第七課塑料包裝

1、第七課 塑料包裝 塑料簡(jiǎn)介術(shù)語(yǔ)“塑料”，在應(yīng)用的范圍上可以與術(shù)語(yǔ)“金屬”相比。 “塑料”描述了一種東西的模塑或成型的能力。歷史上，這詞是指天然材料，如蠟，粘土，焦油，松香和瀝青。隨著在化學(xué)的進(jìn)步，術(shù)語(yǔ)“塑料”開(kāi)始描述改性天然樹(shù)脂和最終的一大群的可以成形為有用形狀的合成材料。詞語(yǔ)“塑料”和“聚合物”可以互換使用，但塑料傾向描述成品部分；聚合物傾向描述原料并由科學(xué)界使用。聚合物是非常大的分子。一個(gè)水分子只有三個(gè)原子，一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子，而一個(gè)典型的聚合物分子中含有數(shù)百個(gè)，或更典型地，數(shù)千個(gè)原子。當(dāng)大量的相同的重復(fù)單體單元被連接到一起形成一個(gè)單個(gè)的大的聚合物分子時(shí)，一個(gè)聚合物就形成了。（希臘語(yǔ)“

2、polys”意味很多，“meros”意味部分。） “基體”是最小的重復(fù)單元在一個(gè)聚合物中并且是以碳原子為基礎(chǔ)進(jìn)行討論的。今天有數(shù)百確定的“種”的合成聚合物。這些中的任何一個(gè)在分子量的一定范圍內(nèi)都是可得到的，許多能夠通過(guò)添加其它的單體被改變， 每個(gè)的特性能夠被加工條件顯著的影響。在現(xiàn)實(shí)中，那么，塑料的選擇幾乎是無(wú)限的。 聚合物可分為兩大類(lèi)：“熱塑性塑料”和“熱固性” 描述聚合物被加熱時(shí)的狀態(tài)的術(shù)語(yǔ)。他們也分成兩個(gè)經(jīng)濟(jì)種類(lèi)“通用高分子”（即，經(jīng)濟(jì)型）和“工程聚合物”（即昂貴的）。只有小數(shù)量的可用的聚合物是用于包裝的實(shí)際意義的，并且?guī)缀跛羞@些都是通用熱塑性塑料。除了極少數(shù)例外，用來(lái)制造包裝塑料的必

3、不可少的原料都來(lái)自石油化工業(yè)。與用作燃料和取暖裝置相比，轉(zhuǎn)化為塑料的石油化學(xué)制品的數(shù)量是非常小的。根據(jù)資料，用于所有塑料工業(yè)的估計(jì)得石油化學(xué)制品數(shù)量范圍在1.5至3。包裝使用這個(gè)百分比的一小部分。每個(gè)塑料類(lèi)型具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)名稱(chēng)。然而，化學(xué)名稱(chēng)是很長(zhǎng)的，所以普遍的行業(yè)的使用是商品名、普通名稱(chēng)和縮寫(xiě)的混合物（表7.1）。拼寫(xiě)和縮寫(xiě)隨機(jī)發(fā)展，因而在今天，相同的聚合物可能以很多不同的方式被拼寫(xiě)和縮寫(xiě)。拼寫(xiě)，縮寫(xiě)和商品名稱(chēng)的隨意使用是很讓人難以理解的，嚴(yán)格地說(shuō)，有時(shí)是不正確的。例如，“發(fā)泡膠”是主要用于建筑工業(yè)的發(fā)泡聚苯乙烯材料的陶氏化學(xué)的商標(biāo)名稱(chēng)，但是也用于其他領(lǐng)域，如工藝品。使用術(shù)語(yǔ)“發(fā)

