓吹脹變形、型坯與模腔接觸變形。而影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)有：材料的收縮率；吹氣壓力、時(shí)間；模具材料、結(jié)構(gòu)、模具排氣系統(tǒng)以及模具冷卻系統(tǒng)，如冷卻水道分布、冷卻水進(jìn)水溫度等。盡管影響吹塑制品質(zhì)量的因素較多，但當(dāng)生產(chǎn)條件、制品要求確定后，調(diào)整吹塑工藝參數(shù)能有效改善制品質(zhì)量。優(yōu)化的工藝參數(shù)可以提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗，優(yōu)化產(chǎn)品的綜合性能。 B、制品的后處理塑料制品脫模后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚韥?lái)改善制品的性能和提高制品尺寸的穩(wěn)定性，主要包括退火和后處理。（1）退火處理 由于塑料的塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不等，這導(dǎo)致塑料制品內(nèi)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使制品力學(xué)性能下降、光學(xué)性能破壞、表面出現(xiàn)裂紋，甚至變形開(kāi)裂，因此必須進(jìn)行退火處理。方法是使制品在定溫的加熱液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，溫度應(yīng)控制在高于制品使用溫度10-20或者低于塑料熱變形溫度10-20為宜，時(shí)間視制品厚度而定。退火處理的實(shí)質(zhì)是松弛聚合物中凍結(jié)的分子鏈、消除內(nèi)應(yīng)力以及提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)。（2）調(diào)濕處理 有些塑料制品在高溫下與空氣接觸會(huì)氧化變色或容易吸收水分而膨脹。調(diào)濕處理就是使制品在一定的溫度環(huán)境中預(yù)先吸收一定的水分，使制品尺寸穩(wěn)定下來(lái)，避免在使用過(guò)程中再發(fā)生更大的變化。五、影響PET瓶吹塑的重要因素瓶坯 制備吹塑瓶時(shí)，首先將PET切片注射成型為瓶坯，它要求二次回收料比例不能過(guò)高(5以下)，回收次數(shù)不能超過(guò)兩次，而且分子量及粘度不能過(guò)低(分子量31000-50000，特性粘度0.78-0.85cm3g)。注塑成型的瓶坯需存放48h以上方能使用。加熱后沒(méi)用完的瓶坯，必須再存放48h以上方能重新加熱使用。瓶坯的存放時(shí)間不能超過(guò)六個(gè)月。瓶坯的優(yōu)劣很大程度上取決于PET材料的優(yōu)劣，應(yīng)選擇易吹脹、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工藝。實(shí)驗(yàn)表明，同樣粘度的PET材料成型的瓶坯，進(jìn)口的原料要比國(guó)產(chǎn)料易吹塑成型；而同一批次的瓶坯，生產(chǎn)日期不同，吹塑工藝也可能有較大差別。瓶坯的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易，對(duì)瓶坯的要求是純潔、透明、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)異色、注點(diǎn)長(zhǎng)度及周?chē)鷷灠吆线m。 加熱 瓶坯的加熱由加熱烘箱來(lái)完成，其溫度由人工設(shè)定，自動(dòng)調(diào)節(jié)。烘箱中由遠(yuǎn)紅外燈管發(fā)出遠(yuǎn)紅外線對(duì)瓶坯輻射加熱，由烘箱底部風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱循環(huán)，使烘箱內(nèi)溫度均勻。瓶坯在烘箱中向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自轉(zhuǎn)，使瓶坯壁受熱均勻。 要使烘箱更好地發(fā)揮作用，其高度、冷卻板等的調(diào)整很重要，若調(diào)整不當(dāng)，吹塑時(shí)易出現(xiàn)脹瓶口(瓶口變大)、硬頭頸(頸部料拉不開(kāi))等缺陷。 預(yù)吹 預(yù)吹是二步吹瓶法中很重要的一個(gè)步驟，它是指吹塑過(guò)程中在拉伸桿下降的同時(shí)開(kāi)始預(yù)吹氣，使瓶坯初具形狀。這一工序中預(yù)吹位置、預(yù)吹壓力和吹氣流量是三個(gè)重要工藝因素。 預(yù)吹壓力的大小隨瓶子規(guī)格、設(shè)備能力不同而異，一般容量大、預(yù)吹壓力要小；設(shè)備生產(chǎn)能力高，預(yù)吹壓力也高。 對(duì)于已加熱二次使用的瓶坯或存放時(shí)間超標(biāo)的瓶坯，由于時(shí)溫等差效應(yīng)，二者成型工藝相似，與正常瓶坯相比，其要求的熱量要少，預(yù)吹壓力也可適當(dāng)降低。 輔機(jī)及模具 輔機(jī)主要指維持模具恒溫的設(shè)備。模具恒溫對(duì)維持產(chǎn)品的穩(wěn)定性有重要作用。一般瓶身溫度高，瓶底溫度低。對(duì)冷瓶來(lái)說(shuō)，由于其底部的冷卻效果決定了分子定向的程度，將溫度控制在5-8為佳；而熱瓶底部的溫度則要高得多。環(huán)境 生產(chǎn)環(huán)境的好壞對(duì)工藝調(diào)整也有較大影響，恒定的條件可以維持工藝的穩(wěn)定及產(chǎn)品的穩(wěn)定。PET瓶吹塑成型一般在室溫、低濕狀態(tài)下為佳。 其它要求 有壓瓶應(yīng)同時(shí)滿足應(yīng)力測(cè)試與耐壓測(cè)試的要求。應(yīng)力測(cè)試是為防止PET瓶灌裝飲料時(shí)瓶底與潤(rùn)滑劑(堿性)接觸過(guò)程中產(chǎn)生分子鏈的降解