【正文】 用品、化妝品、化工產(chǎn)品等在我國迅速發(fā)展，它們對復(fù)合膜、包裝膜、容器、周轉(zhuǎn)箱等制品有很大的需求，如飲料的產(chǎn)量基本上是5年翻一番，在2005年就已經(jīng)達(dá)到2500萬噸，其中50%使用聚酯瓶，即需100億個左右；還有方便食品、乳制品、罐頭食品、味精、糖果、餅干等需要各種包裝材料幾百萬噸；藥品包裝也有很大市場。此外，由于捆裝的玻璃啤酒瓶屢屢出現(xiàn)爆炸傷人事故，國外有轉(zhuǎn)向PET瓶包裝的趨勢，因此，PET吹塑瓶的市場前景廣闊[1]。塑料經(jīng)加熱及螺桿轉(zhuǎn)動的摩擦力成為熔融狀態(tài)后，從模頭擠出，成為圓筒狀的瓶坯，然后再經(jīng)過吹塑。注射吹塑采用注塑機注出瓶坯，其主要作用是產(chǎn)生壁厚均勻瓶坯和平整的瓶頸，在經(jīng)注射成型的瓶坯未冷卻前或用再加熱使瓶坯軟化，將瓶坯縱向拉伸后再吹氣（橫向拉伸），作成雙向拉伸，這樣除強化瓶子之外，制件壁厚減小，故比擠吹節(jié)省用料。本文擬探討采用熱流道系統(tǒng)注射成型PET瓶坯，目的是使PET 瓶坯的成型更加合理化。30年已走出國外90年的歷程，現(xiàn)已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模。 我國塑料模具的設(shè)計與制造目前主要依賴設(shè)計人員的經(jīng)驗和工藝人員的技巧，設(shè)計的合理性只有通過試模才知道，制造的缺陷主要靠反復(fù)修模來糾正。國際上，特別是發(fā)達(dá)國家，由于其塑料模的設(shè)計與制造起步較早，技術(shù)方面發(fā)展的比較成熟。德國IKV研究的CADMOULD系統(tǒng)，可用于注塑模具的流動、冷卻分析和力學(xué)性能校核。目前在模具設(shè)計上都以以生產(chǎn)率和制品成本作為主要考慮因素，采用的是熱流道澆注系統(tǒng)，同時使用氣頂活動閥式澆口。吹塑成型模具對完成塑料加工工藝要求、塑料制品使用要求和造型設(shè)計起著重要作用。產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和創(chuàng)新為前提的。在多層共擠出吹塑模具方面，因?qū)Ｓ弥破返募夹g(shù)要求，瓶壁已能達(dá)到七層組織結(jié)構(gòu)；汽車用的異形燃油箱，為了有較好的防滲性，油箱的主體為多層結(jié)構(gòu)，油箱從接縫附近起到縫脊，為大層結(jié)構(gòu)。在精密吹塑模具方面，不僅能控制制品的精確容量，這還能通過厚度調(diào)節(jié)機構(gòu)來保證多層型坯壁厚均勻。 縱觀世界經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展較快時，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具的制造技術(shù)能跟的上。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會的原動力”；德國給模具工業(yè)冠之為“金屬加工業(yè)中的帝王”；羅馬尼亞視為“模具就是黃金”；新加坡則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”?？梢詳嘌裕S著現(xiàn)代化基石的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”中，吹塑模具在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中將處于十分的地位。