4、泡膠”來(lái)描述發(fā)泡聚苯乙烯包裝材料是不正確的。 “玻璃紙”是在20世紀(jì)30年代創(chuàng)造的商品名稱(chēng)，向市場(chǎng)推出了再生纖維素產(chǎn)品。這是第一次透明塑料包裝材料被包裝行業(yè)大量使用。直到20世紀(jì)50年代，如果它是塑料和透明的，它很有可能是玻璃紙。今天包裝使用的再生纖維素膜是微不足道的。把一個(gè)塑料袋看做“玻璃紙”嚴(yán)格說(shuō)來(lái)是不正確的，因?yàn)樗鼘?shí)際被制成的這種材料的可能性是很微小的。表7.1中列出的聚合物是通用熱塑性塑料。大部分是在每千克兩美元之下。工程塑料，如聚砜，聚縮醛，和有機(jī)硅聚合物在成本上要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。一種聚合物的性能主要取決于：組成聚合物分子的元素。僅憑直覺(jué)，我們猜想只有由氫和碳原子組成的聚合物例如，聚乙

5、烯，將在表現(xiàn)上不同于例如也包括氯原子的聚（氯乙烯）。聚合物分子的極性。根據(jù)參與的原子，分子表現(xiàn)出不同程度的極性。分子極性程度會(huì)影響熔點(diǎn)，摩擦系數(shù)，溶解度，阻隔性和粘合性等因素。分子的大小和分子量。分子量在一定范圍內(nèi)的大多數(shù)聚合物是可用的。特性如熔點(diǎn)，硬度和溶解性會(huì)隨著分子量的變化而變化。分子的形狀。一個(gè)分子的形狀將決定他們結(jié)合到一起的數(shù)量。結(jié)晶度，透明度，阻隔性，熔點(diǎn)和其它的物理性質(zhì)會(huì)受到分子形狀的影響。聚合物的受熱歷程。為了得到它能被改變成的形狀，每一個(gè)熱塑性塑料需要被加熱，所以每一個(gè)塑料部分有一個(gè)受熱歷程。改變受熱歷程就會(huì)改變塑料的性能特點(diǎn)。機(jī)械歷程。一個(gè)塑料的最終性能還取決于其機(jī)械歷程它

6、在熔融狀態(tài)如何流動(dòng)和遇冷如何收縮。有時(shí)，機(jī)械力是單獨(dú)使用的，但在其它的塑料成型方法中，熱和機(jī)械歷程結(jié)合給塑料的基礎(chǔ)性能的另外一種改變。表7.1 挑選的用于包裝聚合物的縮寫(xiě)及商標(biāo)名縮寫(xiě)通用名常用商標(biāo)名和替代名BOPP雙向拉伸的聚丙烯CTFE 三氟氯乙稀Aclar三氟氯乙烯均聚物CPET結(jié)晶聚酯EEA 乙烯 - 丙烯酸乙酯常歸組于酸性共聚物EPS發(fā)泡聚苯乙烯EVA乙烯 - 乙酸乙烯酯 也縮寫(xiě)為EVACEVOH乙烯乙烯醇EVALHIPS耐沖擊性聚苯乙烯LDPE低密度聚乙烯LLDPE線性低密度聚乙烯OPP定向聚丙烯PE利用金屬茂（合物）催化劑產(chǎn)生的聚乙烯PA聚酰胺尼龍，也簡(jiǎn)寫(xiě)為NYPAN聚丙烯腈巴雷斯

7、，也簡(jiǎn)寫(xiě)為ANPEN聚乙烯萘PC聚碳酸酯PE聚乙烯PET聚酯聚酯纖維，聚酯薄膜，MelinexPETG聚乙烯二醇PP聚丙烯PS聚苯乙烯PTFE聚四氟乙烯聚四氟乙烯 鐵氟龍PVAC聚醋酸乙烯酯也簡(jiǎn)寫(xiě)為PVAPVC聚氯乙烯PVDC聚偏二氯乙烯薩蘭（道瓊斯商品名）PVAL聚乙烯醇也簡(jiǎn)寫(xiě)為PVOHNone 無(wú)離聚物沙林（杜邦商品名）1.熱塑性塑料和熱固性聚合物一個(gè)單體有許多方式可以連接本身而形成一個(gè)復(fù)雜的聚合物結(jié)構(gòu)。單體組合能夠簡(jiǎn)單的結(jié)合上彼此形成長(zhǎng)鏈，比如在熱塑性塑料中,或者他們可以以三維模式在鏈間交叉結(jié)合,導(dǎo)致熱固性塑料生成(圖7.1)。圖 7.1 熱塑性塑料聚合物的鏈（左）在熔化溫度時(shí)可自由互相

