第1章　中空成型制品及原料疑難解答

1.1 中空成型制品及基本概念疑難解答

1.1.1 什么是中空制品？中空制品有哪些成型方法?

（1）中空制品

所謂中空制品是指具有指壁厚相對(duì)較薄，包含一個(gè)相對(duì)較大開口空間的整體制品。 若制品有開口，則應(yīng)與其內(nèi)部相比小得多。中空塑料制品主要有包裝容器、工業(yè)制件及結(jié)構(gòu)用制品，如各種塑料包裝瓶、大容積貯桶及貯罐、燃油箱、立體彎曲形管件、工具箱、家具、汽車座椅、玩具、游樂設(shè)施等，如圖1-1所示。

（2）中空制品的成型方法

中空制品的成型方法目前主要有中空成型以及通過組裝成型兩種。中空成型一般是指一次制備完整或近乎完整的中空制品，如吹塑成型、滾塑成型、雙板熱成型、搪塑成型、氣體輔助注射成型、纖維纏繞成型等。

1.1.2 什么是中空吹塑成型？中空吹塑成型有哪些類型？各有何特點(diǎn)?

（1）中空吹塑成型

中空吹塑成型是借助于氣體的壓力，使閉合在模具的熱型坯吹脹為中空制品的一種塑料成型方法。吹塑成型是熱塑性塑料成型的一種重要方法，也是塑料包裝容器和工業(yè)中空制件的重要成型方法。

（2）中空吹塑成型類型

中空吹塑成型按型坯的成型工藝不同，一般可分為擠出吹塑和注射吹塑兩大類；按吹塑拉伸情況的不同又可分為普通吹塑和拉伸吹塑兩類；按制品結(jié)構(gòu)組成又可分為單層吹塑和多層吹塑兩大類。

（3）中空吹塑成型特點(diǎn)

擠出吹塑成型是將熱塑性塑料熔融塑化，并通過擠出機(jī)機(jī)頭擠出型坯，然后將型坯置于吹塑模具內(nèi)，通入壓縮空氣（或其他介質(zhì)），吹脹型坯，經(jīng)冷卻定型后，即可得到制品。擠出吹塑按其出料方式又可分為連續(xù)擠出吹塑和間歇擠出吹塑。連續(xù)擠出吹塑是指擠出機(jī)通過機(jī)頭直接連續(xù)擠出型坯，主要用于生產(chǎn)產(chǎn)量大、容積小（不超過8L容量）的中空制品。間歇擠出吹塑是指擠出機(jī)間歇地直接擠出型坯，或?qū)⑷哿蠑D入一個(gè)貯料缸中，當(dāng)貯料缸中的熔料滿足需要時(shí)，通過機(jī)頭口模擠出型坯，經(jīng)過吹塑、冷卻、定型后可得到大容量的中空制品。

注射吹塑成型是用注射機(jī)將熔料注入模具內(nèi)制備型坯，再將型坯趁熱放到吹塑模具內(nèi)，通入空氣，使型坯吹脹的一種成型方法。注射吹塑的制品一般不需要修整，邊角料少，型坯壁厚均勻性好，制品尺寸精度好，特別是瓶類容器，瓶口精度高，制品的表面光潔度好。但少批量生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品成本高，且不宜成型形狀結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的制品。

拉伸吹塑成型是將預(yù)制的型坯加熱到熔點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度后，放到吹塑模具內(nèi)，選用拉伸桿進(jìn)行軸向拉伸，然后再進(jìn)行吹氣橫向拉伸的成型方法。拉伸吹塑成型根據(jù)型坯的制備方法不同又可分為擠出-拉伸-吹塑和注射-拉伸-吹塑兩種工藝類型。擠出-拉伸-吹塑是將物料先經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化，擠出成型型坯后，再將型坯加熱到拉伸溫度，然后進(jìn)行軸向拉伸吹塑。注射-拉伸-吹塑是用注射法成型型坯后，再將型坯加熱到拉伸溫度，然后進(jìn)行軸向拉伸吹塑。經(jīng)過拉伸吹塑的制品其透明度、沖擊強(qiáng)度、表面硬度、剛性、阻滲性和耐溶劑性等都能得到大大的提高，容器的壁厚也可以相應(yīng)減小。

多層吹塑成型是指通過多層擠出成型工藝或注射成型工藝制得的兩層以上的坯壁分層而又粘接在一起的型坯，再經(jīng)吹塑得到多層中空制品的成型方法。多層中空成型制品可以充分利用塑料的特性，彌補(bǔ)單一塑料性能不足的缺陷，以滿足制品的使用要求。

1.1.3 什么是旋轉(zhuǎn)成型？旋轉(zhuǎn)成型有何特點(diǎn)和適用性?