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和在改革開放防止的引導(dǎo)下，我國吹塑模具業(yè)得到了迅速發(fā)展，高效率、自動化、大型、精密模具在整個塑料模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。塑料模技術(shù)包括設(shè)計技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)、管理與維修技術(shù)等多種領(lǐng)域，屬于系統(tǒng)工程技術(shù)。（1）超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。（3）為各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。（7）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。實踐證明，CAD/CAM/CAE是塑料各種 成型方式制品的設(shè)計、機頭與模具的設(shè)計與制造的發(fā)展方向。2）有助于采用數(shù)控機床加工制造模具。4）提高對塑料與制品種類的適應(yīng)性。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，計算機可計算要散出去的制品熱量。吹塑模具冷卻的CAD系統(tǒng)通過二維或者三維模擬，可在計算機顯示屏上顯示制品的高溫與低溫區(qū)，以 優(yōu)化模具的冷卻性能，提高產(chǎn)量，還可以提高制品冷卻的均勻性，改善制品的性能。隨著計算機軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。用于模具設(shè)計制造的計算機軟件正向著智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化方向發(fā)展。在進(jìn)行制品設(shè)計時，明確塑料容器的用途、功能、性能等要求是很有必要的。塑料容器本身應(yīng)無毒、無嗅、無味，氣密性強，容器與容器內(nèi)物品不發(fā)生串味；能防止氧氣、水蒸氣及一些有害的氣體對包裝物的侵入。而且，所設(shè)計容積應(yīng)符合使用習(xí)慣，便于銷售并符合有關(guān)法規(guī)。（4）使用方便的功能吹塑容器在用于盛裝物品時，會涉及一次或重復(fù)多次的罐裝或抽提作業(yè)。2． 吹塑蘇打水瓶的性能要求為保證吹塑制件具有包裝的功能，作為塑料包裝材料，應(yīng)具備如下一些性能：（1） 力學(xué)性能 塑料包裝容器應(yīng)具備有較好的力學(xué)性能，如剛性、耐沖擊強度、耐環(huán)境壓力開裂性能等。（2） 阻滲性能塑料瓶應(yīng)能阻止液體的揮發(fā)滲透，阻止氧氣、水蒸氣的滲透，防止內(nèi)容物變質(zhì)或受細(xì)菌侵蝕；在商品的保質(zhì)期內(nèi)，能有效的保證內(nèi)容物符合其質(zhì)量指標(biāo)的要求。一般情況下，包裝容器在熱灌裝、殺菌時的溫度約為90176。（4） 衛(wèi)生性能制件用來包裝飲品，應(yīng)該有較好的衛(wèi)生性能，在使用過程中，所使用的聚合物、添加劑，不能擴散及傳遞對人體有害的物質(zhì)。 材料及其性能聚對苯二甲乙二醇脂（PET）是熱塑性性聚酯的一種。分子結(jié)構(gòu)式為：~，熔點255~260℃；高結(jié)晶的PET熔點約為270℃。傳統(tǒng)的PET主要用于包裝薄膜和紡織品纖維。PET的典型性能見表21?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定，耐弱酸和有機溶劑，但不耐堿，不耐熱水浸泡。PET有較高的耐熱性，可在120℃溫度下長期使用；能在較寬的溫度范圍內(nèi)，保持優(yōu)良的物理力學(xué)性能。