8、穿過(guò)。 交叉連接的熱固性聚合物的鏈（右）在不破壞材料的條件下不可能互相自由移動(dòng)。 熱塑性材料是完全反應(yīng),或聚合的,產(chǎn)品當(dāng)受到足夠的熱量,將軟化。壓力使他們流動(dòng)和保證新的形狀,它們?cè)趬毫c(diǎn)下冷卻形成一個(gè)有用的形狀。廢料或有缺陷的形狀可以被再次的融化和加工。易成形性和可循環(huán)使用的材料的經(jīng)濟(jì)復(fù)原性使得熱塑性塑料成為大多數(shù)包裝實(shí)例的材料選擇。 熱固性塑料是沒(méi)有完全的完成聚合反應(yīng)的聚合物,但是當(dāng)它們被激活時(shí)，通常是被加熱時(shí)就會(huì)這樣做（完成聚合反應(yīng)）。產(chǎn)生的產(chǎn)品是交叉結(jié)合的,不會(huì)通過(guò)加熱被再次軟化,因此它不能被再加工或改變形狀。熱固性材料如苯酚、尿素和三聚氰胺甲醛是偶爾用于專(zhuān)業(yè)的封閉物,但是熱固性塑料在包

9、裝工業(yè)中的三維零件中的使用是無(wú)足輕重的。這個(gè)塑料成型方法的討論僅限于這些用于成型熱塑性塑料材料的方法。 產(chǎn)品保護(hù)、容量和外觀品質(zhì)、合理的成本的適當(dāng)?shù)钠胶饪梢酝ㄟ^(guò)參照不同聚合物的機(jī)械和化學(xué)性能得到。一旦材料選定后,必須確定用于選定的聚合物樹(shù)脂轉(zhuǎn)換成有用的形式的工藝或方法。 2.成型塑料 轉(zhuǎn)換聚合物樹(shù)脂轉(zhuǎn)換為最終的包裝結(jié)構(gòu)的方法至少包括以下因素：樹(shù)脂種類(lèi)成品零件的幾何尺寸所需的單位數(shù)尺寸公差要求容器所需的壁厚，以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)的必要條件加工（模具）成本及生產(chǎn)周期（平均壽命）要涉及到這些因素，必須了解主要的制造方法。以下是最常見(jiàn)的用于包裝用途的熱塑性塑料的成型方法：擠出（包括異型材擠出，擠出流延薄膜

10、和片材，吹塑薄膜擠出和共擠）注射成型擠出吹塑成型注塑吹塑成型（包括注射拉伸吹塑成型）其他很少使用的成型方法熱成型是進(jìn)一步成型塑料片材的二次成型工藝。在所有的熱塑性塑料的成型方法中，塑料必須首先被加熱到一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)塑料具有的可塑性或流動(dòng)性適于預(yù)期的成型方法。任何塑料材料的一個(gè)重要屬性是其在升高的溫度下的狀態(tài)。熔融指數(shù)，熔體流動(dòng)速率是一種常見(jiàn)的量化這種行為的方法。塑料擠出機(jī) 聚合物樹(shù)脂在成型設(shè)備里以小顆?；蛐∏虻男问奖唤邮艿?，外觀上類(lèi)似于大米。不管成形過(guò)程，第一個(gè)任務(wù)是加熱并熔化聚合物樹(shù)脂小球成可流動(dòng)的形式。塑料擠出機(jī)是一個(gè)很重的筒，筒中的螺桿旋轉(zhuǎn)，壓迫（樹(shù)脂）小球從一端的進(jìn)料口到另一端的出口（

