1.注射压力与塑料瓶体收缩率的关系
注射压力是指注吹机螺杆端面处作用于塑料熔料单位面积上的力。这里指的是注射时的充模压力的提高,瓶体收缩率随之减小。当充模压力由50mpa增大到100mpa时,瓶体收缩率由1.66%降低到1.62%。因此采用高压注射使充模压力增加有利于降低瓶体收缩率,其降低收缩率原因是当高压注射时,塑料分子间受到的压缩程度增大,分子与分子之间的结合更紧密,进而瓶体收缩程度相应变小。
2.保压压力及其时间与瓶体收缩的关系
注吹成型过程中的保压压力通常指注塑型坯模内所产生的高压压力,它对塑料熔料的最终压实起着决定性的作用,是决定瓶体收缩大小的重要因素。一般保压压力从30mpa增加到80mpa,瓶体径向收缩率从1.70%降至1.50%。随着保压压力的增加,瓶体径向收缩明显降低。同时保压时间延长,其收缩率降低。这是因为保压时间延长,会引起塑料热膨胀系数减小,其热收缩率也随之减小。
3.注射速度与瓶体收缩的关系
注射速度是指充模时的线速度,从料温与传压的角度来说,提高料流的速率有利于压力的传导,使收缩下降。但注射速度太大,摩擦生热大,同时瓶体内应力增大,各向异性增加,当注射速度从100mm/s增至200mm/s时,瓶体收缩率由1.60%增至1.68%,即注射速度增加,瓶体收缩也增大,这表明此时弹性将就显著。影响注射速度与收缩率的因素较多,它与注吹机流道口注嘴的大小、位置及模温和料温有密切联系,较为复杂,只能在一定限度内研究分析。
4.注吹机料筒加热温度与瓶体收缩的关系
料筒温度在其它工艺条件不变的情况下,料温越高,冷却至室温后的瓶体收缩就越大,当料筒温度由180℃升到220℃时,收缩率由1.62%升到1.68%。
5.芯棒温度与瓶体收缩的关系
因为成型时芯棒体直接接触瓶口及瓶体,其内部通有循环液体或空气,以调节型坯温度,因此芯棒温度取值越高,脱模时瓶口处的温度相应就越大。当芯棒温度由80℃增至120℃时,瓶体收缩率由1.60%增加至2.00%。
6.吹塑模温与瓶体收缩的关系
吹塑模的温度起着冷却成型后塑料瓶体的作用,温度一般设定在30-50℃左右,若温度高于50℃,瓶体收缩明显增大。这是因为由型坯模的熔料固化后向吹塑模转移时,碰到较高的吹塑模温,使塑料结晶固化层的增长速度减慢,在此温度下因与环境温度的差别加大,引起瓶体热胀冷缩的作用相对增大,因此收缩率相应增大。
7.吹塑压力与吹塑速度对瓶体收缩的影响
吹塑压力指吹塑成型瓶体所采用的压缩空气的压力。对于薄壁大容积的瓶体或表面带有花纹、商标图案、螺纹的瓶体以助记词粘度和弹性模量比较大的塑料,吹塑压力可选较大值,吹塑速度也随之加快,这样既有利于获取壁厚均匀,表面光泽好,同时也有利于缩短吹胀时间,使瓶体收缩变小。
8.瓶体冷却时间与收缩的关系
随着瓶体冷却时间的延长,收缩率随之降低。冷却时间主要由塑料熔料的温度、注射速度、型坯模吹塑模温度等因素决定。其关系为熔料温度高,冷却时间长;注射速度慢,冷却时间短;模具温度高,冷却时间长;保压压力高,冷却时间长。总之,增加瓶体冷却时间,有利于瓶体收缩率的降低。
四、注吹机模具结构设计尺寸与瓶体收缩的分析