（1）旋轉(zhuǎn)成型

旋轉(zhuǎn)成型又稱滾塑成型、回轉(zhuǎn)成型或旋轉(zhuǎn)澆注成型，它是將一定量的粉狀或糊狀塑料加入模具中，然后加熱模具并而使它繞兩個(gè)互相垂直的軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，模具內(nèi)的樹脂在重力和熱量的作用下逐漸均勻地涂布、熔融并黏附于模具內(nèi)表面上，熔結(jié)成整體，從而形成所需的形狀，經(jīng)冷卻后便可開模取出制品。

（2）旋轉(zhuǎn)成型特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)成型的特點(diǎn)如下。

①樹脂的加熱、成型和冷卻過程都是在無壓力的模具內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)品幾乎無內(nèi)應(yīng)力，也不易發(fā)生變形、凹陷等。

②成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)轉(zhuǎn)速要求不高，成本低廉。

③成型模具簡(jiǎn)單，小型制品的模具常可用鋁、鋼制成瓣合模，而大型制品則采用薄鋼板制成或沖壓焊接制成。

（3）旋轉(zhuǎn)成型適用性

旋轉(zhuǎn)成型主要適用于小批量中空制品的生產(chǎn)，以及多品種、多顏色的大型或超大型全封閉與半封閉的空心無縫制品的成型。常用于旋轉(zhuǎn)成型的材料有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和纖維素塑料等；也可用于生產(chǎn)復(fù)合塑料的夾層制品，如大型容器、體育用品、公路護(hù)欄、發(fā)光球體、多真空清潔器等。

1.1.4 什么是搪塑成型？搪塑成型有何特點(diǎn)和適用性?

（1）搪塑成型

搪塑成型是用糊塑料制造空心制品的成型方法。將模具加熱到一定溫度時(shí)，將塑料糊倒入開口的中空模具中，直到達(dá)到規(guī)定的容量，此時(shí)將注滿料的模具放入烘箱中一段時(shí)間，使模具壁的凝膠層達(dá)到一定厚度時(shí)，倒出模具中的液體料，再將帶有一定厚度凝膠料的模具放在烘箱加熱，使凝膠層熔化，取出模具進(jìn)行冷卻，最后從模壁上剝出制品。

（2）搪塑成型的特點(diǎn)

搪塑成型的特點(diǎn)如下。

①樹脂的加熱主成型和冷卻過程都是在低壓下進(jìn)行的，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力小，能夠重復(fù)制備表面質(zhì)量良好的制品。

②設(shè)備費(fèi)用低，工藝控制較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)速度快，但制品的厚度、重量等準(zhǔn)確性較差。

③模具成本低，模具材料一般為噴涂金屬、鑄鋁、陶瓷等。高質(zhì)量的模具則可采用電鑄鎳制造，一些原型件或少量制品的模具則可用石膏制作。

（3）搪塑成型的適用性

搪塑成型目前主要用于聚氯乙烯糊塑料的成型，其應(yīng)用改進(jìn)工藝也可用于聚氨酯塑料的成型。搪塑成型可用于生產(chǎn)聚氯乙烯的軟質(zhì)或硬質(zhì)中空制品或多壁中空制品。如中空玩具、解剖學(xué)模型、人體模特、頭盔、面具、高速公路安全錐等中空制品。

1.1.5 什么是雙板熱成型？雙板熱成型有何特點(diǎn)和適用性?

（1）雙板熱成型

雙板熱成型是指兩個(gè)軟化的塑料片組合在一起成型一個(gè)中空制品的工藝方法。雙板熱成型又可分為順序雙板熱成型和同步雙板熱成型。順序雙板熱成型是指先成型一個(gè)薄片，通常是在下面半模上成型，然后在上半模中成型另一片，再在兩片的接縫處或制品的密封區(qū)用壓力壓緊，使兩個(gè)薄片緊密結(jié)合起來，以確保在成型制品的熔合線上完全成為一體。同步雙板熱成型是將兩片塑料同時(shí)在各自的加熱爐中往復(fù)進(jìn)行加熱，再分別在上、下半模中成型，然后將兩半模壓合在一起的成型方法。

（2）雙板熱成型特點(diǎn)和適用性

主要適用于貨盤和日常用品、冰箱和冷凍柜門類等中空制品。

1.1.6 什么是氣體輔助注射成型？熱氣體輔助注射成型有何特點(diǎn)和適用性?

（1）氣體輔助注射成型

氣體輔助注射成型是采用注射機(jī)將一定量的塑料熔體注入模腔內(nèi)，再將氣體（惰性氣體）注入模腔中，由于靠近模具表面部分的塑料溫度低、表面張力高，而制品較厚部分的中心處，熔體的溫度高、黏度低，氣體易在制品較厚的部位（如加強(qiáng)筋等）形成空腔，而被氣體所取代的熔料則被推向模具的末端，或模具的貯料室，經(jīng)冷卻，即可得到中空制品。

（2）氣體輔助注射成型特點(diǎn)

采用氣體輔助注射成型，可在保證制品強(qiáng)度的情況下，減小制品重量，防止收縮變形，提高制品表面質(zhì)量，縮短成型周期；可在保證剛性、強(qiáng)度及表面質(zhì)量的前提下，減少制品翹曲變形及對(duì)注射成型機(jī)注射量和鎖模力的要求。