11、圖7.2）。驅(qū)動(dòng)聚合物融化的工作，料筒提供了融化聚合物所需的大部分熱量。驅(qū)動(dòng)聚合物熔化桶的工作提供所需的熱量以熔化聚合物。加熱器有助于保持精確的熔融溫度，冷卻夾套保持進(jìn)料口區(qū)域低溫。 圖7.2 塑料擠出機(jī)。大部分塑料是通過(guò)在進(jìn)料口和聚合物樹(shù)脂一起添加的色精被染色的。擠出1.片材擠出等截面的形狀（片材）可以通過(guò)迫使聚合物熔體通過(guò)放置在擠出機(jī)末端的模具上的成型孔而被擠壓（圖7.3）。在其最簡(jiǎn)單的，模具可以是一個(gè)金屬盤(pán)，盤(pán)上有鉆的圓形孔洞，在這種情況下，擠出物是一個(gè)大約孔洞直徑大小的圓形桿。模具成本很低因?yàn)楣に囘^(guò)程發(fā)生在相對(duì)較低的壓力下，并且擠出機(jī)和壓模都不需要是巨大的。放置一個(gè)合適的魚(yú)雷形在壓模出

12、口處，允許擠出物是一個(gè)中空管或軟管。擠壓型材被裁成小段，當(dāng)中空型材被安裝上端蓋時(shí)，它們可以制成用途廣泛，價(jià)格低廉的包裝。圖7.3 片材擠出機(jī)。放置魚(yú)雷形心軸在壓模出口，創(chuàng)建一個(gè)軟管。與其它模具和心軸配置，類(lèi)似瓦楞紙板的形狀從擠出機(jī)生產(chǎn)出來(lái)。 2.片材和薄膜擠出 片材擠出是型材擠出的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，但使用的是有狹縫孔的壓模（模具也被稱(chēng)為“衣架”或“T形”模）。壓模有一個(gè)狹窄的開(kāi)口在模唇之間，塑料熔體通過(guò)它被擠壓成薄膜。薄膜在冷卻輥上迅速冷卻和固化（圖7.4）。壓?？梢杂袔酌组L(zhǎng)。根據(jù)厚度，最終產(chǎn)品可以被稱(chēng)為“薄膜”或“板材”。兩者之間沒(méi)有明確的分界線。通過(guò)這個(gè)工藝過(guò)程成形的薄膜產(chǎn)品被稱(chēng)為“流延薄膜”

13、。圖7.4 流延薄膜擠出生產(chǎn)線的總體布局更厚的片材用于熱成型或沖切，并被折疊成類(lèi)似紙板箱的箱子形式結(jié)構(gòu)。更薄的擠出薄膜可以單獨(dú)使用或在各種柔性包裝應(yīng)用中與其他材料層合。吹塑薄膜擠出 塑料薄膜也可以被制造出來(lái)，通過(guò)擠出聚合物通過(guò)圓形的模具到一個(gè)封閉的圓形充氣的泡管中。材料被向上擠壓，通過(guò)壓迫充氣的泡管向上，不斷的擠出更多的塑料，一個(gè)連續(xù)的薄膜無(wú)縫管就被創(chuàng)造出來(lái)了（圖7.5）。沿著泡管的外側(cè)的空氣流提供冷卻和空氣緩沖。薄膜冷卻后，它被倒人字夾板壓平，卷繞成卷。泡管能夠以無(wú)縫管卷繞，或者它也可以被切斷然后密封成無(wú)縫塑料袋?；蛘撸部梢员凰洪_(kāi)，卷繞成一個(gè)或幾個(gè)平膜輥。 除了控制大小和形狀的設(shè)備，其它

14、的工序組合，如那些用于印刷和壓紋，插角，真空成型，分切，折疊，可引入下游系統(tǒng)，提供更完整的產(chǎn)品制造線。吹膜工藝用于制作幾乎所有的聚乙烯薄膜和其他薄膜。 圖7.5 吹膜生產(chǎn)線，生產(chǎn)管狀膜，可以撕成兩部分平面片材 定向 流延及吹塑薄膜和片材的屬性可以提高，通過(guò)物理取向聚合物分子。流延片材被定向在機(jī)器方向上通過(guò)使拉開(kāi)的速度快于它被擠壓的速度，這樣在機(jī)器方向上拉伸它。使流延薄膜通過(guò)一系列的壓輥，每個(gè)壓輥旋轉(zhuǎn)的速度比先前的輥?zhàn)右斓枚啵ǔＪ沁@樣完成的（圖7.6，上面）?？v向或橫向的取向在張力架上完成（圖7.6，下圖）。沿著分散軌道移動(dòng)的夾子沿每一個(gè)邊緣抓住薄膜并且在橫向拉伸它直到原來(lái)流延寬度的大概七倍

