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浙江PET瓶胚模具厂家简述塑料瓶坯壁厚的更佳分布

来源:网络       发布时间:2017-9-14 1:19

   吹塑容器的几何形状正变得越来越复杂。这多数是纯粹技术需求的结果。但是,经常是设计者决定着塑件的形状,而与技术因素无关。对于塑件生产商来说,他所要求制造的塑件为什么要用这样的几何形状并不重要。他只需要利用行业可获技术工具,生产出具有最佳壁厚分布的塑件。
    

   为了在料泡中形成所需的壁厚差别,注嘴与芯轴可以在周边具有一定轮廓,轴向壁厚可以通过使用可更换锥形芯轴而被改变。但是,这常常会导致所不期望的轴向与径向壁厚控制之间的耦合,所以在两个方向的最佳壁厚分布方面总是必须做出牺牲。如果待生产塑件有着非常复杂的形状,那么只能通过轴向与径向坯料厚度的动态变化,才能获得最佳的壁厚分布。除了已被利用多年的可编程壁厚控制系统(PWDS),塑件制造商现在拥有形式为曲环技术的径向壁厚控制。它能更精确与更好地调节料泡壁厚。
       起始状态
       以一个圆形的坯料形状,待生产吹塑件经常在外表面有着强烈变化的拉伸条件。某一特定塑件的拉伸率局部差异越大,改变包围其环境的料泡壁厚分布就变得越有意思,从而在吹塑件的任何点上获得所需的壁厚。
       可编程壁厚控制系统(PWDS)是在几年前被开发出来,特别用于矫正这个问题。但是,只有在模径在60mm或更大的情况下,它才能被恰当使用。
       然而,这种系统的工艺技术被局限于可以实现的形状与可以得到的坯料壁厚差异。它也是一种极为昂贵的技术极复杂的解决方案。
       技术要求
       开发曲环技术的目的是要提供一种更简单但又可用于吹塑所有常见模径的解决方案,能更为灵敏地控制坯料壁厚分布。除了这个基本要求以外,还包括
       1、必须保持流道几何形状设计时的宽广自由度;
       2、模具当然应当能承受工艺中常见压力;
       3、模具中融入新技术不应当需要一条新的分模线;
       4、如有可能,系统不应当产生可能出现泄漏的新区域;
       5、当调节其形状时,不应当在流道中出现死区;
       6、整个系统应当防腐,所以可用于所有可能的模具;
       7、定位系统必须易于激活;
       8、必须能有高的定位速度。
       技术解决方案


