7中空成型工藝-濟南大學課件

1、第七章中空成型7.1 概述1 中空吹塑的定義 中空吹塑（blow molding 吹塑成型）:借助氣體壓力使閉喝在模具中的熱熔塑料型坯吹脹形成空心制品的工藝。 型坯類型：擠出；注射。 擠出型坯，管狀型坯兩瓣模具閉合切斷封閉坯料上下端針頭注司氣吹脹冷卻開模制品 注射型坯：注入型坯模有底型坯閉合吹塑模吹脹冷卻脫模2、特點與應用 吹塑制品：瓶子、容器、汽油箱、保險杠、燃料油管等各類中空制品，日用和工程（工程吹塑） 制品特點：耐應力開裂、氣密性、耐沖擊、耐藥品、韌性、耐擠壓等 原料：要求熔體流動速率：0.041.12，聚乙烯（用量最大），聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PET、PA等。 低密度乙烯，食品；

2、高低混合，商品容器；超高，大型容器。 聚氯乙烯，透明，用于洗滌液等 聚酯，飲料瓶7.2 中空吹塑設備 吹塑工藝：擠出吹塑（絕大部分中空制品）；注射吹塑；拉伸吹塑拉伸吹塑：包括擠出拉伸吹塑，注射拉伸吹塑 過程：型坯的制造，型坯的吹脹 拉伸吹塑：縱向拉伸，橫向吹脹，兩個方向定向。 擠出吹塑：最普遍的加工方法7.2.17.2.1型坯的成型裝置型坯的成型裝置 間斷式：擠出規(guī)定長度停機，完成吹脹再啟動 連續(xù)式：連續(xù)擠出型坯，在機頭切斷，移走。、擠出機 可以調(diào)速、穩(wěn)定擠出、與吹脹協(xié)調(diào) 長徑比，塑化，溫度等要求 低溫擠出，熔體強度高，減少下垂，厚薄均勻、機頭和口模 組成：多孔板、濾網(wǎng)、型芯部件，要求流線型

3、類別：轉(zhuǎn)角機頭，直通機頭，貯料缸機頭(1)、轉(zhuǎn)角機頭 較大壓縮比，較長的定型段 適合：聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS 螺旋狀溝槽芯軸機頭：熔體轉(zhuǎn)向自由平滑，減少停滯，消除熔接線。 調(diào)壓機頭：增大熔體壓力，消除熔接線（）、直通機頭 與擠出機軸線呈一條直線，料流不改變方向，停留時間短。 用于熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯 結(jié)構(gòu)：與管材機頭類似（）、帶貯料缸的機頭 原理：按照一定周期所需熔體數(shù)量貯存于貯料缸內(nèi)，貯料缸柱塞定時、間歇將所貯物料全部迅速推出，形成大型的型坯。 用途，大型制品，如啤酒桶、垃圾箱貯料缸式機頭：7.2.2吹脹裝置 作用：型坯進入模具閉合，將管狀型坯吹脹成模腔所具有的精確形狀，冷卻，

4、定型、脫模，得到制品。 組成：吹氣機構(gòu)、模具、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、吹氣機構(gòu) 針管吹氣、型芯頂吹、型芯底吹（）、針吹法 工序：閉合穿破型坯壁吹脹吹針回縮熔料愈合 特點：適合連續(xù)旋轉(zhuǎn)吹塑、小型容器、帶有手柄、 （）、頂吹法 工序：閉合底部夾住頂部開口型芯通氣吹脹旋轉(zhuǎn)刀具切除余料 型芯作吹氣芯軸，機構(gòu)簡化（）、低吹法 頸部開口偏離制品中心線、吹塑模具 材質(zhì)：結(jié)構(gòu)簡單、承壓要求低、強度要求低，鋁、鋅合金、鈹銅、鋼材，工具鋼內(nèi)部鍍鉻。 冷卻系統(tǒng)：水孔 排氣系統(tǒng)：型坯和模腔壁之間的氣體，分型面開槽。7.2.3輔助裝置、型坯厚度控制裝置 調(diào)節(jié)口模間隙（如圖） 改變擠出速度 改變型坯牽引速度 預吹脹 型坯厚度

5、的程序控制（如圖） 程序控制 控制原理：以吹脹比為依據(jù)，調(diào)節(jié)厚度、型坯長度控制 控制型坯長度與設定長度之間的變化，可以采用光電控制，測長度，反饋螺桿轉(zhuǎn)速。、型坯切斷裝置 不同產(chǎn)品，不同方式 兩瓣模吹脹模具，模腔上下口加工成為刀刃式切料口。刀刃要加熱。7.3擠出工藝過程及控制因素7.3.1 擠出吹塑工藝過程 過程：擠出型坯夾住型坯定位合模頭部成型導氣吹脹冷卻定型開模脫出制品修正 間歇：過程在機頭的下方完成，擠出中斷，易降解，適于熱穩(wěn)定性塑料 連續(xù)：同步進行，往復式，輪換出料式，轉(zhuǎn)盤式，可以用于熱敏性塑料擠出吹塑方式7.3.2擠出吹塑控制因素 型坯溫度，擠出速度，吹脹壓力，鼓氣速率，吹脹比，模具溫

