塑料成型的理論基礎PPT課件

1、第二章第二章 塑料成型的理論基礎塑料成型的理論基礎 u聚合物的流變行為 u聚合物的加熱和冷卻 u聚合物的結(jié)晶 u成型過程中取向作用 u聚合物的降解 u熱固性聚合物的交聯(lián)作用 第一節(jié)第一節(jié) 聚合物的流變行為聚合物的流變行為 流：常用來描述液體的流動。古希臘和古中國哲人已有“萬物皆流” 的思想萌芽。 變：常用來描述固體形變。 流變：研究流動和變形規(guī)律的科學，“流”和“變”是兩個緊密結(jié)合的 概念，萬物皆流，萬物皆變。1928年美國物理化學家Bingham正式命 名“流變學（rheology）”的概念，取自古希臘哲學家Heraclitus所 說的 ，意即萬物皆流。他次年創(chuàng)辦了至今都十分著名的流 變學報

2、。 聚合物流變學：主要包括結(jié)構流變學（流變特性和鏈結(jié)構、聚集態(tài)結(jié)構 之間的關系）和加工流變學（加工工藝與流動性質(zhì)之間的關系、流動性 能與聚合物分子結(jié)構和組成之間的關系）。 l 1.1基本定義 流體的定義：大多數(shù)成型過程中都要求聚合物處于粘流狀態(tài)(塑化狀態(tài))，因為在這種 狀態(tài)下聚合物不僅易于流動，而且易于變形，這給它的輸送和成型都帶來極大的方便。 為使塑料在成型過程中易于流動和變形，并不限定用粘流態(tài)的聚合物(聚合物熔體)， 采用聚合物的溶液或分散體(懸浮液)等也是可以的，熔體和分散體都屬于流體的范疇。 熔體應力的分類：液體的流動和變形受到的應力有剪切、拉伸和壓縮三種應力。三種 應力中，剪切和拉伸

3、應力對塑料的成型最為重要。但在很多成型方法中，往往是多種 應力的耦合作用。 熔體流動的形式：流體在平直管內(nèi)受剪切應力而引發(fā)的流動形式有層流和湍流兩種， 流動的形式和雷諾數(shù)有關（公式見下），聚合物流體在成型的時由于粘度較大、速率 小，屬于層流。描述層流的最簡單定律是牛頓流動定律：當有剪切應力（N/m2或Pa） 于定溫下作用在兩個相距為dr的流體平行層面并以相對速率dv運動，則剪切應力和剪 切速率之間呈線性關系： =(dv)/dr=? vDRe Re4000時為湍流 剪切下的形變不同類型的流體 1.2流動模式 假塑性流體：這種流體的流動曲線也不是直線，與牛頓流 體不同的是它的表觀粘度會隨剪切應力的

4、增加而下降。常 規(guī)聚合物熔體都屬于這一類型。假塑性流體之所以有這樣 的流動行為，多數(shù)的解釋是：剪切作用使分子鏈解纏。 膨脹性流體：這種流體的流動曲線也不是直線，與假塑性流體不同的是它的表觀粘度會隨剪 切應力的增加而上升。屬于這一類型的流體大多數(shù)是固體含量高的懸浮液，處于較高剪切速 率下的聚氯乙烯糊塑料的流動行為就很接近這種流體。膨脹性流體之所以有這樣的流動行為， 多數(shù)的解釋是：當懸浮液處于靜態(tài)時，體系中由固體粒子構成的空隙最小，其中流體只能勉 強充滿這些空間。當施加于這一體系的剪切應力不大時，也就是剪切速率較小時，流體就可 以在移動的固體粒子間充當潤滑劑，因此，表觀粘度不高。但當剪切速率逐漸增

5、高時，固體 粒子的緊密堆砌就次第被破壞，整個體系就顯得有些膨脹。此時流體不再能充滿所有的空隙， 潤滑作用因而受到限制，表觀粘度就隨著剪切速率的增長而增大。 流動流動 類型類型 流動規(guī)律流動規(guī)律符合的流體符合的流體備注備注 牛頓牛頓 流體流體 (為常數(shù)) PC和和PVDC接近接近低分子多為此類低分子多為此類 賓漢賓漢 流體流體 (y 和為常數(shù)) 凝膠糊、良溶劑的凝膠糊、良溶劑的 濃溶液濃溶液 在剪切力增大到一定值后在剪切力增大到一定值后 才能流動。才能流動。 假塑假塑 性流性流 體體 n1 管壁滑移:在剪切作用下，聚合物熔體在管壁處的速率不為零。滑移程度不僅與聚合物的化學結(jié)構 有關，而且與是否采

6、用潤滑劑和管壁的性質(zhì)有關； 末端效應（擠出脹大）：熔體從口模出來后其直徑大于口模直徑，或稱離模膨脹，是分子鏈的彈性 回復造成的。聚合物分子在流動中受到拉伸力的作用，彈性變形受到粘性阻滯，出口模后才能恢復， 對制品的外觀、尺寸，對產(chǎn)量和質(zhì)量都有影響。增加管子或口模平直部分的長度（即增加口模的長 徑比），適當降低成型時的壓力和提高成型溫度，采用強制定型裝置，并對擠出物加以適當速度的 牽引或拉伸等，均有利于減小或消除彈性變形帶來的影響。 “鯊魚皮”：由于口模對聚合物表面產(chǎn)生周期性張力或口模對聚合物發(fā)生時粘時滑作用而在擠出物 表面產(chǎn)生的有一定的間距細微棱脊狀結(jié)構；實驗結(jié)果表明： 這種癥狀不依賴于口模的

7、進口角或 直徑，而且只能在擠出物的線速度達到臨界值時才出現(xiàn)；這種癥狀在聚合物相對分子質(zhì)量低、相 對分子質(zhì)量分布寬，擠出溫度高和擠出速率低時不容易出現(xiàn)；提高 El 模末端的溫度有利于減少 這種癥狀，但與口模的光滑程度和模具的材料關系不大。 1.3 流動帶來的缺陷 熔體破裂： 即塑料的擠出或注射成列中?？吹竭@樣 一種現(xiàn)象，在較低的剪切速率范圍內(nèi)，擠出物的表 而光滑，形狀均勻但當剪切速率過大超過一定極 限值時，從模口出來的擠以物，其表面變得粗糙、 失去光澤、粗細不勻和彎曲，這種現(xiàn)象被稱為“鯊 魚皮癥”。此時如再增大剪切速率，擠出物會成為 波浪形、竹節(jié)形或周期件螺旋形，在極端嚴重的情 況下，會斷裂。這

8、種現(xiàn)象稱為“熔體破裂”。總之， 它是擠出物出現(xiàn)凸凹不平或外形發(fā)生畸變、斷裂的 總稱； 彈性對層流的干擾：熔體在流動過程中會由于剪切 所儲備的彈性逐漸釋放出來，這樣彈性的釋放就不 會使流動單元限制在同一個流層，從而引起了湍流； 第二節(jié)第二節(jié) 聚合物的加熱和冷卻聚合物的加熱和冷卻 聚合物加工大部分要通過熔融來實現(xiàn)，其加熱或冷卻 效果是由溫度或熱量在其中的傳遞速度來決定的，而傳遞速 度又取決于聚合物的一個固有參數(shù)熱擴散系數(shù): p c 以上各字母分別表示熱擴散系數(shù)、導熱系數(shù)和定壓比熱容定壓比熱容，精確計算熱擴散系數(shù) 是件很難的事情，以上各參數(shù)都是溫度的函數(shù) 聚合物的熱擴散系數(shù)要比金屬的小12個數(shù)量級