與常規(guī)注射成型相比，氣體輔助注射成型的優(yōu)點(diǎn)：所需的注射壓力及鎖模力低，可大大降低對(duì)注射成型機(jī)的鎖模力及模具剛性的要求；減少了制品的收縮及翹曲變形，改善了制品表面質(zhì)量；可成型壁厚不均勻的制品，提高了制品設(shè)計(jì)的自由度；在不增加制品重量的情況下，通過設(shè)置附有氣道的加強(qiáng)筋，提高制品的剛性和強(qiáng)度；通過氣體穿透，減輕制品的重量，縮短成型周期；可在較小的注射成型機(jī)上，生產(chǎn)較大的、形狀更復(fù)雜的制品。

氣體輔助注射成型的不足之處：需要合理設(shè)計(jì)制品，以免氣孔的存在而影響外觀，如果外觀要求嚴(yán)格，則需進(jìn)行后處理；注入氣體和不注氣體部分的制品表面會(huì)產(chǎn)生不同光澤；對(duì)于一模多腔的成型，控制難度較大；對(duì)壁厚精度要求高的制品，需嚴(yán)格控制模具溫度；由于增加了供氣裝置，提高了設(shè)備投資；模具改造也有一定的難度。

（3）適用性

氣體輔助注射成型適用于絕大多數(shù)熱塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等。一般情況下，熔體黏度低的，所需的氣體壓力低，易控制；對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)材料，在采用氣體輔助注射成型時(shí)，要考慮到材料對(duì)設(shè)備的磨損；對(duì)于阻燃材料，則要考慮到產(chǎn)生的腐蝕性氣體對(duì)氣體回收的影響等。

氣體輔助注射成型可用于成型板形及柜形中空制品，大型結(jié)構(gòu)部件以及形狀復(fù)雜的棒形、管形中空制品，如塑料家具、電器殼體、汽車儀表盤、底座、手柄、把手、方向盤、操縱桿、球拍等。

1.1.7 什么是纖維纏繞中空成型？纖維纏繞中空成型有何特點(diǎn)和適用性?

（1）纖維纏繞中空成型

纖維纏繞中空成型是一種開模、低溫低壓成型工藝，它是先通過吹塑或旋轉(zhuǎn)成型制造低溫共混的可膨脹橡膠預(yù)成型件，內(nèi)部通過機(jī)械翻砂塌陷成為中空結(jié)構(gòu)。將預(yù)成型件放在旋轉(zhuǎn)的機(jī)架上，再將纖維表面浸漬樹脂液后纏繞在預(yù)成型件的表面，然后放在一定的溫度下進(jìn)行固化，移走預(yù)成型件，即可得到中空制品。

（2）纖維纏繞中空成型的特點(diǎn)與適用性

纖維纏繞成型可制備具高強(qiáng)度與重量比的中空制品，成型溫度和成型壓力低，是一種熱固性塑料的成型方法。

主要適用于成型中間柱狀、端部為針狀的制品，或一些形狀不規(guī)則部件，如壓力容器、貯油槽、魚雷和火箭筒、水處理槽、飛機(jī)機(jī)翼、螺旋槳等中空制品。常用的樹脂主要是聚酯和環(huán)氧樹脂等，常用的纖維主要是玻璃纖維和碳纖維等。

1.1.8 中空吹塑成型制品設(shè)計(jì)的基本原則有哪些?

中空吹塑成型制品的類型有很多，不同的制品類型其用途和功能不同，在制品的結(jié)構(gòu)及性能要求上也是不同的，如各種瓶、桶、罐等包裝容器，一般應(yīng)具有良好的密封性、阻透性、計(jì)量性、衛(wèi)生安全性、力學(xué)性能，以及使用方便和外形美觀等；對(duì)于各種工業(yè)制件如汽車零件、家用電器配件、辦公用品、建筑、家具等，一般要求應(yīng)具有良好的力學(xué)性能、外形結(jié)構(gòu)，使用方便等。但不管什么類型的吹塑制品在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則。

①在保證使用性能（如尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度、形狀、化學(xué)性能、電性能等）的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，使用方便。

②力求結(jié)構(gòu)合理，易于成型模具的制造與制品的成型，用最簡(jiǎn)單的設(shè)備和工序生產(chǎn)制品。

③盡量避免成型后的二次加工。

④對(duì)日用品和兒童用品應(yīng)與美工人員研究，共同設(shè)計(jì)出制品形狀和顏色。

⑤合理的塑料材料品種，提高質(zhì)量，降低成本，對(duì)于大批量生產(chǎn)的制品，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮工廠成型設(shè)備的生產(chǎn)能力、制品特點(diǎn)及已有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

1.1.9 中空吹塑制品在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮哪些因素?