6、度，冷卻時間型坯溫度和擠出速度 型坯溫度：溫度均勻，適度偏低過高，下垂，厚度不均，熔體強度低，難成型過低，膨脹突出，長度收縮，壁厚增加，內(nèi)在和表面質(zhì)量差，溫度與型坯重量的關(guān)系見圖 粘度計算：管狀型坯擠出的表觀粘度： 158L2 / 表觀粘度（Pa.s）L(cm) (g/cm3) (cm/s)L 可以計算粘度，通過調(diào)節(jié)溫度實現(xiàn) 實際溫度控制，溫度稍低，轉(zhuǎn)速提高則可以得到表面光滑，質(zhì)地均勻，不易下垂的型坯通用塑料推薦值，見表吹氣壓力和鼓氣速率 壓力，種類材料各異，0.21MPa 高粘度取高，如聚碳酸酯；低粘度，取低值，如聚酰胺壁厚，小容積取低，壁薄，大容積取高 鼓氣速率：大，減少時間，厚度均勻，表

7、面質(zhì)量好但是，防止從口部拉斷吹脹比 指型坯吹脹倍數(shù)：大型薄壁；小型厚壁；細口瓶模具溫度 要求均勻，保證制品均勻固化低，冷卻速度快，不易吹脹，影響厚度均勻，表面花紋不清高，冷卻時間長，脫模變形，收縮率大 實際控制：低于軟化溫度度 冷卻時間 因制品情況確定，保證制品要求的前提下加快冷卻時間長，彈性恢復小，外形規(guī)整，結(jié)晶度大，韌性和透明下降時間短，制品內(nèi)應力大 加速冷卻的方法：冷凍水氣，液氮，固體二氧化碳 時間的設置：主要根據(jù)厚度確定，見圖 冷卻時間與厚度關(guān)系 平衡冷卻概念平衡冷卻概念：大制品，頸部高效介質(zhì)，主體薄壁一般介質(zhì)7.4 注射吹塑7.4.1 注射吹塑生產(chǎn)工序 兩步法成型：注入型坯模具管狀型

8、坯坯模退出吹塑模具閉合吹脹冷卻脫模 適合：大批量，小型精制，廣口容器，應用于日用，化妝，醫(yī)藥，食品包裝 原料：PP, PE, PS, SAN(苯乙烯丙烯晴共聚), PVC, PC 特點（與擠出吹塑比較）：厚度一致，無后修理，無合縫線，廢邊料少模具要求高，尺寸受限，容器不能帶手柄 注射吹塑工藝圖7.4.2 注射吹塑設備特點 注射吹塑設備：二工位，三工位，四工位，設置在轉(zhuǎn)動盤上，180, 120, 90度的角度布置三工位最普遍注射型坯模具中型腔和芯棒的要求 型坯模具：兩瓣模具，芯棒，底板，頸圈 型坯：1.55mm厚度 芯棒作用：型坯陽模，制品內(nèi)表面，運載型坯，加熱保溫，吹氣通道與控制 芯棒要求：直

9、徑小于頸部最小尺寸，容器的最小直徑應大一些，保證一定的吹脹比 制造要求：表面高精度，七級以上材質(zhì)強度高吹塑模具設計要求：形狀表面質(zhì)量保證，冷卻設計充分合理，合模面緊密，開排氣槽（合模面上）7.4.3 注射吹塑工藝要點管坯溫度與吹塑模具溫度 管坯溫度：關(guān)鍵溫度，高，粘度低變形，厚度不均，影響質(zhì)量；低，吹脹產(chǎn)生內(nèi)應力 模具溫度：準確控制，選擇較低溫度，周期縮短注射吹塑樹脂要求：較高分子量，熔體延伸性能好，粘度受剪切和溫度影響小，材料的韌性高7.5拉伸吹塑 雙軸定向拉伸：擠出注射型坯溫度調(diào)節(jié)縱向拉伸橫向拉伸制品 非結(jié)晶型：熱彈性范圍 非結(jié)晶型：低于結(jié)晶熔點較窄的范圍內(nèi) 拉伸速度：在吹脹以前分子鏈處于