9、思考題：從聚合物熱擴散系數(shù)小的這一特點，盡量減少由此帶來的制 品缺陷？ 第三節(jié)第三節(jié) 聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶 小分子無機物質(zhì)：從溶液里得到有一定幾何形狀的晶體的過程叫結(jié)晶。 大分子有機物質(zhì)：從熔體或溶液中得到有序結(jié)構的過程叫結(jié)晶。 鏈的規(guī)整性：規(guī)整度越高，越容易結(jié)晶；此外，結(jié)構不對稱但空 間排列規(guī)整的聚合物也容易結(jié)晶； 分子鏈節(jié)和柔性：分子鏈節(jié)小柔性適中的容易結(jié)晶，主要原因是 易于成核，鏈的活動能力強，易于使適當?shù)臉嬒笈湃刖Ц穸纬?結(jié)晶結(jié)構； 規(guī)整結(jié)構的穩(wěn)定性：規(guī)整結(jié)構只能說明分子鏈能夠排列成整齊的 陣列，但不能保證該陣列在分子運動下的穩(wěn)定性。 聚合物所處的熱機械環(huán)境，即加工環(huán)境。 3.1

10、影響聚合物的結(jié)晶能力的因素 F結(jié)晶度：晶區(qū)含量所占比例； F結(jié)晶度的測量方法：量熱法（差示掃描量熱儀）、X射線衍射法、密度法、紅外光譜法、核磁共振波譜法； 3.2聚合物的結(jié)晶度 由于聚合物的分子鏈足夠長，同一個分子鏈可能結(jié)合到不同的微晶中去，這樣其它鏈 段因此失去了足夠的運動活性而無法排入晶格，因此聚合物不是完全結(jié)晶的，而且結(jié) 晶度因結(jié)晶歷史的不同而不同 3.33.3聚合物的結(jié)晶形態(tài)聚合物的結(jié)晶形態(tài) 單晶：只能從極?。?Fbz，物料被夾帶于螺桿中隨螺桿轉(zhuǎn)動不產(chǎn)生移動。 Fs Fbz，物料能在料筒與螺桿間產(chǎn)生相對運動。 假設條件： 物料與螺槽和料筒壁緊密接觸形成固體塞（床），以恒速移動； 略去物

11、料重力、密度變化的影響； 磨擦系數(shù)恒定，壓力是螺槽長度的函數(shù)； 螺槽為矩形 經(jīng)過分析可看出物料的運動類似螺母運動。 提高固體輸送的措施 適當提高螺桿轉(zhuǎn)數(shù)N和螺槽深度H; 采用錐形結(jié)構料筒；在加料段料筒內(nèi)壁開設縱向溝槽（提高fb）；冷 卻進料段防止物料提前軟化； 冷卻螺桿加料段（減小fs）,增加螺桿表面光潔度（減小fs） 加料段的送料量加料段的送料量 Qs Qs （摩擦力靜平衡）（摩擦力靜平衡） Qs應為螺槽的橫截面積與軸向速度Va的乘積，可得: 螺桿的展開圖螺桿的展開圖(a)和固體塞移動距離的計算和固體塞移動距離的計算(b) Qs=SVa=/4 D2（D2h)2Va=h(D-h)Va（1） 由

12、上圖的展開圖可見，螺桿轉(zhuǎn)動一周，物料在螺紋斜棱推力作用下， 沿與斜棱垂直的方向由A移向B，AB在螺桿軸上的投影距離為l，物料在軸 向的移動速度為Va；若螺桿的轉(zhuǎn)速為N，則 Va=lN 由上圖中螺桿的幾何關系可得出： D=b1+b2= lcot+lcot= l（cot+ cot） 所以 因此 （2） （3） 影響加料段送料量的因素影響加料段送料量的因素： 前進角的影響：0900 =00時，最小。 =900時，最大。 槽深h的影響： 在D不變時，h增大，提高。 減小fs，Q。 增大fb，Q。 選擇合適的螺旋角,且使 最大，Q。 D，Q， N ，Q 。 ， 。 適當提高N和H; 采用錐形或強烈冷卻的

13、進料段料筒結(jié) 構； 在加料段料筒內(nèi)壁開設縱向溝槽（提高fb）； 冷卻螺桿加料段（減小fs）,增加螺桿表面光潔度（減小fs ）一等螺桿Ra=0.8m,優(yōu)等0.4m。 在螺桿中心通冷卻水，以降低螺桿表面的摩擦系數(shù) 影響加料段送料量的因素： 5.3.2 固體熔融固體熔融 研究目的： 預測螺槽中未熔化物料量 熔化全部物料所需螺桿長度 熔融與螺桿參數(shù)、物料特性、工藝參數(shù)間的關系 冷卻試驗和熔融機理： 冷卻試驗：本色料+35%著色料擠出穩(wěn)定后停止并迅速冷卻螺桿和料 筒取出螺桿、剝下物料切斷螺旋帶狀料并觀察截面形狀 現(xiàn)象： 熔融料呈流線型，未塑化料始終呈固態(tài) 固液兩相有一明顯分界線 固相逐漸消失，固體塑化完

14、全集中在熔膜處 熔融機理： 加料段壓實逐漸熔融成一層熔膜超過后邊螺槽刮落于前側(cè)形成熔體 池固體床減小直至物料完全熔融 主要作用主要作用 使物料熔融塑化。 壓實物料。 排出物料中的氣體。 螺桿的壓縮比螺桿的壓縮比()(): 定義：指螺桿加料段第一個螺槽容積與計量段最后一個螺槽容積之比。 對于常用的等距不等深螺桿的壓縮比常用加料段和計量段螺槽的橫截面積之比來 表示。 幾何壓縮比 ： 工廠常用式 =0.93 h1/h3來表示。 （3） 熔化過程:圖3-6-11為固體物料在螺槽中的熔化過程示意圖。 固體物料在螺槽中的熔融過程固體物料在螺槽中的熔融過程 1-熔膜熔膜 2-熔池熔池 3-遷移面遷移面 4-

15、熔融的固體粒子熔融的固體粒子 5-未熔融的固體粒子未熔融的固體粒子 熔膜熔膜： 與料筒（螺桿）表面接觸的固體物料，由于料筒熱傳導和摩擦熱 作用，首先熔化，形成一層熔膜（1）。 熔池熔池： 逐漸熔化的物料，在料筒與螺桿的相對運動作用下，不斷向槽螺的 推進面匯集，而形成漩渦狀的流動區(qū)，稱為熔池液相。 固體床：固體床： 熔池前面充滿著受熱軟化和半熔化后粘接在一起的固體粒子 ， 和完全未熔化的固體粒子，總稱為固體床。 遷移面遷移面： 熔膜和固體床間的界面稱為遷移面。熔化過程主要在遷移面進行。 螺槽全長范圍固體床熔融過程示意圖螺槽全長范圍固體床熔融過程示意圖: 固體床在螺槽中的分布變化固體床在螺槽中的分