中空吹塑制品在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮制品所用材料、制品的使用要求以及成型加工方面的要求等。其中主要考慮的因素是材料的收縮率、制品的尺寸及精度和表面粗糙度要求、脫模斜度、加強(qiáng)筋、支承面、圓弧倒角等方面。

（1）收縮率

塑料在從熱到冷的過程中，不單是產(chǎn)生冷收縮，還有其他變化。

①收縮的形式

a.塑件的線尺寸收縮　這種收縮形式主要是熱脹冷縮。制品的熱脹冷縮是與模具溫度相對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的，是成型收縮中最主要的收縮。

b.收縮有方向性　由于大多數(shù)塑料材料在常溫下大分子鏈?zhǔn)翘幱诰砬鸂顟B(tài)，即使結(jié)晶型材料，由于結(jié)晶不完全，存在的無定形區(qū)其分子鏈也是以這種卷曲狀態(tài)存在的。當(dāng)塑料材料加熱熔融后，受外力的作用會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，而使分子鏈沿流動(dòng)方向發(fā)生取向。如果此時(shí)將熔料迅速冷卻，大分子鏈就會(huì)以取向的狀態(tài)存在于制品中，當(dāng)外界條件（模具的溫度）高于該材料的玻璃化溫度時(shí)，分子鏈段即會(huì)獲得一定的活動(dòng)能力，如果鏈段運(yùn)動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)沿流動(dòng)方向的解取向傾向，企圖恢復(fù)到原來的卷曲狀態(tài)，也就是大分子鏈會(huì)產(chǎn)生回縮，在宏觀上就表現(xiàn)為制品的收縮，尺寸變小。且一般為平行于流動(dòng)方向的收縮率大，垂直于流動(dòng)方向的收縮率小。因此在設(shè)計(jì)生產(chǎn)精密制品時(shí)，就要考慮其料流的方向性。

c.結(jié)晶產(chǎn)生的收縮　對(duì)于結(jié)晶型的熱塑性塑料，在成型時(shí)的冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，且隨著結(jié)晶的產(chǎn)生體積會(huì)發(fā)生收縮，但結(jié)晶型塑料的結(jié)晶度達(dá)不到100%，并且結(jié)晶度還因冷卻速度不同而異。結(jié)晶度越高，體積收縮越大。

d.塑件的后收縮　制品在存放過程中通常還會(huì)產(chǎn)生收縮，通常把制品從模具中取出后所發(fā)生的收縮稱為后收縮。當(dāng)制品從模具中取出后，在放置的一段時(shí)間內(nèi)，由于外力去除，制品中由于成型壓力、剪切應(yīng)力、各向異性、密度等不均，填料分布不均，模溫不均，以及出現(xiàn)的塑性變形、彈性變形等影響不能完全消失，會(huì)使制品在尺寸和形狀方面產(chǎn)生微小變化，且一般出模1h內(nèi)變化大，以后變化小，因此有條件存放時(shí)可存放1~2d，待尺寸穩(wěn)定后再用。特別是對(duì)于一些精度要求高的零件要考慮這個(gè)問題。

e.后處理的收縮　在生產(chǎn)PA、PC等塑料制品時(shí)，由于塑件內(nèi)部容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，所以這類制品在成型后需要后處理，使大分子恢復(fù)到原來的自由狀態(tài)，消除在成型時(shí)制品內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力，在后處理的過程中也會(huì)產(chǎn)生一定的收縮。

②收縮率的計(jì)算　收縮率通常是指在室溫下（23±2）℃時(shí)，模具尺寸和所對(duì)應(yīng)的制品尺寸之差與模腔尺寸之比，以百分比表示，即：

式中　S——塑料的計(jì)算收縮率；

L_m——模具型腔的相應(yīng)尺寸；

L_p——塑件在室溫下的尺寸。

從式中可看出塑件的尺寸越大，收縮值就越大，對(duì)于大型模具，尺寸控制是很關(guān)鍵的。

通過上式計(jì)算出來的塑料收縮率是指某一線性方向的收縮率。實(shí)際上塑件的收縮率是體積收縮率，線性收縮率與體積收縮率的簡(jiǎn)單換算公式是：

式中　S_L——線性收縮率；

S_V——體積收縮率。

在實(shí)際中，常用S_V=3S_L來粗略地計(jì)算塑料制品的體積收縮率。常用熱塑性塑料的收縮率見表1-1。

③影響塑件收縮的因素　影響塑料制品收縮的因素很多，如塑料材料本身的性質(zhì)、制品的結(jié)構(gòu)、成型工藝等。

a.塑料本身的性質(zhì)　塑料材料的品種不同，在塑料成型加工時(shí)收縮率大小不同，例如結(jié)晶型塑料的收縮率大于非結(jié)晶型塑料的收縮率；含有無機(jī)填料的塑料收縮率小于含有有機(jī)填料的塑料收縮率；填料的增加，收縮率減小。

b.制品的結(jié)構(gòu)　制品的結(jié)構(gòu)對(duì)收縮影響也較大，如制品的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)。一般制品在阻礙收縮的方向上其收縮率要小，自由收縮方向上的收縮率要大些；帶金屬嵌件的制品收縮率小，不帶金屬嵌件的制品收縮率大；制品的壁越厚，收縮率就越大。

c.成型工藝的影響　成型工藝對(duì)塑料的收縮率也有影響。如成型壓力越高，收縮率越小；熔料溫度高，收縮率大；模具溫度超高，收縮率越大。吹脹、拉伸比越大，收縮率越大。

由于影響收縮率的因素有很多，因此塑料材料收縮率的大小很難精確測(cè)出，因此材料的收縮率大小通常用一定范圍表示。收縮率在給定的數(shù)值范圍內(nèi)由于制品的形狀、模具的結(jié)構(gòu)、成型工藝條件的不同而趨于偏大或偏小。

