1、第5章 中空成型,中空吹塑产品,中空吹塑产品,中空吹塑产品,中空吹塑产品,中空吹塑产品,5.1 概述,中空吹塑是将挤出或注射成型所得的管坯置于模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。这种成型方法可生产瓶、壶、桶等各种包装容器，日常用品和儿童玩具等。中空成型过程包括：塑料型坯制造型坯吹塑,用于中空吹塑的塑料品种有PE、PVC、PP、PS、PC、PA、线型聚酯、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等。 (1) 其中HDPE的消耗量占首位。它广泛应用于食品、化工和处理液体的包装。高分子量PE适用于制造大型燃料储罐和桶等。 (2) PVC因为有较好的透明度和气密
2、性，所以在化妆品和洗涤剂的包装方面得到普遍应用。随着无毒PVC树脂和助剂的开发，以及拉伸吹塑技术的发展，PVC容器在食品包装方面的用量迅速增加，并且已经开始用于啤酒和其它含二氧化碳气体饮料的包装。,(3) 线型聚酯中空吹塑制品具有光泽的外观、优良的透明性、较高的力学强度、容器内物品保存性好、废弃物焚烧处理不污染环境等优点，所以在包装瓶领域发展很快，尤其在耐压食品容器方面的使用最为广泛。 (4) 聚丙烯因其树脂改性和加工技术的进步，使用量也逐年增加。,（1）PC用于高温下灌装商品（如果汁）包装。如：碳酸饮料的包装（要防止CO2溢出）和食用油包装（阻隔氧气，以防氧化和酸败）。 （2）PET瓶可用于
3、碳酸饮料和食用油包装（PET阻隔性能良好），但不能用于高温灌装饮料（高温变形）。 （3）PE瓶可装酸、碱，但不能装甲苯、苯等有机溶剂（易溶涨使强度降低，甚至造成液体逃逸）。 （4）PA容器可装苯、甲苯等有机溶剂，但不宜装酸、碱。 （5）多层复合容器如PE/PA/PE多层复合容器，其阻隔性能、适用性大大提高。,中空吹塑产品特点举例,中空吹塑分类及特点,根据管坯成型方法不同分类： a) 挤出吹塑：生产方法简单、产量高、精度低、应用广泛 b) 注射吹塑：精度高、质量好、价高、适于批量大产品。 根据成型工艺不同分类： a) 普通吹塑 b) 拉伸吹塑：产品经拉伸，强度高，气密性好。 挤出拉伸吹塑(简称挤
4、拉吹) 注射拉伸吹塑(简称注拉吹) 根据管坯层数不同分类： a) 单层吹塑 b) 多层吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品包装。,中空吹塑设备,吹塑装置,针吹、顶吹、底吹,中空吹塑制品及设备 这种方法是成型中空塑料制品的主要方法，也是最简单、最方便、最原始的吹塑形式。如图所示为该方法的成型工艺过程。,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,1、吹塑成型原理 1）型坯制备 挤出型坯 注塑型坯 2）吹胀 3）冷却定型,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 1）成型原料与干燥 沸腾干燥 减湿空气流干燥,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 1）成型原料
5、与干燥 介电加热或远红外线辐射加热 回转真空干燥,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 1）成型原料与干燥 去湿干燥,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 2）型柸温度 挤出吹塑的型坯温度 注塑吹塑的型坯温度,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 3）吹胀压力和充气速率 吹胀压力 充气速率 4）吹胀比 5）吹塑模具温度,5.2 吹塑成型原理及工艺控制,2、吹塑成型工艺因素与控制 6）吹塑制品的冷却 外部冷却法 内部冷却法 循环吹胀空气内冷却 制冷吹胀空气内冷却 制冷空气/水混合介质内冷却 空气/水混合介质内冷却 液态CO2内冷却