16、布變化(a) 和固體床在螺桿熔融區(qū)的體積變化和固體床在螺桿熔融區(qū)的體積變化(b) 隨著塑料向機頭方向的移動，熔化過程逐漸進行。從始熔點A起， 固體床寬度逐漸減小，熔池寬度逐漸增大，直至B點時，固體床消失，即完成了 熔化過程。（固體床深度的變化見下圖 ） 螺桿中聚丙烯熔融時固體床在螺槽中的深度螺桿中聚丙烯熔融時固體床在螺槽中的深度 D=90mm N=60轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分 Q=71Kg/h 螺桿壓縮段中物料的計算速度分布螺桿壓縮段中物料的計算速度分布(a) 和計算溫度分布和計算溫度分布(b) 壓縮段速度和溫度的分布 料筒內(nèi)表面處，Vz最大。 熔膜中，Vz-在深度方向（Y）自上而下減小。 固體床中，各處V

17、z相等。 這是因為有熔結(jié)固體塊，粘度大，移動困難，差別不明顯。 靠近螺桿的熔膜中，Vz在Y方向自上而下減小，直至螺桿處， Vz=0。 粒料加人擠出機后, 固體粒子以松散狀 態(tài)向前運動, 同時粒子之間存在相互滑移。 隨著內(nèi)部壓 力的建立, 松散的粒子漸漸被 壓實, 粒子間隙縮小,粒子相互運動的自由 度減小 進入熔融段后, 粒子受熱發(fā)生粘連, 但粒 子間界面仍然很清楚。由于熱、力的作用使 粒子發(fā)生變形, 粒子間的空隙逐漸被填充, 如圖所示。從圖可以看出, 粒子中心的顏色 接近固體顏色, 粒子周邊的顏色半透明, 接 近熔體顏色, 這表明粒子中心部分的溫度低 于周邊溫度, 同一粒子內(nèi)部存在溫度差。因

18、此對每一個粒子而言, 其熔融過程是從外向 內(nèi)進行的。 可視化研究熔融實驗結(jié)果可視化研究熔融實驗結(jié)果 熔體有四種形式的流動： F正流： 正流(拖曳流)Qd(cm3/h)，沿螺槽向機頭方向的流動。由于螺桿轉(zhuǎn)動，塑料在螺桿根部與 機筒間形成相對運動造成的，它決定擠出量的大?。?F逆流： 逆流（反流）Qp，與Qd相反的流動。由機頭、多孔板等阻力元件對熔體的反壓力造成， 也叫壓力流，隨機頭壓力的升高而增加； F環(huán)流： 橫流（環(huán)流）Qt,由分速度Vbx引起的在螺槽內(nèi)與正流垂直的流動。對總擠出量影響不大， 可忽略不計，但對熔體的混合、塑化、熱交換起重要作用； F漏流： 漏流Ql，由機頭阻力元件引起的物料反向

19、流動，沿螺桿與料筒間隙向加料口方向流動，可 降低擠出量。正常情況很小0.10.6mm，Ql小，但磨損嚴重時，Ql的增加與平方成正比。 5.3.3 5.3.3 熔體輸送理論熔體輸送理論 5.3.5 5.3.5 單螺桿擠出機生產(chǎn)能力分析單螺桿擠出機生產(chǎn)能力分析 5.3.6 5.3.6 螺桿和口模的特征曲線螺桿和口模的特征曲線 5.3.7 5.3.7 擠出率的影響因素擠出率的影響因素 5.4 5.4 普通三段式螺桿存在的問題普通三段式螺桿存在的問題 目前，一般單螺桿多采用等距不等深螺桿，加料段常和均化段螺槽深度不變，壓 縮段螺槽逐漸變淺。這種螺桿可以滿足一般的擠出成型，但存在以下幾方面的問題： 熔融

20、效率低 熔融段熔體與固體床共同存在于一個螺槽中，減小了料筒壁與固 體床的接觸面積； 固體床隨著熔融解體，部分碎片進入熔體中，很難從剪切獲得熱 量，這樣，固體床不能徹底熔融； 另外，已熔物料與料筒壁接觸，從料筒壁和熔膜處獲取熱量，溫 度繼續(xù)升高過熱。 壓力、溫度和產(chǎn)量波動大 固體輸送時又與螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生較高頻率的波動， 由于熔融過程的 不穩(wěn)定性產(chǎn)生低頻波動， 溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定性差或環(huán)境因素的變化引起 的波動。 混合效果差 不能很好適應一些特殊塑料的加工或混煉、著色工藝過程。 5.4.1 新型螺桿新型螺桿 排氣式螺桿 主要適用于含水和易產(chǎn)生揮發(fā)組分的物料，或易夾雜氣體的物料。 排氣原理排氣原理： 物料

21、到排氣段基本塑化，由于該段螺槽突然加深，壓力驟降，氣體從熔體中逸處，從排氣口排 出。這就要求排氣段處的壓力非常低，此外，氣體或水份的排出受擴散過程控制，而擴散過程受溫 度影響，因此要求排氣段物料的溫度盡可能高，即處于熔融狀態(tài)。 5.4.2 5.4.2 分離型（屏障型）螺桿分離型（屏障型）螺桿 原理： 在螺桿熔融段再附加一條螺紋，將原來一個螺紋所形成的螺槽分為兩個，將已熔物料和未熔物料 盡早分離，促進未熔料盡快熔融。 不同類型屏障型螺桿的比較不同類型屏障型螺桿的比較 5.4.3 5.4.3 銷釘型螺桿銷釘型螺桿 基本原理： 物料流經(jīng)過銷釘時，銷釘將固體料或未徹底熔融的料分成許多細小料流，這些料流

22、在兩排銷釘間較 寬位置又匯合，經(jīng)過多次匯合分離，物料塑化質(zhì)量得以提高。 銷釘形狀 設置在熔融區(qū)，排列形狀有人字形、環(huán)形等，銷 釘形狀有圓柱形、菱 形、方形等。 5.4.4 5.4.4 混合螺桿混合螺桿 在熔融段末或均化段增設置混合、混煉、剪切、均化等作用的元件，可以提高混合的均勻性、混煉效果 好，混色均勻，分散性好。 和單螺桿擠出機相比，雙螺桿擠出機的特點是： 較高的固體輸送能力和擠出產(chǎn)量； 自潔能力； 混合塑化能力高； 較低的塑化溫度，減小分解可能； 結(jié)構復雜，成本高。 5.4. 5.4. 雙螺桿擠出的特點雙螺桿擠出的特點 5.7 5.7 幾種典型的擠出工藝幾種典型的擠出工藝 管材 中空吹塑

23、 吹塑薄膜 雙向拉伸薄膜 5.7.1 管材的成型 機頭和口模機頭和口模 濾網(wǎng) 過濾機械雜質(zhì)、未熔物料；增加料流阻力，提高混合、塑化效果。由若干 片疊在一起的30120目不銹鋼網(wǎng)組成，用多孔板支承。 多孔板（篩板、分流板）厚度為螺桿直徑的1/31/5，上邊鉆有36mm 的中間疏、兩邊密的同心圓孔，距螺桿頭部0.1D,即約為計量段一個螺槽容積， 太大易積料分解，太小料流不穩(wěn)定。 分流器（魚雷頭）將圓柱形料流變?yōu)楸…h(huán)狀并便于進一步加熱塑化。大型分 流器內(nèi)設加熱器，支架用以支承分流器及芯棒，同時使料流分束以加強攪拌，小 型分流器與芯棒做為一體。 此外還有多腳架和芯棒。 直通式 熔體在機頭中流動方向與螺