（2）制品的尺寸、精度及表面粗糙度

①制品的尺寸　制品的尺寸大小首先必須滿足制品的使用要求；其次還要考慮所用塑料材料的流動(dòng)性，采用流動(dòng)性差的塑料材料時(shí)時(shí)，制品的壁厚不能太小，尺寸不能過大；同時(shí)還要考慮設(shè)備的成型能力，如擠出機(jī)、注射機(jī)的擠出量、注射量、模板尺寸等。

制品設(shè)計(jì)時(shí)，通常可根據(jù)制品一個(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基本確定制品的大小和形狀，然后根據(jù)其他條件綜合考慮后便會(huì)得到準(zhǔn)確的壁厚。制品的壁厚大小主要由制品的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、質(zhì)量、成型等方面的因素決定。常用熱塑性制品的壁厚范圍見表1-2。

另外制品設(shè)計(jì)時(shí)還要力求制品各部位的壁厚均勻，否則在厚薄交接處會(huì)因冷卻速率不同而引起收縮力不一致，結(jié)果在制品內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。而熱塑性制品在壁厚處則易產(chǎn)生氣孔或縮孔，同時(shí)還會(huì)在壁厚有急劇變化處產(chǎn)生裂紋等缺陷。

當(dāng)塑件的壁厚不均勻時(shí)，熔融塑料在模具型腔內(nèi)的流速不同和受熱不均，則流料匯集處往往會(huì)產(chǎn)生熔接痕，使塑件的強(qiáng)度顯著削弱。為了避免或減少這種不良現(xiàn)象的產(chǎn)生，塑件各部分的壁厚相差不能太懸殊，一般相差平均壁厚的20%。

②尺寸精度　塑件的尺寸精度是由使用的要求和成型工藝方法的特點(diǎn)決定的。在塑件的生產(chǎn)過程中，由于塑料化學(xué)成分、成型收縮率、操作時(shí)工藝規(guī)程（溫度、壓力、時(shí)間等）的執(zhí)行情況、模具制造精度、磨損極限、脫模斜度等誤差對(duì)塑件精度均會(huì)帶來影響。我國(guó)對(duì)塑料模塑制品的尺寸精度作了統(tǒng)一規(guī)定，塑料制品的尺寸精度等級(jí)（GB/J 14486—2008）見表1-3。一般塑料制品精度等級(jí)的選用可參考表1-4。

對(duì)于沒有列入標(biāo)準(zhǔn)中的塑料品種，則根據(jù)其收縮特性的數(shù)值來確定尺寸公差等級(jí)。所謂收縮特性是指在成型時(shí)流動(dòng)方向的收縮率加上流動(dòng)方向和垂直流動(dòng)方向的收縮率之差。一般差值越大，精度越低。收縮特性值和選用的公差等級(jí)見表1-5。

③表面粗糙度　制品的表面光潔程度取決于對(duì)制品外觀的要求。制品成型后的表面光潔程度與模具成型零件的表面光潔程度、模具表面的磨損程度、制品的類型和質(zhì)量以及成型工藝條件有很大的關(guān)系。一般情況下平滑光亮的制品表面相當(dāng)于Ra為0.32~0.08μm，為了保證制品的表面光潔程度，模具成型零件的表面光潔程度比制品高一級(jí)。

采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等塑料成型透明制品時(shí)，要求模具成型零件的表面光潔程度在Ra為0.02~0.04μm。

④脫模斜度　脫模斜度又稱出模斜度或拔模斜度。由于塑料成型后產(chǎn)生收縮，會(huì)使制品很緊地包住模具型芯或型腔中的凸起部分。為了便于從模具內(nèi)取出或從制品內(nèi)抽出型芯，防止制品與模具成型表面的黏附，以及制品表面被劃傷、擦毛等情況，設(shè)計(jì)制品時(shí)必須考慮制品與脫模方向平行的表面應(yīng)有足夠的脫模斜度。

制品上所取脫模斜度的大小，與塑料的性質(zhì)、成型收縮率、摩擦系數(shù)、制品的壁厚及其幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料的脫模斜度大；形狀越復(fù)雜，脫模斜度也越大；壁厚增加，會(huì)使成型收縮率也增大，此時(shí)脫模斜度也應(yīng)該大一些；內(nèi)孔由于包住型芯，因此比外形脫模斜度也要大一些。不同塑料材料制品的參考脫模斜度見表1-6。一般在生產(chǎn)條件許可的情況下，脫模斜度應(yīng)大一些，對(duì)制品的脫模是十分有利的。塑料外形越高及內(nèi)孔越深，脫模斜度應(yīng)適當(dāng)縮小，反之則應(yīng)加大。

脫模斜度選取的方向，制品內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，斜度由擴(kuò)大方向取得，而外形則以大端為準(zhǔn)，脫模斜度由縮小方向取得，如圖1-2所示。

