第四章 中空成型之产品设计

发布日期:[09-01-25 21:22:04] 浏览人次:[]

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,以使型胚得以利落的分离。
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,以扺抗氧化。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

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