24、桿軸 向一致結(jié)構簡單易制造適于硬、 軟PVC, PE, PA 直角式(偏移式) 熔體在機頭中流動方向與螺桿 軸向垂直從料筒流出的熔體繞 過芯模再向前流動，會產(chǎn)生一 條分流痕，流動阻力小，料流 穩(wěn)定，出料均勻，但其結(jié)構復 雜，占地面積大。適于PP、 PE及尺寸要求嚴格的管材 3 旁側(cè)式 熔體經(jīng)過一個近似直角的 過渡區(qū)才流入機頭阻力大，結(jié)構 更復雜。 兩種擠出圓管的定徑方法兩種擠出圓管的定徑方法 (上上)內(nèi)壓空氣定徑法內(nèi)壓空氣定徑法 (下下) 外真空定徑法外真空定徑法 1-機頭機頭 2-定徑套定徑套 3-水冷卻槽水冷卻槽 4-管狀制品管狀制品 5-密封塞密封塞 定型定型 l冷卻冷卻 冷卻水槽和噴林

25、水箱冷卻水槽和噴林水箱 l牽引牽引 常用滾輪和履帶兩種，且有較大的夾持力常用滾輪和履帶兩種，且有較大的夾持力 l 管材擠出成型的步驟管材擠出成型的步驟 準備管坯擠出冷卻定徑牽伸切割 l擠出前的準備工作擠出前的準備工作： 根據(jù)管材要求，選擇適當機頭（口模），并將其安裝好。 包括分流器、芯模、口模、過濾板、網(wǎng)等。 初步調(diào)整口模、芯模同心，并使機頭、冷卻定徑、牽引、切割等 裝置一致。 將應加熱的部件加熱，開通料斗底部冷卻水。 當達到要求的溫度時，乘熱將各部分擰緊，以防漏料。 檢查各部分運動是否正常、漏流、堵塞等。 5. 管坯擠出： 操作要點： 慢速開車，空轉(zhuǎn)，聽有否異常聲，電流表是否超荷。 如一切正

26、常，可少量加料，待管坯擠出后，方可正常加料，將速度調(diào)至 正常（3040轉(zhuǎn)/分鐘，有增大的趨勢）。 若管材有彎曲、厚薄不均等缺陷時，應調(diào)整。 厚處降溫，緊螺栓；反則反之。 6. 工藝條件 料筒溫度與壓力分布 (見下圖) 5.7.2 吹塑薄膜 吹膜用機頭吹膜用機頭 芯棒式：（側(cè)進料）料流在芯棒處分 為兩股，再沿芯棒尖的斜刀口處匯合， 向模口呈薄管擠出，芯棒中通壓縮空氣 吹脹。 優(yōu)點是機頭內(nèi)通道間隙小，存料少， 物料不宜過熱分解，適于加工PVC料； 只有一條熔接線；加工方便。 缺點是芯棒尖處易積料；壓力作用到 芯棒尖上，易偏中，造成制品不均勻開 裂。 十字形：（中心進料） 優(yōu)點是壓縮比可大到78，無

27、偏心， 缺點是有分流器支架，存在34條 熔接線（可在支架上方開設緩沖槽 改善） 螺旋式：存在漸變的48條螺紋形流道， 物料逐漸由螺旋變?yōu)檩S向運動，再自環(huán)形間 隙擠出膜管。 優(yōu)點是無熔接線；芯棒不偏心，成型穩(wěn)定， 厚薄均勻；芯棒粗，不易變形。缺點是加工 復雜 旋轉(zhuǎn)式： 芯棒和口模各自能單獨旋轉(zhuǎn) 優(yōu)點是使厚度不均勻性被平均分配到 整個圓周上，卷取平整；消除了熔接 線 缺點是加工、控制復雜 5.7.2 雙向拉伸薄膜 生產(chǎn)流程 擠出-冷卻-預熱- 縱向拉伸-再冷卻-橫向拉伸熱處理-切邊卷取 擠出后的厚片先急冷，目的是控制結(jié)晶度0時，模內(nèi)壓力為正數(shù)，會造成脫模困難。 原因：制品冷卻收縮，必然對芯模有壓力

28、作用，因此脫模時制品易掛傷，變形。 BPr=0時，內(nèi)外壓力平衡，脫模順利，制品質(zhì)量高。 CPrP螺。 原因：在柱塞式注射機中流動阻力大，壓力損失大。 注射壓力與機臺規(guī)格無關。 但一般來說，同一模具，大機臺上比小機臺上質(zhì)量好 A大機容量大，受熱時間長，塑化充分，色料分散好。 B大機鎖模力大，可將注射壓力調(diào)的較高而又不飛邊。可 以壓力偏高而獲得質(zhì)量高的制品。如表面光滑，光澤好，無收 縮凹陷，尺寸準確。 塑料熔體粘度高，摩擦系數(shù)大，Tg高，注射壓力應高。 PC（100140MPa），聚砜、聚苯醚（140- 170MPa), 高精度制品（230-250 MPa） 但也應根據(jù)其流變性能的不同而采取不同措

29、施。 如ABS，高，但它不象PC，對溫度敏感，則應采取 較高注射壓力。 PP、PE等一旦達到Tm，粘度適宜，應取低壓。35-55 MPa。 成型大制品，形狀復雜、薄壁長流程、帶嵌件制品，注射壓力 應高。 原因：冷卻快，料流方向變化大，流道截面小，流動阻力大， 壓力損失大。 加填料和增強材料時，壓力應高。 加增塑劑和潤滑劑時，壓力應低。 料溫和模溫高時，注射壓力應低。 3注射壓力對性能的影響： 注射壓力提高 塑料流動性、充模速度、 熔結(jié)強度、密度提高，取向度、 結(jié)晶度等也有提高。 注射壓力過高時 冷凝快，殘余壓力增加， 強度下降，脫模難，光潔度下降， 內(nèi)應力增加，飛邊增加，機器磨 損大。 注射壓

30、力對塑料某些成型性能的影響注射壓力對塑料某些成型性能的影響 （三）保壓壓力：保壓期間，柱塞或螺桿前端的熔體所受到的壓力，一般比 注射壓力低0.6-0.8MPa,或不變。 1作用：（1）壓實；（2）緊密貼模；（3）防止倒流；（4）熱 料補縮。 2對結(jié)構與性能的影響： 提高保壓壓力，壓實補縮作用大，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率小，取 向度高，結(jié)晶度增大，強度高，斷裂伸長率增加。 保壓壓力太高時，脫模困難，內(nèi)應力增大，制品變形、翹曲并開 （龜）裂，產(chǎn)生冷料亮斑。 降低保壓壓力，壓實補縮作用小，出現(xiàn)縮孔，凹陷，收縮率增大， 取向度下降，結(jié)晶度下降，強度下降，尺寸穩(wěn)定性差。 3確定保壓壓力的主要原則： 厚制品保