PET在容器領(lǐng)域的不斷擴大，歸功于注射拉伸技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)雙向拉伸吹塑的PET瓶，具有更高的拉伸強度、彈性模量、沖擊韌性；具有更好的透明性及光澤性，瓶的霧度可降至4%；其耐化學(xué)藥品性提高，阻止氣體滲透性能提高；其蠕變性能增強，使其能成功的用于高密封性的碳酸飲料包裝。避過，現(xiàn)在已有多項“熱定型”的專用專利技術(shù)，可用于生產(chǎn)適于87~90℃罐裝果汁、飲料的容器。有一個以上二醇和一個以上二元酸合成的聚合物，成為共聚酯，G代表用于共聚物反應(yīng)中的其他乙二醇，1，4環(huán)己烷甲醇，他具有很高的剛性、硬度、透明性和韌性，可用于與食品接觸的容器。 吹塑制件的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計 吹塑制品設(shè)計的主要內(nèi)容包括制件的容積、外形、垂直載荷強度、剛度、壁厚、底部（支撐面）、邊緣及圓角、口部、螺紋、等的設(shè)置。即是容器在水平置放時，盛裝水的最大容量。（2）設(shè)計容積 容器在設(shè)計計算時的容積。 公稱容積=設(shè)計容積/ =500/ = ml吹塑制件的外形設(shè)計是吹塑模具型腔設(shè)計的重要組成部分。因此，設(shè)計者應(yīng)對制品的功能、用途、可成型性、經(jīng)濟效益和外觀進(jìn)行綜合分析研究，并且對這些因素加以權(quán)衡。這種造型，可用少量的材料，吹制出最大熱量的容器；而且，生產(chǎn)效率高，成型方便，不良現(xiàn)象少。吹塑制品外形設(shè)計應(yīng)易于開模后取出方便，避免因唾沫造成變形。圓形容器的用量最多，使用廣泛，模具制造方便，型坯壁厚均勻制品剛性好，但是外形不美觀，運輸占用空間較大。 該吹塑制件橫截面設(shè)計為方形，如下圖：圖 21 塑件截面圖吹塑容器必須能耐加料口和壓蓋機構(gòu)的壓力。用PET制成的吹塑瓶，當(dāng)肩頭長度為13mm時，其傾斜角至少應(yīng)超過12176。另外，在瓶壁側(cè)面和肩頭斜坡的交接處，只要有可能就要盡量采用一個較大的彎曲半徑，可以降低轉(zhuǎn)折部分的應(yīng)力，考慮提高制品的垂直載荷強度，瓶身設(shè)計如下圖：圖 22 塑件肩部結(jié)構(gòu)在容器瓶壁周圍設(shè)計溝槽，提高了瓶子的剛度，溝槽提高了商標(biāo)區(qū)域的環(huán)向強度，設(shè)計時，圓形溝槽的深度宜小些，該制件設(shè)計如下圖：圖 23 瓶壁結(jié)構(gòu)增加容器的壁厚，可提高其耐沖擊強度和剛度；但是，容器的質(zhì)量也隨著增加。為提高制品的競爭力，有必須將容器壁的厚度減至最低。另外，由于材料的熔融指數(shù)關(guān)系及型坯的自重影響而造成型坯下部偏厚，進(jìn)而影響制品壁厚的均勻性。為保證制品質(zhì)量、壁厚均勻，可以根據(jù)制品的幾何形狀來確定瓶子的壁厚。對于瓶類制品來說，一般采用環(huán)形支撐面。圖 24 塑件底部結(jié)構(gòu)從生產(chǎn)工藝可知，擠出吹塑制品的底部，一般都是型坯的夾斷處，是制品力學(xué)性能的薄弱部位。因此，制品底部應(yīng)設(shè)計成內(nèi)凹形，制品的轉(zhuǎn)角處及內(nèi)凹處，均作較大的圓弧過渡。該瓶除了內(nèi)凹底外，底邊也是漸變的，而且拐角半徑R很大，具有漸變的底邊外緣輪廓，較大的圓弧部分，內(nèi)凹角較大，內(nèi)拱長度短。而邊緣及轉(zhuǎn)角的部位，往往是型坯吹脹最后接觸的部位，其容器壁就相對地較薄弱。