⑤加強(qiáng)筋　制品是由許多個(gè)壁組成的，而壁的厚度在工藝上受到一定的限制，不能做得太厚，但制品在使用時(shí)，又要求有一定的強(qiáng)度和剛度。為了克服這一矛盾，制品在壁與壁之間的連接處一般采用加強(qiáng)筋，以增加制品強(qiáng)度和剛度，改善塑料充模狀態(tài)，同時(shí)還有利于避免制品變形和翹曲。在設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問題。

a.筋的開設(shè)方向。筋的開設(shè)方向應(yīng)力求與熔融塑料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)方向一致。這樣可以改進(jìn)熔融塑料的流動(dòng)。若與料流方向垂直，則會(huì)使熔融塑料流動(dòng)受到阻礙，不容易充滿型腔。

b.筋的高度不宜過高，在設(shè)計(jì)時(shí)，往往采用多個(gè)低的加強(qiáng)筋來代替較高的加強(qiáng)筋，特別是對(duì)承受沖擊載荷的塑件，這樣可以防止筋的開裂和破壞。

c.對(duì)于容器底部的加強(qiáng)筋的分布要求，一般應(yīng)盡量避免壁厚不均勻而產(chǎn)生縮孔、凹坑等缺陷，如某容器底部的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)為如圖1-3（a）所示時(shí)，由于容器底部壁厚不均勻，很容易使制品底部產(chǎn)生縮孔、凹坑等缺陷。而設(shè)計(jì)成如圖1-3（b）所示時(shí)，底部的壁厚均勻性好，可避免制品底部因收縮不均勻而產(chǎn)生縮孔、凹坑等缺陷。

d.對(duì)于加強(qiáng)筋各部的尺寸設(shè)計(jì)，如當(dāng)制品壁厚為A時(shí)，加強(qiáng)筋的寬度為（1/2~2/3） A，高度為3A，斜度為4°，加強(qiáng)筋之間的中心距應(yīng)大于2倍的壁厚，如圖1-4所示為典型加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)。

對(duì)于瓶類容器制品，在灌裝、壓蓋、存放過程中會(huì)承受很大的壓力，且容器成型時(shí)，型坯與模具的表面差值越大，壁厚就越薄，強(qiáng)度越低。為了改善受力情況，增加容器的耐壓性，可在容器的側(cè)壁上設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋可以是水平筋和垂直筋，其形狀結(jié)構(gòu)有瓦楞形和鋸齒形等，如圖1-5所示。但應(yīng)注意的是一般水平筋易產(chǎn)生波紋和折疊，使容器垂直承載能力降低。瓦楞形或鋸齒形的水平筋的轉(zhuǎn)角越尖，承載力越差。

對(duì)于容器側(cè)壁的增強(qiáng)有時(shí)也可通過對(duì)容器外部形狀的巧妙設(shè)計(jì)來提高，如在容器的外表面設(shè)計(jì)溝槽、花紋、圖案，以起到增強(qiáng)作用，如圖1-6所示。

除了用加強(qiáng)筋增加制品的強(qiáng)度外，對(duì)于薄殼狀制品，一般可采用球面或拱曲面來有效地增加剛性和減少變形，如圖1-7所示為薄殼狀制品球面形狀設(shè)計(jì)。

⑥支承面　在設(shè)計(jì)容器類制品時(shí)，以制品的整個(gè)底面作為支承面是不合理的，因?yàn)槠矫嬖酱螅芰系氖湛s率也越大，變形量越大，因而越容易使底部發(fā)生撓曲，產(chǎn)生不平。對(duì)于容器類制品底部通常采用邊框支承或3點(diǎn)或4點(diǎn)支承的方法，這樣就能保證底部平面上的各點(diǎn)都在同一個(gè)平面上，如圖1-7所示。

如果塑件底部有加強(qiáng)筋時(shí)，加強(qiáng)筋的高度應(yīng)比邊框低0.5mm，如圖1-8所示。對(duì)于吹塑容器的底部壁厚是不均勻的，成型時(shí)收縮率不一樣，因而也不能把底部設(shè)計(jì)成一個(gè)平面，一般容器底部形狀設(shè)計(jì)為如圖1-9所示的類型，其中以圓形內(nèi)凹的底部形狀耐破裂能力最強(qiáng)。

⑦圓角、圓弧和倒角

a.圓角　在制品結(jié)構(gòu)上無特殊要求時(shí)，制品的各連接處必須設(shè)計(jì)半徑不小于0.5mm的圓角。因?yàn)槿绻羌饨窃O(shè)計(jì)時(shí)，塑件表面或內(nèi)部相連及轉(zhuǎn)角處的尖角，使材料變得極薄，而且很難充滿，會(huì)導(dǎo)致吹脹時(shí)，這些沒有充滿轉(zhuǎn)角或邊緣處出現(xiàn)吹破現(xiàn)象；另外制品的尖角或尖邊處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力顯著增加，導(dǎo)致彎曲強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)度和制品的沖擊強(qiáng)度下降；同時(shí)吹塑時(shí)會(huì)使整個(gè)制品的吹脹比受到限制，且模具制造時(shí)尖角處也很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中而開裂的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)制品圓角時(shí)，對(duì)于內(nèi)外表面的拐角處，內(nèi)壁圓角半徑R可取壁厚的一半，相應(yīng)的外壁圓角半徑R可取1.5倍的壁厚，如圖1-10所示。

b.圓弧　為了保持吹塑制品有相等的壁厚，在設(shè)計(jì)制品和模具時(shí)必須假定型坯貼緊模具壁。這樣當(dāng)吹脹開始時(shí)就會(huì)產(chǎn)生拉伸，引起過薄甚至吹破，因此最后成型的轉(zhuǎn)角或邊緣必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膱A弧。一般圓柱形的模塑制品，邊緣的圓弧半徑應(yīng)不小于容器直徑的1/10，而橢圓形制品，一般可以最小的直徑為準(zhǔn)。