       一套全新生产技术被开发出来,能生产出吹塑模头用嵌件(曲环槽),它局部设计成多层壁。这些曲环槽能轻松地改装成传统模具或者综合在模具当中。
       它们在一端的壁很厚,有着传统的凸缘轴环,它们靠着这个被固定在调整过的外环里。凸缘下端形成密封面,这在中央分模线中的任何情况里都是需要的。所以在这个模具区域,没有传统模具所需的主要修正。
       而另外一方面,形成模孔的曲环槽上端被设计成多层壁,能让流道间隙做局部变化。这是特别有优势的,因为直接在模尾处的流道阻力变化比在模内产生的变化要更为有效。这个区域的流道壁接着由大量极薄的、嵌套壁所装配而成,能承受熔体的内部压力,同时可灵活变形。
       这样“片簧”状曲环槽的挠曲线很短。所以它在四周的几乎所有点上提供了极灵敏的纯线性弹性形变。以直径仅43mm的曲环模头作为例子,图1显示出这样多壁曲环可以变形到什么限度而不会出现塑性变形。因为切口流体中的流动阻力随着流道缝隙的立体尺寸而变化,所以这种方式下会在料泡中产生极大的局部壁厚变化。除此以外,当应用曲环时,在流道中也不会有突然的变化而导致死点,因为在变形区的曲环槽几何形状会总是逐步地变化。
       32只安装螺丝令料泡能获得好出很多的壁厚分布控制,这比目前在用的可编程壁厚控制系统(PWDS)所具有的四个安装位置更加适合于最终生产。而且,以传统方法会有额外的限制,两个安装位置必须是严格直接地一个对一个设置。
       要在生产设备的32个安装位置上完成动态调整自然是不适合的。如图1与图2所示的模头都是试验性工具。在设计模具过程中,它们能为新产品快速和花费不多地确定出最佳的流道轮廓。通过纯静态调节,模具四周流道的适当形状可以针对沿料泡长度的每个位置而被确定出来。所以在每次注射之后可以对形状进行优化,以获得所需的效果。
       生产线的初期测试结果
       然而,这样的模具开始时是为纯静态调节而设计,现在如图2所示也能易于被转化为动态控制的生产模具。在局部区域,安装螺丝被拆掉,并被启动马达所取代,其主轴完成线性前进运动。这个轴被可靠地联结到一个调节模唇上,曲环槽靠它可以在相对大的圆周面积上局部地变形。调节模唇在整个宽度上分布着14个小螺丝(图3),靠它们模唇的形状可以轻松地与产品需求相适应。
       因为重量低,必须用这套系统来提升,所以定位运动可以很快地完成。为了证明用曲环技术能做什么,在一个测试中,通过料泡挤出过程中启动马达0.3秒钟时间,流道缝隙在一个点上被闭合。一个位置被选择,在这里由传统模具所制的容器总是有着不理想的厚点。图4显示的是在一个蓄料头模具上完成的测试结果。对所产生薄区与相对位置的壁厚进行纯粹视觉上的比较,这可以解释用曲环模头可能会有什么严重的壁厚变化。
       在所产生薄区的边缘上的短过渡区不能由任何其它系统以这样的方法而获得。
       在德国亚琛的德国塑料加工研究所(IKV),一个两年研究项目对曲环模头进行高强度的研究和测试。直径仅35mm、具有16个启动马达的模头被设计出来(图5),一种计算最佳安装螺丝位置以获得形状理想的曲环槽的运算法则被研究出来。最后,测试瓶为了研究目的而被设计成具有三个不同区。瓶子长度方向上的形状由矩形底区,经椭圆低位瓶区,变化为圆形形状(图6)。在静态测试中,可以针对每个瓶区而获得极好的厚度分布(图7)。在动态试验中,有一个数据传输的同步化问题,它避免了16个流道的同时激活。
       在这里必须指出,这些研究显示的是原则上有可能的东西。
       在生产应用上,所设想的对称瓶也将满足传统的四个调节位置。在这样的情况下,数据处理的时间问题当然会被克服掉。
       曲环技术在用于芯轴轮廓的低成本优化上也能具有优势。轮廓的后加工不仅是费时间,而且它也总是消耗宝贵的机器能力。线性又富弹性的可调节曲环芯轴(图8)显著地简化了这个步骤,因为在模具的起始阶段可以有目的地对轮廓进行优化。可以从一次注射到另一次注射的对芯轴轮廓进行类似调节。所以在特定点上没有移去太多材料的风险。有了曲环芯轴后,通过旋松对应螺丝,没有带来理想积极结果的每次变化可以很容易地在下一步中被颠倒过来。
       未来前景
       在模头圆周上任何位置来改变流道缝隙的可能性为挤坯吹塑开辟了全新的天地。它不仅是能制造更为复杂的部件,而且曲环技术还将动态壁厚控制的应用延伸至所有要求的模头形状,从而在未来不再会有径向壁厚控制应用上的限制,因为模头直径太小了。
       曲环技术为明显降低生产成本提供了机会。这不仅是通过改进吹塑件壁厚分布来降低材料消耗而完成的,而且主要是通过缩短周期时间,当吹塑件中不必要的厚点被消除掉时它会自动地发生。可假设塑件中所需壁厚分布之间的差别,而实际上获得的变得更小。而且,所用模头比迄今所用可编程壁厚控制(PWDS)模头更简单,所以也不易于受到干扰。
       对于曲环来说,成本不应当证明是缺点,因为曲环模头的纯机械件可以比传统可编程壁厚控制系统(PWDS)更为便宜地制造出来,必要的电气调节系统与成熟的油压调节系统相比也有着成本上的优势与技术上的优越性。
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