注射吹塑工艺成型塑料瓶需要两套模具,即:型坯模具与吹塑模具。主要是吹塑模腔的尺寸最终决定瓶体的整体形状尺寸,其型腔尺寸设计主要依据瓶体的外部形状尺寸,同时考虑瓶体的收缩率来确定,成型后瓶体在吹塑模腔内被冷却时,塑料分子热振动的降低会减小塑料自由体积使瓶体收缩,由于瓶体收缩是整体体积的收缩,在确定吹塑型腔的最终尺寸时,各项尺寸均应考虑收缩补偿的方向是根据瓶体形状不同,其收缩方向不一样,例如药用圆形旋转体塑料瓶,其成品收缩方向是在瓶体截面中心线方向收缩,内外的收缩量比长度方向收缩量要小,所以在设计吹塑型腔给予模具尺寸补偿时注意瓶体的收缩方向。另外,型坯型模与吹塑模具结构设计是否合理,还关系到能否提高作用在塑料熔料上的压力和提高物料的流动性。如果两种作用都能实现,则会促使瓶体收缩率的降低,在设计模腔尺寸时,要考虑机械加工型腔收缩率,包括吹塑瓶体的收缩与模具加工出现的收缩,铸造型坯要考虑模具材料在铸造过程的收缩率。模具设计的依据是各种塑料的收缩范围,塑料的壁厚,形状进料口形式尺寸分布情况,按照一定的实际情况各部位的收缩率,再来计算型腔尺寸的数据,对高精度的塑料或者难以掌握收缩率时,应采取这种方法来设计模具:对塑件外径取较小的收缩率,内径取较大收缩率,以留有试模后修正的余地。
五、塑料品种及配合剂用量对瓶体收缩的分析
塑料原料的成分、性质及品种不同,其收缩率不同。对热塑性塑料来讲,其成型过程由于存在结晶化形成体积变化,内应力强,聚集在塑件内的残余应力大,分子取向性强。因此,其收缩率一般都较大,收缩率的范围宽,方向性明显,另外成型后的收缩和退火处理后的收缩一般都比热固性塑料大,在一般资料中提供的各种热塑性塑料成型收缩率只是一个大致的范围,要想获取实际设计时的收缩率的具体数值,要综合各方面的具体情况来确定。首先原料是不可忽视的,有此塑料及助剂的分子结构决定了它们具有吸湿性,在运输或贮存过程中也会不同程度地存在水分,其湿气水分的含量不仅影响瓶体的物理化学性能,还能影响瓶体尺寸的变化。当原料的水分含量大,则瓶体收缩率增大,使瓶体各部位尺寸精度变差,外观质量差。在瓶体原料配方设计中,粉状填充类助剂随加入份数的增加,瓶体收缩率表现为减小,而增加塑化剂、增塑剂及润滑剂等液体助剂的用量,瓶体收缩率将会变大。
六、注射进料口、注嘴形式与瓶体收缩的分析
注射机进料口及注嘴的形式和尺寸分布,这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接注射式进料口,进料口截面大,则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小,距进料口近的或与流方向平行的则收缩大。
七、塑料瓶体的形状结构与收缩的分析
实验研究结果表明:塑料瓶体薄壁比厚壁收缩率要小,而塑料瓶结构形状复杂者比形状简单的收缩率小。
综上所述,当设计注吹机吹塑模具型腔时,要注意补偿由于收缩带来的尺寸和方向的变化,结合进料口形式,合理选择塑料收缩率。在塑料瓶外部形状及模具结构已确定的情况下,采用注射吹塑成型方法生产塑料瓶时,当遇到瓶体超差及后收缩较大时,需先查明原因,假如是原材料水分较大,应进行干燥处理,并经试验确定干燥的温度与干燥的时间。成型工艺过程参数的取值应掌握的原则是:提高注射压力及保压压力,冷却模具的温度不宜高于50℃,冷却时间适当延长,这样有利于降低瓶体在室温环境下存放后的变形,而且能提高瓶体各部位尺寸的精度,从而保证塑料瓶体的整体质量。