31、壓壓力高，薄制品保壓壓力低。 大制品保壓壓力高， 塑料壓縮率大，保壓壓力應高。 P保(柱) P保(螺) 三、時間（成型周期）三、時間（成型周期） 充模時間（柱塞或螺桿前移時間） 注射+保壓時間 保壓時間（柱塞或螺桿停留在前進位置時間） 成型周期 閉模冷卻時間： 螺桿旋轉(zhuǎn)后退，即予塑包括在這段時間脫模 其它時間：開模，閉模，涂脫模劑，安裝嵌件等。 1 注射+保壓時間 （1）注射時間 （2）保壓時間：（20120秒） . 對性能影響 縮短保壓時間，凝封壓力低，制品易出現(xiàn)凹陷、氣泡、收縮， 尺寸穩(wěn)定性差，取向度，內(nèi)在性能。 延長保壓時間，凝封壓力，取向度提高，內(nèi)在性能和表面 性能提高。 保壓時間過長

32、，內(nèi)應力，制品收縮過小而脫模困難。 保壓時間的確定（制品尺寸、形狀，塑料性能，料溫，模 溫，主流道，澆口等） 厚制品保壓時間長，薄制品保壓時間短。 料溫和模溫高，保壓時間長。 塑料收縮率高，保壓時間長。 主流道、分流道、澆口等截面尺寸大，保壓時間長。 3注射速度和注射速率 注射速度：注射時，單位時間內(nèi)柱塞或螺桿向前 移動的距離。 V注=S/t注 （mm/sec） 注射速率：注射時，單位時間內(nèi)向模腔內(nèi)注射的 熔體容量。 Q=Q注/t注 （cm3/sec） 注射速度對成型性能有顯著的影響 注射速度對某些成型性能的影響 （4）注射速率與制品質(zhì)量的關系 低速注射時，熔體以層流形式注入模腔內(nèi)，排氣順利，

33、質(zhì) 量均勻，尺寸穩(wěn)定，波動小。因剪切速率降低，所以內(nèi)應力小且分 布均勻，有助于克服凹陷和縮孔。 注射速率太小時,注射時間延長,先進入模內(nèi)的熔體溫度, 后進入的熔體則受到較大阻力,因此需要壓力高,否則易出現(xiàn)出模不 滿; 因壓力高，剪切速率大,分子取向,各向異性大,尺寸穩(wěn)定性差， 而易出現(xiàn)分層和熔結(jié)痕,內(nèi)在性能和表面性能降低。 高速注射時,物料在澆注系統(tǒng)、模腔內(nèi)流速增加。由于物料受 到強烈的剪切作用，T，流程，熔結(jié)強度，光澤，減小了熔 結(jié)痕和分層現(xiàn)象，收縮凹陷減小，顏色均勻一致。 充模過快時，易出現(xiàn)湍流（射流），將大量空氣帶入模內(nèi)； 由于模底先被熔體充滿，排氣口被堵死，這種高溫、高壓氣體會使塑 料

34、燒傷、分解，制品內(nèi)應力增大，表面有裂紋，脫模困難，澆口附近 出現(xiàn)云霧斑紋，透明制品會變得不透明。 慢速注射(a)和高速注射(b)時熔體充模時的兩種極端情況示意 （4）注射速度（注射速率）對某些成型性能的影響 注射速度，熔體流動長度，充模壓力，熔結(jié)強度。 注射速度，表面質(zhì)量，內(nèi)應力。 （5）注射速度的確定原則： 熔體粘度高，Tg高的塑料，注射速度應高。 薄壁長流程制品，注射速度應高。 流道長，澆口小，制品形狀復雜，高速高壓注射。 第五節(jié)第五節(jié) 注射制品主要缺陷及解決措施注射制品主要缺陷及解決措施 5.1 5.1 表面凹陷和內(nèi)部縮孔表面凹陷和內(nèi)部縮孔 5.2 5.2 制品充模不足和飛邊制品充模不足

35、和飛邊 5.3 5.3 翹曲變形翹曲變形 5.1 5.1 表面凹陷和內(nèi)部縮孔：表面凹陷和內(nèi)部縮孔： 1 1形成原因 由于熔體冷卻，密度，體積收縮，如相應的收縮 部分沒有熔體充填，即形成凹陷或縮孔。 縮孔：如表面冷卻凝固變硬，內(nèi)部還在繼續(xù) 冷卻收縮，則冷卻收縮的拉應力使內(nèi)層半熔態(tài)物料向表層 靠近而形成泡形空間。 凹陷：冷卻收縮的拉應力使尚未硬固的表層 凹陷。 2主要（原因）克服措施 （1）設備和模具： 模具： 壁厚均勻，冷卻均勻。 澆注系統(tǒng)設計要合理（澆口大小、數(shù)量） 。 排氣順利。 設備： 噴嘴孔徑大小要合適（不能太大太小） 。 鎖模要可靠。 料筒與柱塞或螺桿磨損嚴重應更換（漏流，充模壓力，料

36、量） 。 （2）工藝條件： 提高注射+保壓壓力。 延長注射+保壓時間。 提高料溫（有利于充模、補縮）；降低料溫（收縮率減 ?。?提高模溫（有利于縮孔、補縮）；降低模溫，（凹陷）， 加速表層固化定型。 降低注射速度。（注射速度） 增大加料量（可以發(fā)揮保壓作用）；減少加料量，（使注 射壓力不至于過分消耗）。 5.25.2 射膠不足和飛邊及解決方案 1射膠不足及解決方案 （1）調(diào)節(jié)適當?shù)牧狭浚ㄈ绷希隙啵?（2）工藝條件： 提高注射壓力。 提高注射速度。 延長注射+保壓時間 提高料溫和模溫。 （3）提高物料流動性。 （4）模具設計： 筒化模具結(jié)構（太復雜，轉(zhuǎn)折多）。 合理確定澆口數(shù)目和形式。 加

37、大制品厚度；排氣要順利。 。 2飛邊及解決方案： （1）適當減少料量。 （2）工藝條件： 降低注射壓力和注射速度。 縮短注射+保壓時間。 降低料溫和模溫。 （3）降低物料流動性。 （4）模具與設備： 提高模具分型面精度。 模具設計和入料配置要合理，排氣順 利， 芯模位置不偏。 適當加大鎖模力。 5.35.3 、翹曲變形及解決方案、翹曲變形及解決方案 1模具 使制品厚度、質(zhì)量分布均勻。 使冷卻均勻。 使充模順利。 扁平制品應設多個澆口。 2工藝： 料溫適當提高（強行充模，分子取向） 。 料溫應適當降低。（出模后溫度高，受外力或自由冷卻作用而變形） 調(diào)整好適當模溫。（澆口對面T應低，偏遠處，薄壁處