15、。薄膜在兩個(gè)方向的取向被認(rèn)為有“雙軸取向”。機(jī)器和橫截面方向的定向都是在稍高的溫度下進(jìn)行。如果拉伸和冷卻過(guò)程很快，薄膜會(huì)保留它的原始尺寸的一些記憶。如果被再次加熱，它（薄膜）就會(huì)想重返到這些尺寸，實(shí)際上，它將會(huì)是一個(gè)“收縮塑料”。定向的薄膜是加熱穩(wěn)定的，通過(guò)使它們保持在升高的溫度里短暫的時(shí)間（退火）（來(lái)實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定的）。吹膜的定向是通過(guò)調(diào)整膨脹率和取走的速度相比于軟管成型的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。吹膜不能被定向在長(zhǎng)度方向，可以得到流延薄膜的擠出的方向，然而，吹膜的雙軸取向是被很好的平衡的。圖7.6 定向流延薄膜。機(jī)械方向定向（上面）是通過(guò)牽引薄膜通過(guò)不斷加快的旋轉(zhuǎn)輥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。橫向取向是在張力架（下面）完成

16、的，它在縱向拉伸薄膜。5.共擠流延薄膜和吹膜的擠出模具都可以被設(shè)計(jì)成不止由一臺(tái)擠出機(jī)提供，從而產(chǎn)生由兩種或兩種以上不同材料組合成的片材(圖7.7)。提供像七種那么多不同層通過(guò)一個(gè)底模的共擠壓系統(tǒng)已經(jīng)被制作出來(lái)。重的聚合物的粘性限制擠出層的混合，因此它們基本上在最終產(chǎn)品中是以分開(kāi)的層存在的。 大多數(shù)共擠壓結(jié)合了兩種不同材料的性能優(yōu)勢(shì)。例如,可熱封聚乙烯可以被擠壓到?jīng)]有熱封性的材料上，或者高阻隔性的聚合物可以被擠壓到低成本低阻隔性材料的保護(hù)層之間。共擠壓是可以用來(lái)隱藏回收的塑料到隱蔽的中間層，或者用來(lái)生產(chǎn)有裝飾性的彩條或彩色層的片材。 圖7.7 一個(gè)共擠，縫孔式，流延膜模具?？梢灾谱鞔的す矓D的類(lèi)似

17、多通道模具。 注射成型 注射成型使用強(qiáng)大的擠出機(jī)的功能注射精確數(shù)量的樹(shù)脂到全封閉模具里。非常高的液壓壓力驅(qū)動(dòng)熱的相對(duì)粘稠的熔融物料通過(guò)一部分模具的冷卻通道并且在塑料固化之前填充型腔。這個(gè)過(guò)程要求堅(jiān)固結(jié)實(shí)的模具，不會(huì)在極端的溫度和壓力下彎曲或移動(dòng)。一個(gè)人造黃油桶的八腔模具可能重量多于一噸。這種要求的模具質(zhì)量和加工的復(fù)雜性使得注射成型的加工成本在塑料成型方法中最高。 注射成型是生產(chǎn)瓶塞、廣口熱塑性塑料軟管、寶石盒和其它復(fù)雜尺寸形狀的主要方法。因?yàn)椴糠殖叽缤耆芸赜诮饘倌＞弑砻?，注射成型在尺寸上給了最多的精確的局部。維度完全受控于金屬模具表面,注塑給最在尺寸上準(zhǔn)確的部分。加工成熟,伴隨著新開(kāi)發(fā)的高熔

