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中空成型之产品设计(三)
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的收缩,而后收缩是为塑品库存很长一段时间后之收缩。当使用部分结晶的塑料如PE,PP及PVC等时,后收缩持续的时间是由模具冷却的条件来决定之。一般而言,后收缩的程度与模温成反比,此乃因塑料结构上之分子重新排列所致。凡属分子定向收缩之塑料,其在定向方向所产生之收缩较其它方向之收缩来得大。依加工条件而定,HDPE之收缩率为1.5~3%,而LDPE之收缩率为1.2~2%,PP为1.2~2.2%,PS与PVC皆为0.5~0.7%。
由于中空成形为一种具拉伸且低压的加工方式,所以当塑品形状不规则时,常造成肉厚之不均匀及尺寸变异性。因此相对的,中空成形品之尺寸公差较大。唯一的例外是射吹成形品之瓶颈区域,由于它是由射出成形所决定,故其尺寸公差之设计,理论上与射出成形品相同,约为±0.1mm
(0.0014in)。表4-2为建议之中空成形尺寸公差:

4-3 产品设计之建议

4-3-1 肉 厚

肉厚需愈均匀愈好,以避免不平均的冷却造成产品扭曲(因为愈薄区,冷却愈快);亦即尽量将产品设计成对称的。型胚被吹胀的程度是决定成品肉厚的主要因素,对于圆柱形的容器,其吹胀比之定义为:吹胀比=模具直径 型胚直径
一般其值在1.5到3之间,在特殊情况下可到7。而产品之平均肉厚算法为:产品平均肉厚=型胚表面积 产品表面积×型胚肉厚
型胚之厚度可由可程控制之油压系统和电子系统来调控,普通是设定20点至32点来调整厚薄,如图4-4所示。而型胚长度则可藉光电池监测器来控制。当长度发生变化时,就会自动改变螺杆之转速,使之恢复正常。
当瓶子之瓶颈部份必须被设计成较瓶身部份为厚,以能提供完全的密封时,则瓶颈肉厚对瓶身肉厚之比值不可超过2:1,如图4-5所示。

4-3-2 倾斜角

为了使产品容易取出,平行于模具开闭方向之塑品表面需具有倾斜角。由于塑品冷却时极易收缩,特别是靠近公模蕊部份,塑品会往其方向收缩而有凹陷现象;而塑品之投影面区如母模穴,塑件则会往远离模穴之方向收缩。所以在公模部分,塑品与其之倾斜角需较其它部份为大,如图4-6所示。
由于型胚之吹胀犹如吹一个汽球,最自然的形状为球形。所以,在定吹胀比下,塑品在模穴呈球形会有最均匀的高分子拉伸及肉厚分布,如图4-7所示:塑品与模穴呈20°到30°间之倾斜角最接近球形。一般而言,当倾斜角增加时,高分子的拉伸会减小,而产生较大及较均匀的肉厚。

下表4-3为中空工程件之倾斜角设计泛则。
4-3-3 角 边

角边须尽量做成圆形如上节之倾斜角,其理由有2:
(a) 肉厚在角边处细化的现象最为严重。以表面积/容积的比值关系,得知在同样体积及重量下,球体较立方体有较大的肉厚。当型胚被吹胀时,先碰到模壁的即先固化冷却,而最后碰到模壁角边的,则被吹胀细化的最完全。所以将容器角边充分的圆化,可缓和上述之问题。
仑容器改良设计后之图,原设计为平坦的矩形状表面。一般在设计矩形容器时,其角边半径至少为半模穴的1/3深度以上。而圆柱形容器,其角边半径则至少需为容器直径的1/10以上。
(b) 陡峭的角边或切口(notch)极易形成龟裂的起始点。对于需要耐冲击性的重物包装容器,此点尤其重要。

4-3-4 底部设计

为了防止容器摇晃或膨胀,中空成形之容器底部不可完全平坦,一般做成内洼状,如图4-8所示。
对于PET宝特瓶而言,由于须保存碳酸气体及抵抗极大之内压,所以底部要做成圆球状。为了能使容器站立及承受负载,底部需加HDPE射出成形之基座(图4-9(a));或者将其做成花瓣形底及可站立式的蛋形脚。另外也可将内洼做的很深以支撑负荷,但此模具较难制造并需配有底部嵌件,此设计称为香槟瓶底(图4-9(b))。

4-3-5 双墙式

中空成形常用与制造包装或箱形品。箱形品是由两半,中间藉由铰链或金属嵌入,嵌扣而

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