38、T應高）減小偏差，減小變形。 不過量充模下，注射壓力，注射時間。 有些制品要進行后（熱）處理。 第六節(jié)第六節(jié) 熱固性塑料的注射模塑和傳遞模塑熱固性塑料的注射模塑和傳遞模塑 熱固性塑料的傳統(tǒng)成型方法是壓縮模塑，但是它有 如下幾個缺點：不能加工結(jié)構復雜、壁厚變化的制品； 不宜加工帶嵌件的制品；制品的尺寸精度差；成型周期 長，為了克服以上缺點， 熱固性塑料的注射成型注射成型和傳遞傳遞 模塑模塑方法出現(xiàn)了. 6.1 熱固性塑料注射模塑 1特點： 成型時必須嚴格控制溫度。 恒溫水控溫，溫差1C。 溫度低，流動性很差；溫度高，發(fā)生硬化（交 聯(lián)），流動性降低。 模內(nèi)有交聯(lián)反應，析出小分子，設備應能滿足排氣操

39、 作要求。 料筒內(nèi)不能停留時間過長，否則易硬化。 注射壓力和鎖模力比熱塑性塑料大。2對原料的要 求： 流動性要高。 在8095 ，保持流動狀態(tài)大于10分鐘。 在7580 ，保持流動狀態(tài)大于1小時。 3注射機的特征： 長徑比1420；（偏大些好） 壓縮比較?。?.81.4,否則易在料筒內(nèi)硬化。 螺槽較深。原因：剪切作用 ，摩擦熱 ，防止過早硬化。 螺桿頭部為錐形（減少剩料） 。 螺桿中心應有通水冷卻孔。 要小，減少漏流。 螺桿光潔度要高（大于10） 。 直通式噴嘴，孔口直徑較?。ū阌谇謇恚?。 模具要能加熱，淬火后的硬度能達到RC50以上。 4成型工藝： 溫度控制是關鍵。 酚醛塑料：3070；7

40、595 ；噴嘴85100 ； 通過噴嘴100130 。 螺桿轉(zhuǎn)速和背壓要小，n50轉(zhuǎn)/分 背壓，硬化，不利于充模。 模溫很重要 模溫低時，硬化時間長，效率，物理機械性能。 模溫高時，硬化快，情況與（ ）相反。 但也不能太高，否則硬化太快，小分子不易排出，制品疏松，起泡， 顏色發(fā)暗。 動模比靜模高1015C。 酚醛：177199；環(huán)氧樹脂，177188。 聚酯（填料）177185；三聚氰胺154174； 脲醛：146154。 注射壓力：100170MPa。 注射速度： 注射速度快，硬化時間 ，效率 。 注射速度過快，卷入空氣，氣孔，質(zhì)量。 一般注射時間2-10秒，保壓時間5-20秒，硬化時間15

41、-100秒。 成型周期45-120秒。 5主要優(yōu)點： 成型周期短，生產(chǎn)過程簡化，效率提高10-20倍。 制品后加工少，勞動條件改善。 自動化程度高。 質(zhì)量穩(wěn)定，可大批生產(chǎn)。 6.2 傳遞模塑 定義:將預熱過的熱固性塑料錠放在加熱室內(nèi)加 熱，然后在壓力下使其通過澆口、分流道等而進入加熱 的閉合模內(nèi)，經(jīng)硬化后脫模即得制品。 主要方法： 活板式 罐式 柱塞式 優(yōu)點： 制品廢料少，減少后加工量。 能模塑帶有精細或易碎嵌件和穿孔制品，能保持嵌件與孔眼位置正確。 性能均勻，尺寸準確，質(zhì)量。 塑模磨損小。 缺點： 塑模成本比壓制模高。 塑料損耗增多。 壓制纖維狀填料時，各向異性大。 嵌件周圍而熔接不牢而強度

42、降低。 一般溫度偏低，壓力要求較高，1380MPa。 第七節(jié)第七節(jié) 反應注射成型反應注射成型 將兩種高化學活性的低分子量的液體原料， 在高壓（1420MPa）下撞擊混合，然后注入 密閉的模具內(nèi)，通過聚合、交聯(lián)、固化等化學 反應并形成制品的一個過程。 3.反應注射成型的設備 對設備要求：精確控制各組分的流量和配比； 能夠快速加熱或冷卻；兩組分能夠在混合頭內(nèi) 得到充分混合，并在注入模腔后具有自動清理 功能；保證兩組分同時進入模腔，不允許某一 成分超前或滯后；保證料流以層流的方式流動； 注入后要保證較快的固化速率。 工作原理：通過兩組分的比例控制，使之均勻 混合及注入模腔。 設備的主要組成：儲料系統(tǒng)

43、、液壓系統(tǒng)和混合 系統(tǒng) 1.特點 原料黏度低、流動性好、易于輸送、混合均勻、 原料配方靈活、充模壓力低僅為常規(guī)注射成型的 1/5或1/10。調(diào)整組分比可得到不同性能的制品； 反應速度快、生產(chǎn)周期短；需要模具及夾具數(shù)量少， 設備投資少，適宜生產(chǎn)大型及形狀復雜的制品。 2.工藝流程 組分A 組分B 混合碰撞注射充模聚合交聯(lián)固化后處理制品 高壓機械能 放熱 吸熱 3.工藝控制要點 為了防止在成型前發(fā)生化學反應，兩種原料應獨立貯存； 撞擊混合的質(zhì)量和與雷諾數(shù)（Re）密切相關，當Re200,液體黏 度為1Pas以下時，可使高反應體系達到混合要求； 要實現(xiàn)高速充模，熔體黏度不能太高也不能太低； 第七節(jié)第七

44、節(jié) 其它注射成型其它注射成型 7.1 排氣式注射成型排氣式注射成型 7.2 結(jié)構發(fā)泡注射成型結(jié)構發(fā)泡注射成型 7.3 流動注射成型流動注射成型 7.4無分流道贅物注射成型無分流道贅物注射成型 7.5 共注射成型共注射成型 7.6 氣（水）體輔助注射成型氣（水）體輔助注射成型 7.7 動態(tài)保壓注射成型動態(tài)保壓注射成型 7.1 排氣式注射成型 為解決吸濕性材料注射成型過程可能導致的質(zhì)量 問題，在常規(guī)注射機上的機筒上增設排氣孔和真空裝 置，這樣排氣注射機就形成了。它有如下特點：機 筒中部開設有排氣孔，并與真空系統(tǒng)相連；由于注 射機的螺桿不僅要轉(zhuǎn)動而且要軸向運動，因此它的排 氣段的長度要比擠出機里的排

45、氣段要長。 7.2 結(jié)構發(fā)泡注射成型 結(jié)構發(fā)泡材料是指密度在1060kg/m3之間的發(fā)泡 材料。結(jié)構發(fā)泡注塑制品的表面呈封閉致密的表層，而 芯層呈微孔泡沫結(jié)構，例如和饅頭結(jié)構非常相似。適于 結(jié)構發(fā)泡注射的材料很多，如PP、PE、PA、PC等，其 發(fā)泡方式多采用化學發(fā)泡，即使用化學發(fā)泡劑。其成型 過程如下：發(fā)泡劑和熱塑性塑料一起在料筒內(nèi)塑化混合， 在溫度和剪切的作用下，發(fā)泡劑分解并釋放出的氣體滲透 到塑料熔體中，并建立較高的熔體壓力。注射時發(fā)泡劑 釋放的氣體在型腔里使熔體迅速膨脹，并把物料迅速充 滿型腔，經(jīng)固化定型而形成制品； 發(fā)泡注射成型又有新的進展，如微孔發(fā)泡注射成型。 微孔注塑是一種近幾年

