瓶胚的吹塑工藝是制造中空塑料制品(如飲料瓶、化妝品瓶、醫(yī)藥瓶等)的核心技術(shù),其流程通常包括瓶胚制備、預(yù)熱、吹塑成型及后處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)
一、工藝原理
吹塑工藝基于高分子材料的可塑性,通過(guò)將加熱軟化的瓶胚(預(yù)制型坯)置于模具中,利用壓縮空氣使其膨脹并貼合模具型腔,最終冷卻固化形成具有特定形狀和功能的中空制品。
二、核心流程
1. 原料準(zhǔn)備
- 常用材料:PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,用于飲料瓶)、PE(聚乙烯,用于奶瓶、日化瓶)、PP(聚丙烯,用于耐溫容器)、PVC(聚氯乙烯,用于包裝瓶)等。
- 原料特性:需具備良好的熔融流動(dòng)性、拉伸性能及耐化學(xué)性,如 PET 透明度高、阻隔性強(qiáng),適合碳酸飲料包裝。
2. 瓶胚注塑成型(預(yù)成型)
- 工藝:通過(guò)注塑機(jī)將熔融原料注入瓶胚模具,冷卻后形成半透明、中空的管狀預(yù)成型坯(簡(jiǎn)稱(chēng) “瓶胚”)。
- 關(guān)鍵設(shè)計(jì):
- 瓶口精度:瓶口螺紋、密封面需高精度成型,確保后續(xù)灌裝密封性。
- 壁厚分布:瓶胚壁厚均勻性直接影響吹塑后的成品強(qiáng)度,通常底部較厚以支撐重量。
- 模具材質(zhì):多采用耐高溫、高硬度的鋼材或鋁制模具,提高生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量。
3. 瓶胚預(yù)熱
- 加熱方式:通過(guò)紅外線(xiàn)加熱爐或熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng),將瓶胚均勻加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(如 PET 約 70-90℃),使其具備良好的延展性。
- 溫度控制:需精確控制加熱時(shí)間和溫度,避免局部過(guò)熱導(dǎo)致材料降解或冷點(diǎn)造成吹塑時(shí)開(kāi)裂。
4. 吹塑成型
- 核心步驟:將預(yù)熱的瓶胚快速轉(zhuǎn)移至吹塑模具中,通過(guò)以下方式成型:
- 拉伸吹塑(雙向拉伸)(以 PET 瓶為例):
- 縱向拉伸:插入拉伸棒(或拉伸夾具),將瓶胚軸向拉長(zhǎng)(拉伸比通常為 2-3 倍),提高縱向強(qiáng)度。
- 吹塑膨脹(橫向拉伸):注入高壓空氣(5-20 bar),使瓶胚橫向膨脹貼合模具,形成最終形狀(拉伸比 2-4 倍)。
- 非拉伸吹塑:對(duì)于 PE 等材料,直接吹塑膨脹,不進(jìn)行預(yù)拉伸,適用于對(duì)強(qiáng)度要求較低的容器。
- 拉伸吹塑(雙向拉伸)(以 PET 瓶為例):
- 模具設(shè)計(jì):模具內(nèi)壁刻有產(chǎn)品圖案、文字或加強(qiáng)筋,吹塑后形成表面細(xì)節(jié);冷卻通道設(shè)計(jì)確??焖倬鶆蚪禍?。
5. 冷卻脫模與后處理
- 冷卻定型:模具內(nèi)通入冷卻水,使制品快速冷卻固化,避免變形(冷卻時(shí)間占整個(gè)周期的 60-70%)。
- 脫模:開(kāi)啟模具,取出成品,修剪毛邊(若有),檢查瓶口、瓶壁厚度及外觀(guān)缺陷。
- 后處理:部分產(chǎn)品需進(jìn)行印刷、貼標(biāo)、殺菌(如食品包裝)等后續(xù)工序。
三、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)
拉伸比與吹脹比
- 拉伸比(縱向)和吹脹比(橫向)決定制品壁厚和力學(xué)性能,需根據(jù)材料特性?xún)?yōu)化(如 PET 雙向拉伸可提升透明度、抗沖擊性和耐溫性)。
壁厚均勻性控制
- 瓶胚加熱均勻性、吹塑壓力穩(wěn)定性及模具排氣設(shè)計(jì)是影響壁厚的關(guān)鍵因素,不均勻壁厚可能導(dǎo)致薄弱點(diǎn)或應(yīng)力集中。
生產(chǎn)效率
- 高速吹塑機(jī)(如一步法或兩步法)可實(shí)現(xiàn)每分鐘數(shù)十至數(shù)百次循環(huán),兩步法(瓶胚預(yù)制 + 吹塑分離)適合大規(guī)模量產(chǎn),一步法(注塑 - 吹塑一體)適合小批量多品種。
環(huán)保與節(jié)能
- 采用節(jié)能加熱系統(tǒng)(如紅外輻射加熱)、回收廢料(如邊角料破碎后再生利用)及輕量化設(shè)計(jì)(減少原料消耗)。
四、主要應(yīng)用場(chǎng)景
- 食品飲料包裝:礦泉水瓶、碳酸飲料瓶(PET 為主)、食用油瓶(PE/PP)。
- 日化與醫(yī)藥:洗發(fā)水瓶(PE)、化妝品瓶(PETG/PET)、藥用瓶(高阻隔性材料)。
- 工業(yè)領(lǐng)域:清潔劑瓶、機(jī)油壺(HDPE)等。
五、工藝優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
- 優(yōu)勢(shì):
- 適合大批量生產(chǎn),成本低、效率高;
- 制品形狀靈活,可生產(chǎn)復(fù)雜曲面;
- 材料利用率高,廢料少。
- 挑戰(zhàn):
- 高精度瓶口成型對(duì)模具要求苛刻;
- 拉伸吹塑中溫度、壓力參數(shù)敏感,需精準(zhǔn)控制;
- 新材料(如生物降解塑料)的工藝適配性需持續(xù)研發(fā)。
六、發(fā)展趨勢(shì)
- 輕量化與高強(qiáng)度:通過(guò)優(yōu)化瓶胚設(shè)計(jì)和拉伸工藝,減少材料用量同時(shí)保證強(qiáng)度(如超薄 PET 瓶)。
- 智能化生產(chǎn):引入 AI 視覺(jué)檢測(cè)(缺陷識(shí)別)、機(jī)器人自動(dòng)上下料,提升自動(dòng)化水平。
- 環(huán)保工藝:推廣水基冷卻、節(jié)能加熱技術(shù),開(kāi)發(fā)可回收或生物基材料的吹塑工藝