吹塑容器的所有表面轉(zhuǎn)折處都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓弧過渡或球形過渡，避免帶有尖銳轉(zhuǎn)角的方形平面，過渡的圓弧和球面半徑應(yīng)根據(jù)使用的要求和形狀而定。為了避免缺口影響，所有的螺紋邊和筋、瓦楞形、裝飾條上的邊緣都做成圓弧形，如圖1-11所示為某洗潔精包裝瓶的外表面設(shè)計(jì)。

c.倒角　倒角與圓弧在吹塑制品中經(jīng)常交替使用（兩者挑一），因?yàn)樗鼈兛商峁└玫耐庥^。倒角是一種高技巧，它呈現(xiàn)矩形外觀并減小了聚合物的拉伸，如圖1-12所示為包裝瓶外倒角設(shè)計(jì)實(shí)例。

⑧螺紋和容器類制品口部的設(shè)計(jì)　吹塑容器口部與瓶蓋的連接方式類似于玻璃瓶。根據(jù)使用要求，瓶口可設(shè)計(jì)成螺紋形式，螺紋形狀設(shè)計(jì)成六邊形或梯形為多，螺紋圈數(shù)可一圈或多圈，但需符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。常見的幾種口部螺紋的設(shè)計(jì)如圖1-13所示。為了快速開啟和快速壓合，瓶口也可以利用塑料的彈性設(shè)計(jì)成彈性連接，常見的彈性連接瓶口形狀如圖1-14所示。

氣噴瓶類容器的密封性要求比普通瓶要高，為達(dá)到密封的目的，此瓶口要有很高的精度，其口部的形狀和尺寸設(shè)計(jì)形式如圖1-15所示。

1.1.10 中空吹塑瓶設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意哪些方面?

①所有表面都是弧面、斜面和錐面。雖然弧面、斜面和錐面可以呈現(xiàn)方形的效果，但應(yīng)避免帶有尖銳轉(zhuǎn)角的方形和平面。因?yàn)楸”谔帍?qiáng)度低，壁厚變化顯著，而平面處厚且易變形。厚壁處的變形是由于冷卻效果差和收縮不均引起的。

②尖角處可以出現(xiàn)截留氣體的現(xiàn)象。它是由模具表面和塑料之間擠壓而瞬時(shí)匯集而成的，它能使拐角處的塑料變得非常薄，并引起沖擊性能下降。時(shí)刻要避免斷面和外形的突然變化。

③應(yīng)控制合適的吹脹比，對(duì)于高密度聚乙烯一般不應(yīng)超過4∶1。這個(gè)規(guī)則也適用于斷面帶有手柄的容器。吹脹比越低，壁厚就越均勻一致。用高吹脹比吹塑厚底的容器時(shí)將會(huì)使容器的重量增加、冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，而制品幾乎沒有強(qiáng)度。

④型坯覆蓋的表面積越多，壁厚就越薄。水平筋易產(chǎn)生波紋或折疊，使制品較易彎曲。如果設(shè)計(jì)者希望制品彎曲，使用這種設(shè)計(jì)很有效。然而，如果需要?jiǎng)傂裕蛻?yīng)避免使用這種設(shè)計(jì)。分析這種結(jié)構(gòu)，如果彎曲產(chǎn)生了，應(yīng)注意到彎曲處就會(huì)出現(xiàn)鉸鏈點(diǎn)。為了阻止鉸鏈效應(yīng)，可設(shè)法改變?cè)O(shè)計(jì)。一般使用圓形容器可以改善圓周的剛性，但要注意斷面不能產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象。方形容器也會(huì)使剛性減小，它能減少頂部負(fù)載強(qiáng)度，也能減少耐膨脹性。

⑤確定的合模線必須使制品有一個(gè)可以接受的吹脹比，而且還使型腔的幾何形狀不出現(xiàn)“過方”的現(xiàn)象（斷面深度比寬度長(zhǎng)）

⑥吹塑成型過程一般是利用瓶口和氣針配合，將壓縮空氣吹入型坯中，這樣可以在瓶子或容器上產(chǎn)生一個(gè)自然的開口。在瓶頸處，厚度控制要比制品上其他部位更嚴(yán)格，因?yàn)闅忉樅推款i的型腔尺寸必須要精確配合。實(shí)際上可以把這部分區(qū)域看成是壓制成型。當(dāng)然容器灌裝入物體后進(jìn)行貯存或運(yùn)輸時(shí)，必須使用一些堵塞物或瓶蓋來封住開口。因?yàn)槎鄶?shù)吹塑成型容器都作為包裝容器使用，所以設(shè)計(jì)的螺紋瓶口應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)螺紋口以便使其能選用封蓋封住。

1.1.11 中空吹塑成型工業(yè)制品與結(jié)構(gòu)制品時(shí)應(yīng)注意哪些方面?