從表面積和容積的關(guān)系，也可以說明這一點：當(dāng)球體和立方體的容積和質(zhì)量相同時，球體總是比立方體的壁厚厚一些。這些部位邊緣及交接處，也應(yīng)設(shè)計成圓角。為增加制品的力學(xué)性能，制品的側(cè)壁與底部的轉(zhuǎn)角不一設(shè)計稱尖角，尖角也難以吹塑成型。當(dāng)然，也是為造型美觀一些。平均肩寬大約20mm，每一件吹塑制品設(shè)計有孔口，他具有如下作用：吹脹型坯時，壓縮空氣的進(jìn)氣口或排氣口；容器罐裝或抽吸內(nèi)容物的進(jìn)出口；噴霧口；密封器的密閉口等。為使容器口部能更好的與蓋及密閉器 的配合，容器口部有螺紋、費螺紋形等結(jié)構(gòu)的設(shè)計。這時，容器口部的厚度是有型坯壓縮形成的。生產(chǎn)時，容器口部壞會產(chǎn)生收縮、凹陷等不良現(xiàn)象。擠出吹塑薄壁容器，由于容器口部的壁厚較薄，難于進(jìn)行切削加工。吹塑制品的螺紋設(shè)計，以采用梯形或半圓形的螺紋截面為好。吹塑制品口部的螺紋，因成型工藝不同而已異。瓶口螺紋設(shè)計為斷續(xù)螺紋，截面形狀為直角等腰三角形如圖：圖 25 口部螺紋結(jié)構(gòu)制品口部螺紋應(yīng)采用逐漸凸起的設(shè)計。同樣，螺紋的始末端，均不應(yīng)突然開始，或突然結(jié)束，應(yīng)該有一個過渡尺寸?？诓柯菁y采用斷開式設(shè)計，螺紋在分型線兩邊斷開，其斷開距離，各為口部周長的10%。由于中空吹塑成型不需要凸模，且收縮大，在一般情況下，若當(dāng)制品表面有波紋時，為了便于從模內(nèi)取出，應(yīng)設(shè)計脫模斜度，但此制件雖有波紋，由于分型面的選擇，可以不設(shè)置脫模斜度。工藝設(shè)計包括成型方法的選擇，工藝過程、工藝參數(shù)及工藝條件的確定等。更為重要的是，工藝設(shè)計使設(shè)計者的制品設(shè)計能在大批量的成型加工過程中重復(fù)實現(xiàn)，并保持均勻、穩(wěn)定的發(fā)展。中空吹塑成型有以下幾種形式。擠出吹塑成型時采用擠出機降熱塑性塑料熔融塑化，并通過機頭擠出管狀型坯；然后截取一段管坯趁熱將其置于吹塑模具中，閉合模具，接著用吹管通入壓縮空氣，使管坯吹脹并貼與模具型腔的內(nèi)壁成型；最后保壓和冷卻定型，排出壓縮空氣并開模取出制品。其缺點是：由于擠出管坯速度較慢，對于較大的管坯因自重產(chǎn)生下垂現(xiàn)象，會使管坯壁厚不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而引起吹塑制品壁厚的差異，所以此法適合用于小型容器的生產(chǎn)。圖 31 擠出機工作簡圖擠出吹塑成型是最大的一類吹塑成型方法。擠出吹塑成型工藝主要用來成型單層結(jié)構(gòu)的中空容器，其成型的容器容量，最小的為幾毫升，最大的可達(dá)到幾萬毫升。2. 注射吹塑成型 注射吹塑成型是采用注射成型工藝，將熔融塑料注入注射模內(nèi)，制取有底的管狀型坯，且管坯包在周壁帶有微孔的空心型芯上；然后趁熱把型芯和包著的熱型坯移入到中空吹塑模具中；接著從芯棒的管道內(nèi)通入壓縮空氣，使管坯吹脹成型緊貼于吹塑模具的內(nèi)表面；最后經(jīng)過保壓、冷卻定型后排除壓縮空氣，開模取出制品。由于注射管坯是整體式，故制品底部沒有拼合縫，強度高，生產(chǎn)效率高，其缺點是：由于該工藝生產(chǎn)每種制品必須使用兩副模具（型坯模具和制品模具），注射型坯的模具要求承受較高的壓力（1040Mpa），而且注射型坯的模具要求有較高的強度，所以設(shè)備與模具投資較大，價格昂貴；另外，此工藝不能成型形狀復(fù)雜的制品；制品成型周期長。目前，注射吹塑成型較廣泛應(yīng)用于使用聚苯乙烯或聚丙烯等塑料制造的藥品瓶、化妝品瓶。它是將擠出或注射成型的有底型坯加熱到熔點以下適