18、體流動(dòng)速率(低熔體粘度)的熱塑性塑料，允許生產(chǎn)壁厚大約是180微米（0.007英寸）的薄壁塑料容器。 1.注射成型機(jī) 注射成型機(jī)的擠出部分必須提供注射的精確數(shù)量，或“投射”所要求的聚合物熔體到模具里。推桿螺旋型機(jī)器使用一個(gè)設(shè)計(jì)的提供相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的熔體傳送螺桿，結(jié)合了螺桿和活塞的功能。其它機(jī)器有一個(gè)注射熔融聚合物的獨(dú)立的活塞（圖7.8）。模具型腔正好是所需零件的形狀。當(dāng)零件冷卻時(shí)，模具打開(kāi),零件被取出。 圖7.8 “投射”尺寸可以被測(cè)量，通過(guò)一個(gè)往復(fù)式螺桿(上)或一個(gè)單獨(dú)的螺桿或活塞(底部)。2.共注射成型共注射成型指創(chuàng)建有多個(gè)聚合物層的注射成型部件的方法。它是相對(duì)于共擠的注射成型。共擠能夠通過(guò)

19、注射第一種材料，然后移動(dòng)有第一種材料形狀的模芯到第二個(gè)型腔而完成。第二個(gè)型腔有一個(gè)界限在它和第一種材料形狀之間。第二種材料然后圍繞第一種材料注射。 另外的系統(tǒng)使用復(fù)式輪轉(zhuǎn)，剛好在門(mén)前匯合。材料作為同心層流向模具型腔。多層、注射成型的可以吹成飲料瓶的預(yù)成型品已經(jīng)用PET和EVOH制作用一種形式，PET和尼龍用另一種。擠出吹塑成型 熱塑性塑料瓶子是被生產(chǎn)出來(lái)通過(guò)兩種工藝中其中的一種：擠出吹塑成型（EBM）或者注射吹塑成型（IBM）。顧名思義,EBM結(jié)合了擠出和吹制的步驟。大部分的洗滌劑，石油，和其它的家用化學(xué)品瓶子都是由擠出吹塑成型制作的。大多數(shù)塑料是能夠被擠出吹制成型的，如果它們?cè)谌垠w形式時(shí)（比

20、如，低熔體流動(dòng)速率）有足夠的力量結(jié)合在一起，當(dāng)被擠壓成半成品時(shí)。PE,PP和PVC占了擠出吹塑瓶的大多數(shù)。擠出吹塑成型能夠容納很多有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，包括有把手的瓶子(把手器皿),由兩部分組成的容器和有整體測(cè)量室的容器。周向環(huán)可以被成型為一個(gè)圓形截面來(lái)產(chǎn)生一個(gè)靈活的箱子或一個(gè)手風(fēng)琴式柔軟部分,可以用作一個(gè)泵。 所有擠出吹塑成型工藝過(guò)程是建立在通常的潛在的順序基礎(chǔ)上的（圖7.9）。首先，一個(gè)中空的塑料軟管或型坯被擠出。型坯被夾持在一個(gè)瓶子模具的緊密配合的兩等分之間?？諝獗灰M(jìn)到中空的型坯里，拉伸可變形型坯到貼合模具壁。新成型的瓶子被夾持在模具里直到它充分冷卻到保持它的形狀。 1.準(zhǔn)備型坯 2.模具關(guān)

21、閉型坯 3.模具移動(dòng)到一邊，型坯膨脹充填模具。擠出成型新的型坯 4.模具打開(kāi)，瓶子被移走和修剪。圖7.9典型的擠出吹塑成型順序注射吹塑成型 注射吹塑成型(IBM)結(jié)合注射成型和吹塑成型。取代在擠出吹塑成型里的擠出型坯，型坯或“預(yù)成型品”是注射成型的。預(yù)成型品的注射成型允許更精確的控制材料分配相比擠出成型時(shí)可用的材料。預(yù)成型品注射周期后，仍舊保留在塑孔栓里的預(yù)成型品被轉(zhuǎn)移到吹塑成型狀態(tài)。最終的吹塑操作和擠出吹塑成型相似。當(dāng)注射和吹塑都在一臺(tái)單個(gè)的機(jī)器上完成時(shí)，這個(gè)工藝過(guò)程被描述為“一步法”(圖7.10)。圖7.10一步注射吹塑成型機(jī)器的配置。出于說(shuō)明目的，一個(gè)芯棒被顯示是空的。經(jīng)濟(jì)性一般限制IB