隨著吹塑技術(shù)的不斷發(fā)展，中空吹塑制品的應(yīng)用范圍越來越廣，中空吹塑制品除了作為包裝容器以外，還廣泛用于汽車等行業(yè)。作為工業(yè)制品與結(jié)構(gòu)制品的吹塑制品多數(shù)形狀較為復(fù)雜、表面積較大、表面輪廓要清晰、表面光滑；同時(shí)還應(yīng)具有良好的力學(xué)性能，包括具有良好的沖擊韌性、剛性及尺寸穩(wěn)定性等，因此在中空吹塑時(shí)應(yīng)注意以下幾方面。

（1）中空吹塑成型工業(yè)制品與結(jié)構(gòu)制品用材料

烯烴類包括高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP），尤其是高分子量或超高分子量的HDPE和PP。

常用的工程塑料有PA6、PA66、PA11、PA610、ABS、PC、PES、PEEK、ASA、聚砜、聚芳酯及合金（玻璃纖維增強(qiáng)PA或PPS、改性PPE、改性PBT、改性PC、PBT/PC、PA/PPE、PC/PET、ABS/PC、ABS/PA等）。

目前工程塑料的吹塑制件主要用于汽車制造業(yè)，如PBT、彈性體改性PBT/PC合金或PC/PET合金吹塑保險(xiǎn)杠；采用PA、PPE/PA、PBT/PC、ASA/PC或吹塑的擾流板；采用PC/ABS或改性PPO吹塑的儀表板；PA、PPE/HIPS、ASA或PC吹塑的通風(fēng)管；PA吹塑的液壓油貯罐等。

（2）中空吹塑成型工業(yè)制品與結(jié)構(gòu)制品對(duì)成型設(shè)備的要求

吹塑工業(yè)制件時(shí)，在選擇擠出機(jī)方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

①對(duì)于大型的工業(yè)制件，需要采用較大型的擠出機(jī)。

②為了提高擠出的穩(wěn)定性，增加產(chǎn)量，對(duì)多數(shù)工業(yè)制件應(yīng)選用開槽進(jìn)料式擠出機(jī)。

③為了提高制件的性能，螺桿上要設(shè)置能滿足加工聚合物特性的混煉元件。

（3）對(duì)型坯機(jī)頭的要求

在成型工業(yè)制件型坯時(shí)采用的方式主要是：往復(fù)螺桿間歇式及往復(fù)螺桿連續(xù)式，機(jī)頭間歇地成型型坯。貯料缸式機(jī)頭間歇地成型型坯，適用于工程塑料的吹塑；往復(fù)螺桿方式間歇地成型型坯，適用于醫(yī)用配件與小的汽油箱；往復(fù)螺桿方式連續(xù)地成型型坯，適用于吹塑小的或聚烯烴類工業(yè)制件。對(duì)于工業(yè)制件型坯機(jī)頭的設(shè)計(jì)要求主要如下。

①型坯機(jī)頭的設(shè)計(jì)應(yīng)使熔合線處的力學(xué)性能降低至最小。

②吹塑某些工業(yè)制件，采用橢圓形、矩形等非圓形型坯或扁平狀片材要比圓形型坯有利。例如，生產(chǎn)扁寬板狀制件或雙壁箱體可采用形狀與制件類似的矩形型坯來吹塑。

③機(jī)頭流道要呈流線型，要經(jīng)鍍覆處理。

（4）對(duì)吹塑模具的工藝要求

①模具要有很好的排氣性能，確保獲得輪廓清晰、表面光滑的工業(yè)制件。

②對(duì)工程塑料的吹塑與有尖角或形狀復(fù)雜制件的吹塑，模具可設(shè)置抽真空系統(tǒng)。

③吹塑制件在夾坯刀口處，具有較高的拉伸強(qiáng)度。

④模具應(yīng)設(shè)置去飛邊裝置，以改善制件的外觀性能。

⑤為了提高冷卻效率和冷卻的均勻性，減少制件的殘余應(yīng)力，可以從內(nèi)外壁同時(shí)對(duì)制品進(jìn)行冷卻。

（5）控制系統(tǒng)的工藝要求

為了保證工業(yè)制件生產(chǎn)的順利進(jìn)行，獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)中要在以下幾個(gè)方面加以控制。

①溫度的控制。溫度的控制主要包括擠出機(jī)料筒、機(jī)頭各段的溫度控制，通過溫度的控制，以確保擠出的型坯具有良好的塑化質(zhì)量和穩(wěn)定的性能。

②螺桿轉(zhuǎn)速與熔體溫度的控制。

③對(duì)型坯壁厚的控制。對(duì)型坯壁厚的控制不僅要對(duì)型坯的軸向壁厚進(jìn)行控制，同時(shí)也要對(duì)型坯的徑向壁厚加以控制。

④對(duì)型坯長(zhǎng)度的控制。

⑤對(duì)熔體流速的控制。