46、才成功誕生的高新技術，其注射壓力可比傳統(tǒng)注塑的降低48%, 鎖模力降 低高達80%，并可縮短成型周期。微孔注塑制件具有優(yōu)良的沖擊性能和絕熱性能、高的強度/質(zhì)量比 和尺寸精度以及低的翹曲等。目前，微孔注塑尚存在著很多難題需要解決，相關的關鍵技術都被國微孔注塑尚存在著很多難題需要解決，相關的關鍵技術都被國 外公司專利保護或嚴格保密外公司專利保護或嚴格保密。 經(jīng)過幾年的技術攻關，國內(nèi) 也研制成功超臨界流體輔助微孔 注塑成套設備。其創(chuàng)新性創(chuàng)新性在于把 超臨界流體計量和輸送裝置與混 煉型自鎖式噴嘴組件相結(jié)合，使 超臨界流體均勻地注入聚合物熔 體。 注射速度： 35% 55% 芯部 整體 注射速度的提高使

47、熔體經(jīng)過噴嘴 時的壓力降和壓力降速率得到了 提高，增加了熔體的成核速率， 最終提高了制品的泡孔密度，降 低了泡孔直徑。 7.3 流動注射成型 一般而言，制品的質(zhì)量不能超過注射機的最大注射量， 為了保證塑化均勻和制品的質(zhì)量，減少流道贅物的質(zhì)量， 而出現(xiàn)了把擠出和注射相結(jié)合的一種注射方法即流動注 射成型，其原理是螺桿的快速轉(zhuǎn)動把物料擠入型腔， 充模結(jié)束后螺桿停止轉(zhuǎn)動，依靠軸向壓力使熔體在適當 的壓力下保持一段時間。其特點是塑化的物料不是儲存 在料筒內(nèi)，而是不斷擠入型腔中；由于物料在料筒內(nèi)停 留時間短，適宜加工熱敏性塑料；流動速率小，制品的 內(nèi)應力小 7.4 無分流道贅物注射成型 常規(guī)注射成型的流道

48、和分流道在制品頂出后會有流道贅物 出現(xiàn)，浪費塑化能量和生產(chǎn)成本。保持流道內(nèi)物料一直處于熔 融狀態(tài)是解決此類問題的一個有效辦法，即熱流道（熱塑性） 技術。其方法主要有三： 熱流道模具，主要使流道封閉加熱，使熔體一直處于流 動狀態(tài)； 絕熱熱流道模具，流道采用絕熱材料，主要依靠熔體自 身的熱量來保持流道內(nèi)物料處于熔融狀態(tài)； 帶加熱探針的絕熱流道，其原理和熱流道同。 7.5 共注射成型 是指用兩個或兩個以上注射單元的注射機，將不同品 種或不同顏色的物料同時或先后注入到型腔中的一種成型 方法。此方法可以生產(chǎn)多種色彩或材料復合的制品，也是 聚合物回收聚合物回收的一個重要方法的一個重要方法。 節(jié)省原料節(jié)省原

49、料 減小合模力減小合模力 縮短冷卻時間縮短冷卻時間 防止制品縮痕防止制品縮痕 減少制品內(nèi)應力減少制品內(nèi)應力 減少或消除制品翹曲減少或消除制品翹曲 提高制品表面性能提高制品表面性能 提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)成本降低生產(chǎn)成本 7.6 氣（水）輔助注射成型技術氣（水）輔助注射成型技術 活動型芯法 熔體回流法 水輔助注塑技術水輔助注塑技術（Water Assisted Injection Molding 簡稱簡稱 WAIM）是一種新型的中空成型方法，是在是一種新型的中空成型方法，是在GAIM的基礎上發(fā)展起的基礎上發(fā)展起 來的來的, WAIM與與GAIM的原理基本相似。的原理基本相似。 WAI

50、M技術除了可以減少或消除翹曲、避免凹痕、節(jié)省原料、技術除了可以減少或消除翹曲、避免凹痕、節(jié)省原料、 降低制品內(nèi)應力、減小鎖模力外，可以生產(chǎn)壁厚更薄、更均勻，內(nèi)降低制品內(nèi)應力、減小鎖模力外，可以生產(chǎn)壁厚更薄、更均勻，內(nèi) 表面較光滑的制件（表面較光滑的制件（GAIM很難達到）。很難達到）。 R. Protte, et al. SPE ANTEC Proc., 2003, 404 對于管狀制品的初步研究表明, 采用WAIM可得到較薄的壁厚。這是由于在水 前鋒的熔體冷卻后，黏度增加, 形成一種高黏度的膜；與GAIM比較, 膜的位移勢 能較大, 可使較多的材料沿流動方向移動, 而較少被推向側(cè)面。 WAI

51、M GAIM 水輔助注塑的各種汽車配件水輔助注塑的各種汽車配件汽車冷卻導管汽車冷卻導管 ? 水輔助注射成型和 氣體輔助注射成型 介質(zhì)具有不同的物 理性質(zhì) 對充模過程中物理場 產(chǎn)生影響 對形態(tài)結(jié)構（凝聚態(tài) 和相形態(tài)結(jié)構）產(chǎn)生 影響 注注 水水 壓壓 力力 3MPa 外壁外壁 12MPa 內(nèi)壁內(nèi)壁 外壁外壁 內(nèi)壁內(nèi)壁 注注 水水 壓壓 力力 3MPa 12MPa The schematic representation of dynamic packing injection molding: (1) nozzle, (2) sprue, (3) piston, (4) runner, (5) c

52、onnector, (6) sample. 對聚合物熔體施加周期性的剪切應力或者拉伸 應力，使聚合物分子鏈高度取向，最終達到聚合物 制品性能提高的目的。其裝置有Bevis等開發(fā)的剪切 控制取向注塑成型(SCORIM)和剪切控制取向擠出 成型(SCOREX)、申開智等研制的動態(tài)保壓注塑成 型(OPIM) 、華南理工大學瞿金平教授研制的振動擠 出等。該技術已應用于制備高性能的聚烯烴材料以 及生物可降解材料，例如，制備的高密度聚乙烯 （HDPE）試樣的拉伸彈性模量和拉伸強度分別從 原來的1GPa、23MPa提高到5GPa、93MPa；成型的 聚丙烯（PP）拉伸彈性模量和拉伸強度由1.4 GPa、 3

53、2MPa提高到3.0GPa和57.8MPa。進一步研究表明， 自增強的原因在于在應力場作用下聚合物普遍形成 了串晶互鎖結(jié)構，這種結(jié)構有利于聚合物力學性能 的提高。 動態(tài)保壓注射成型 400m 800m 1200m 50m Dynamic Injection molded bar of HDPE 常見聚烯烴的CIM和DPIM制品拉伸行為 HDPE 的CIM和DPIM制品拉伸曲線 第七章第七章 中空成型中空成型 7.1 概述概述 7.2 中空吹塑裝備中空吹塑裝備 7.3 擠出吹塑工藝過程及控制因素擠出吹塑工藝過程及控制因素 7.4 注射吹塑注射吹塑 7.5 拉伸吹塑拉伸吹塑 7.6 多層吹塑多層吹