22、M更高批量的生產(chǎn),因此做一個(gè)容器需要兩套模具:注射模具(組)生產(chǎn)預(yù)成型品和一起的吹塑模具(組)來(lái)吹制容器。IBM保證了很大的精度和復(fù)雜性在瓶子的成品部分。這是特別重要的對(duì)容器中要求嚴(yán)格容限的成品和廣口容器。注射拉伸吹塑成型。IBM的一個(gè)變體,注射拉伸吹塑成型(ISBM),在吹塑過(guò)程中使用一個(gè)桿拉伸預(yù)成型品(圖7.11)。在一個(gè)典型的操作中,在芯棒將近接觸到預(yù)成型品底面時(shí),少量的空氣被引進(jìn)開(kāi)始吹塑過(guò)程。當(dāng)芯棒接觸模具的底部時(shí),整個(gè)體積的沖脹空氣被引進(jìn)。這種機(jī)械拉伸使聚合物分子定向，提高了剛度和阻隔性能。對(duì)于深的瓶子來(lái)說(shuō)，芯棒保證沖脹均勻集中于模具。圖7.11 注射拉伸吹塑成型的一個(gè)主要應(yīng)用是PE

23、T碳酸飲料瓶子的生產(chǎn)。ISBM對(duì)制作PET碳酸飲料瓶來(lái)說(shuō),是青睞的工藝過(guò)程。在此應(yīng)用中，使用一個(gè)兩步工藝：預(yù)型件是在一個(gè)單獨(dú)的注射成型機(jī)上制作，并累計(jì)大批量寬口箱。然后它們?cè)谝粋€(gè)單獨(dú)的操作中被再次加熱和吹塑。EBM和IBM都可以用來(lái)生產(chǎn)窄和寬口瓶形狀。然而，IBM能夠生產(chǎn)更復(fù)雜和更小的公差的瓶子成品,與EBM生產(chǎn)的相比。對(duì)EBM來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)更小公差的廣口瓶的成品是非常困難的。IBM沒(méi)有任何修剪和廢料是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)制造制藥和醫(yī)療容器時(shí)。這些容器的良好生產(chǎn)規(guī)范不允許包含再生材料。 熱成型原理及應(yīng)用 容器和其他拉伸成形的包裝部件可以很容易地通過(guò)許多的熱成型變換從熱塑性塑料片材制造。所有的變化使得熱塑性

24、塑料片材升溫到能夠變軟易彎曲的一個(gè)溫度點(diǎn)，但是在熔體流可能發(fā)生的溫度之下。大多數(shù)熱塑性塑料材料能夠被熱成型，包括單一的聚合物材料，共擠出和層壓片材。多層的層壓片材可以提供專(zhuān)門(mén)的物理和化學(xué)性質(zhì)，經(jīng)濟(jì)上不能以其他方式獲得。在自動(dòng)化，高性能設(shè)備的完成的熱成形可以為注射成型的容器提供一種可能的選擇，比如軟管。柔韌的塑料片材可以用機(jī)械方法成型，用真空，用壓力，或它們的任何組合。在所有的情況下，零件的表面積相對(duì)于可用片材面積的關(guān)系決定了平均材料厚度。材料分配是由零件的幾何和用以成形形狀的特殊方法支配的。片材規(guī)范和模具精確性是非常重要的。由于成型溫度和壓力都非常低，熱成型模具是很經(jīng)濟(jì)的。這不是平常的由木材或

25、環(huán)氧樹(shù)脂/鋁制成的原型模具。如果需要卓越的熱傳導(dǎo)性，生產(chǎn)模具是鋁或鈹/銅。正在成形的片材應(yīng)該被加熱到它的最大的適宜的溫度來(lái)減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，當(dāng)材料被拉伸時(shí)。手動(dòng)操作不適合它們自己良好的、始終如一的品質(zhì)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)“手動(dòng)”的時(shí)間順序的可變性。自動(dòng)的，精確時(shí)間的和溫控的設(shè)備被推薦。然而熱成型不能直接在模具里制作窄口容器，兩個(gè)成型的半個(gè)能夠被連接起來(lái)生成細(xì)管頸圓柱形容器或者其它部分或完全封閉的容器。兩半部分可通過(guò)粘合劑粘接，旋轉(zhuǎn)焊接，或超聲波焊接接合。熱成形的最常見(jiàn)的應(yīng)用是針對(duì)各種類(lèi)型的透明或翻蓋式展示和產(chǎn)品包裝。在大多數(shù)情況下，這些是由PVC成型，雖然PS和PET也經(jīng)常被使用。許多包裝說(shuō)明書(shū)，止動(dòng)