10、拉伸狀態(tài)而沒有松弛，不給松弛時間。 結(jié)晶影響：比較復雜，現(xiàn)在認為，形成一定的結(jié)晶，對拉伸定向有利。所以加成核劑 拉伸定向?qū)χ破返男阅苡欣跃郾槔?，見表。注射型坯定向拉伸吹瓶物性擠出型坯定向拉伸吹瓶物性7.5.1拉伸吹塑工藝 一步法：熱型坯法，擠出機吹塑機組，注射機吹塑機組。一步法擠出拉伸吹塑，PVC加工一步法注射拉伸吹塑，PET RPVC 兩步法：冷型坯法，第一步，成型型坯冷卻；第二步，型坯加熱拉伸吹塑兩步法擠出拉伸吹塑，PVC PP兩步法注射拉伸吹塑，PET1 注射型坯定向拉伸吹塑 型坯（有底），傳送，加熱爐，拉伸，吹脹擠出型坯定向拉伸吹塑 擠出管狀，冷卻，切割，加熱，成型 成型：成型

11、臺成型瓶頸拉伸合模吹脹。7.5.2 拉伸吹塑工藝控制要點、原材料的選擇 雙向拉伸滿足性能要求的塑料：PVN PET(最多) PVC PP注射型坯工藝控制 工藝條件：溫度，時間，壓力相互影響和制約 PET為例：熔點260度，分解開始290度，注射溫度取在兩個溫度之間由于結(jié)晶聚合物，且在140180度結(jié)晶最快，所以要快速冷卻到玻璃化溫度7078度以下注射工藝參數(shù)見表：PET型坯注射工藝參數(shù)拉伸吹塑工藝控制特點 加熱溫度，吹塑壓力，吹塑時間，模具溫度（）型坯再加熱 兩步法的特征，型坯冷卻到室溫，存放達到熱平衡再加熱使得側(cè)壁達到熱塑范圍 設備，使用遠紅外或者石英恒溫箱，軌道輸送，型坯轉(zhuǎn)動，溫度分布平衡

12、一般達到玻璃化溫度以上1040度 PET瓶型坯溫度達到195230度，1020秒保溫（）拉伸吹塑和雙軸定向 拉伸比： PET瓶，橫向5倍，縱向2.5倍 吹塑空氣壓力： PET瓶20Pa7.6多層吹塑 兩臺以上擠出機，同種或異種塑料，同一個機頭，制造多層中空容器 復合層組合：PA/PO PE/PVC/PE PVA/PE PS/PAN/PP主要目的滿足容器氣密性要求。 技術(shù)關(guān)鍵：各層之間的黏結(jié)，方法混入有黏結(jié)性能的樹脂，添設黏結(jié)材料層，設備更復雜 形式：共擠吹塑，多層注坯吹塑7.6.1多層注坯吹塑 過程：陽模上形成第一層后，改變模腔在第一層上形成第二層，第三層。再吹脹成型 特點：無廢邊，瓶底無切割

13、痕跡。設備要求高，大批量，廣口容器。7.6.2多層共擠出設備多層結(jié)構(gòu)的材質(zhì)選擇 阻隔層塑料：PA，PAN EVOH（乙烯乙烯醇共聚物） 內(nèi)外層：PE PP PC 再生層：回收料。 要求：良好的熱封合性，印刷性等多層共擠設備 可以使用通用擠出機多層共擠機頭7.6.3 多層共擠出拉伸拉伸吹塑 對多層吹塑的改進，形成雙向拉伸，制品的性能提高，比如多層吹塑不透明，多層共擠出拉伸吹塑可以使得產(chǎn)品透明度增加，且機械強度也隨之增加 因為多層屬于完全不同的塑料，所以工藝要求要綜合考慮 設備投資，工藝控制復雜，成本提高7.7 大型中空吹塑 大型大型：大于20升的叫做大型中空吹塑容器 超大型超大型：現(xiàn)在已有：10

14、03000升 新材料新材料：UHMW-PE 用途用途：太陰能，汽車油箱，化工等工業(yè)貯罐，供水壓力容器，水處理容器等 使用專用機電一體化設備使用專用機電一體化設備7.7.1大型中空吹塑設備特征擠出機 適合高粘度熔體的驅(qū)動：直流電機 高效能的塑化螺桿，料筒 擠出機的安裝高度可調(diào)：適合不同的模具系統(tǒng)機頭 貯料缸式機頭：快速成型型坯 環(huán)形活塞式貯料缸機頭：有利條紋，不滯料 型坯長度控制：貯料缸活塞沖程 型坯壁厚控制：可調(diào)壁厚程序控制裝置 型坯壁厚控制：對容器的不同部位，按其要求控制型坯壁厚，以吹脹比為基本數(shù)據(jù)，吹脹后，達到各部位厚度一致鎖模裝置 數(shù)字程序控制動作，準確，快速 鎖模結(jié)構(gòu)堅固，鎖模力大，油壓20MPa緊密合縫，無飛邊吹塑模具及冷卻 精確接縫，耐磨損合模刀口，合理的冷卻水道，內(nèi)腔表面高質(zhì)量，排氣好 高強鋁合金，傳熱好，高冷介質(zhì)，冷凍汽水，二氧化碳，氮氣7.7.2工藝過程分析