54、塑 7.7 大型中空吹塑大型中空吹塑 中空吹塑產(chǎn)品 7.1 概述 成型過程：成型過程： 中空吹塑是將擠出或注射成型所得的管坯置于模具中，在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使之 緊貼于模腔壁上，再經(jīng)冷卻脫模得到中空制品的成型方法。它主要借鑒歷史悠久的玻璃容器的吹制 工藝。 分類分類： 根據(jù)管坯成型方法不同分類： 擠出吹塑：生產(chǎn)方法簡單，產(chǎn)量高，精度低，應用較多 注射吹塑：精度高，質(zhì)量好，價高，適于大批量生產(chǎn) 根據(jù)成型工藝不同分類： 普通吹塑 拉伸吹塑：產(chǎn)品經(jīng)拉伸，強度高，氣密性好 擠出拉伸吹塑(簡稱擠拉吹) 注射拉伸吹塑(簡稱注拉吹) 根據(jù)管坯層數(shù)不同分類： 單層吹塑 多層吹塑：綜合性能好，生產(chǎn)復雜

55、，適于包裝要求高的產(chǎn)品包裝。 應用： 吹塑成型方法可生產(chǎn)瓶、壺、桶等各種包裝容器，包括辦公用品、 文化娛樂用品、汽車工業(yè)用零件、日常用品和兒童玩具等。 用于中空吹塑的塑料品種有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、線形聚酯、聚碳酸酯、聚 酰胺、醋酸纖維素和聚縮醛樹脂等。 其中高密度聚乙烯的消耗量占首位。它廣泛應用于食品、化工和處理液體的包裝。高分子量聚 乙烯適用于制造大型燃料罐和桶等。 聚氯乙烯因為有較好的透明度和氣密性，所以在化妝品和洗滌劑的包裝方面得到普遍應用。隨 著無毒聚氯乙烯樹脂和助劑的開發(fā)，以及拉伸吹塑技術的發(fā)展，聚氯乙烯容器在食品包裝方面的 用量迅速增加，并且已經(jīng)開始用于啤酒和其它含

56、有二氧化碳氣體飲料的包裝。 線形聚酯材料是近幾年進入中空吹塑領域的新型材料。由于其制品具有光澤的外觀、優(yōu)良的透 明性、較高的力學強度和容器內(nèi)物品保存性較好，廢棄物焚燒處理時不污染環(huán)境等方面的優(yōu)點， 所以在包裝瓶方面發(fā)展很快，尤其在耐壓塑料食品容器方面的使用最為廣泛。 聚丙烯由于其氣密性、耐沖擊強度差早期應用不廣，因樹脂的改性和加工技術的進步，如雙軸 拉伸吹塑工藝出現(xiàn)后，使用量也逐年增加。 中空吹塑所使用的材料：中空吹塑所使用的材料： 產(chǎn)品特點舉例 7.2 7.2 中空吹塑設備 型坯擠出有連續(xù)和間歇（斷）兩種，前者是連續(xù)擠出預定長度的型坯，被 移動的模具接納，并在機頭處切斷，送至吹塑工位，后者是

57、指擠出預定長度的 型坯后，擠出機停止轉(zhuǎn)動和出料，待型坯吹脹定型后再啟動擠出機開始下一個 操作。 吹塑擠出機：吹塑擠出機： 具有連續(xù)調(diào)速的驅(qū)動裝置，保證在穩(wěn)定的速率下擠出型坯 適宜的螺桿長徑比，保證物料塑化良好、溫度均勻 保證型坯能在較低溫度下擠出，以避免重力下垂所導致的壁厚不均勻 機頭包括多孔板、濾網(wǎng)連接管與型芯組件等，對機頭的要求是： 流道呈流線型，表面具有較高的光潔度，無阻滯部位，以防止流 動不暢而產(chǎn)生分解老化。 吹塑機頭一般分為如下幾種： 轉(zhuǎn)角機頭 直通式機頭 帶儲料缸式機頭(主要生產(chǎn)大型吹塑制品) 機頭和口模機頭和口模： 型坯進入模具型腔后，吹脹裝置將管狀型坯吹脹成型腔所具有的精確形狀

58、，進而 冷卻、定型、脫模并取出制品，吹脹系統(tǒng)包括吹氣機構、模具及其冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng) 等部分。 吹氣機構 針吹法 優(yōu)點：適于不切斷型坯連續(xù)生產(chǎn)的小型吹塑成型制品 缺點：制品需要修飾加工 頂吹法 優(yōu)點：直接利用型芯作為吹氣芯軸經(jīng)芯軸進入型坯，簡化了吹氣機構 缺點：制品需要修飾加工，不能確定內(nèi)徑和長度，氣體從機頭經(jīng)過影響機頭溫度控制 底吹法 優(yōu)點：制備大型容器、開口多或具有異形的容器 缺點：吹氣位置在溫度較低的底部，容易導致吹脹不充分 吹脹裝置吹脹裝置 模具的材質(zhì) 鋁、銅 主要利用其良好的導熱性能以及易機械加工性（如雕刻花紋） 鋼 用來吹塑硬度較大的塑料，表面拋光鍍鉻 模具的冷卻系統(tǒng) 其要求和注射

59、模塑類似 模具的排氣系統(tǒng) 其要求和注射模塑類似，但其排氣孔尺寸一般較大 吹塑模具吹塑模具 7.2 擠出吹塑工藝 由擠出裝置擠出半熔融狀管坯； 當型坯到達一定長度時，模具移到 機頭下方閉合，抱住管坯，切刀將 管坯割斷； 型坯頭部成型定徑； 模具移到吹塑工位，吹氣桿進入模 具吹氣，使型坯緊貼模具內(nèi)壁而冷 卻定型； 打開模具，取出制品。 原料的選擇 首先要求原料的加工性能必須符合吹塑工藝的要求；其次原料的性能滿足制 品的使用要求，尤其是氣密性和耐沖擊性。 如：高密度聚乙烯取0.94-0.96克10min熔體指數(shù)范圍。低熔體指數(shù)樹 脂吹塑時有利于防止型坯下垂，容易得到壁厚均勻的管坯。但是螺桿轉(zhuǎn)速增高時

60、， 低熔體指數(shù)的樹脂外觀粗糙。因此對于上述熔體指數(shù)范圍的選用，大中型吹塑制品 以防止型坯下垂為主，宜偏低一些，分子量大的；小型吹塑制品選偏高一些，分子 量小的。 溫度的控制 在擠出管坯過程中溫度控制的精確度對于管坯質(zhì)量影響很大。例如溫度過低 型坯表面粗糙，溫度高表面光澤好，但下垂嚴重。在擠出聚氯乙烯等容易熱降解的 樹脂時，還要注意控制溫度使其不超過降解溫度。 管坯制造過程中的影響因素 螺桿轉(zhuǎn)速對擠出管坯的影響 螺桿轉(zhuǎn)速是影響管坯質(zhì)量的一個重要因素。高的擠出速度能夠提高產(chǎn) 量，減少型坯下垂，但是型坯表面質(zhì)量下降。尤其是剪切速率增大造成某些 塑料，如高密度聚乙烯，可能出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。而且轉(zhuǎn)速提高