26、裝置和工作臺(tái)面的銷(xiāo)售展示是用PS熱成型的。許多醫(yī)學(xué)的和手術(shù)室的常用品被安排在容易看到和容器拿取的熱成型托盤(pán)里。一些食品和產(chǎn)品軟管是熱成型的而非注射成型的。有一個(gè)明顯的加工成本優(yōu)勢(shì)，然而，熱成型部件可能沒(méi)有一致的契合要求的精度，例如，咬蓋。熱成型方法 旋轉(zhuǎn)或交替的對(duì)模模制成型是最簡(jiǎn)單的熱成型方法。對(duì)模一般是用低導(dǎo)熱率的材料制成以防止被加熱的片材過(guò)早的冷卻。模具的核心部分推壓軟化的塑料到匹配的半個(gè)型腔。對(duì)模只用于淺的鑄件。材料分配很不好。腔?；蛉５恼婵粘尚褪亲詈?jiǎn)單的真空成型形式（圖7.12）。真空孔需要在模腔的最低點(diǎn)。腔?；蛉５恼婵粘尚陀腥毕?，類(lèi)似于這些，對(duì)模成型的局限性的拉伸和在材料分配上的

27、差的可控性。型腔模具可以比較容易的移除部件，因?yàn)楫?dāng)熱的塑料冷卻時(shí)，收縮離開(kāi)模腔，而冷卻的塑料傾向于繃緊在模塞周?chē)?。?dāng)幾個(gè)成型方法相結(jié)合時(shí)，材料分配問(wèn)題就減少了。在柱塞協(xié)助真空成型時(shí)，塞模在片材之上（圖7.13）。片材被加熱，直到它開(kāi)始下凹，柱塞移動(dòng)片材到模具里，真空迫使片材貼合模具。這樣使材料分配更好的到角落里相比單獨(dú)的真空成型。波浪成型使用空氣壓力向上揚(yáng)起片材產(chǎn)生5075的預(yù)期模具拉伸（圖7.13）。柱塞壓迫波浪形的材料到型腔里。真空拉動(dòng)被推進(jìn)的材料到型腔形狀。圖7.12腔模和塞模的簡(jiǎn)單真空成型。當(dāng)在模具和片材內(nèi)表面之間施加真空時(shí)，材料被壓入到模具的形狀里。圖7.13 柱塞助壓成型。 波浪成

28、型向上吹脹塑料產(chǎn)生均勻厚度的片材其他成型方法壓吹 壓吹是另一種結(jié)合注射成型和吹塑成型優(yōu)點(diǎn)的方式（圖7.14）。在壓吹法里，聚合物熔體被從擠出機(jī)注入到注射模具頭（第1步），在這里具體的頂部或者成品部分被成型。注射模具頂部然后離開(kāi)擠出模具的噴嘴，拖拉它成一個(gè)型坯狀的軟管（第2步）。型坯周?chē)拇邓苣＞哧P(guān)閉（步驟3），空氣沖脹型坯到型腔尺寸。最后，模具打開(kāi)彈出容器，交錯(cuò)斷裂的容器被剪掉。圖7.14壓吹法是將注射成型和吹塑成型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)的另外一種方法。常見(jiàn)的應(yīng)用是可折疊的塑料管子的生產(chǎn)。旋轉(zhuǎn)成型 旋轉(zhuǎn)成型不需要擠出機(jī)。在這個(gè)工藝中,聚合物,通常微細(xì)的粉末狀聚乙烯,被放置在模具里，然后模具圍繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被加熱。熱量最終融化了聚乙烯，聚乙烯流動(dòng)并均勻的涂抹于模具的內(nèi)表面。同時(shí)仍然旋轉(zhuǎn),塑料冷卻。模具被打開(kāi)和部件被移走。這種工藝的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是制作一個(gè)沒(méi)有開(kāi)口的中空對(duì)象。因