6、 液态N2内冷却 离模后冷却,5.3 挤出吹塑,1、挤出吹塑过程及成型方式 1）挤出吹塑过程 2）挤出吹塑成型方式,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 中心进料式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 中心进料式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 侧进料式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 侧进料式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 侧进料式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 1）挤出环形截面型坯机头 储
7、料缸式机头,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 2）直接挤出口模形式,5.3 挤出吹塑,2、挤出吹塑机头与型坯 3）吹塑模具的封断切口,5.3 挤出吹塑,3、挤出吹塑制品质量控制 1）型坯厚度控制 轴向型坯壁厚的调节 储料缸式吹塑的型坯控制 连续挤出吹塑的型坯控制 转盘式吹塑的型坯控制 调节挤出速度 径向型坯壁厚的调节 手动调节 机头流道异型化 SFDR法 PWDS法,5.3 挤出吹塑,3、挤出吹塑制品质量控制,挤出吹塑原理及工艺,挤出吹塑工艺过程 （1）由挤出装置挤出半熔融状管坯； （2）当型坯到达一定长度时，模具移到机头下方闭合，抱住管坯，切刀将管坯割断； （3）模具移到吹塑工位，吹
8、气杆进入模具吹气，使型坯紧贴模具内壁而冷却定型(吹气压力0.25、0.8兆帕/s； （4）打开模具，取出制品。,管坯制造过程中的影响因素,（1）原料的选择首先要求原料性能满足制品使用要求，尤其是气密性和耐冲击性；其次要求原料的加工性能必须符合吹塑工艺要求。如：HDPE的熔融指数范围在0.94-0.96时，吹塑时可防止型坯下垂，易得到壁厚均匀的管坯。但是螺杆转速增高时，低熔融指树脂制品外观粗糙。因此，对大中型吹塑制品以防止型坯下垂为主，宜选熔指偏低、分子量较大的树脂；小型吹塑制品宜选熔指偏高、分子量小的树脂。,管坯制造过程中的影响因素,（2）温度的控制在挤出管坯过程中，温度控制的精确度对管坯质量
9、影响很大。如：温度过低，型坯表面粗糙；温度高表面光泽性虽好，但下垂严重。,（3） 螺杆转速对挤出管坯的影响螺杆转速是影响管坯质量的一个重要因素。高挤出速度能提高产量、减少型坯下垂，但型坯表面质量下降。如：高密度聚乙烯在剪切速率增大时，可出现熔体破裂现象；聚氯乙烯在转速提高时，由于大量摩擦热的产生，可发生瞬间降解的危险。所以一股吹塑机都选用大一点的挤出装置，使螺杆转速在70转分以下。,管坯制造过程中的影响因素,（4）口模对挤出管坯的影响口模是决定型坯尺寸及形状的重要装置，所以要求内表面光洁度应达到10，且尺寸必须按设计要求加工。口模定型段尺寸一般可选用8倍于口模-芯棒之间隙数值。,管坯制造过程中
10、的影响因素,吹塑过程中的影响因素,（1） 吹气压力吹塑中压缩空气有两个作用：（i）使管坯胀大而紧贴模腔壁，形成需要的形状；（ii）起冷却作用。根据塑料品种和型坯温度的不同，空气压力也不一样，一般控制在0.2-0.7兆帕之间，最适宜的压力范围是使制品在成型后其外形、花纹等表露清晰的压力。 对于粘度较低、容易变形的取较低压力值 对于粘度和模量较高的塑料取较高压力值 大容积和薄壁制品宜用较高压力 小容积和厚壁制品则使用较低压力,（2）充气速度 为缩短吹气时间以使制品获得均匀的厚度和较好的表面，充气速度要尽可能大一些。但充气速度也不宜过大，否则会给制品带来不良影响：（1）在空气进口处造成真空，使型坯内
11、陷，这部分内陷型坯在型坯被完全吹胀时会形成横隔膜片；（2）口模部分的型坯有可能被极快的气流拉断，造成废品为此需要加大吹管口径或适当降低充气速度。,吹塑过程中的影响因素,（3）吹胀比 通常把制品的尺寸与型坯尺寸之比称为吹胀比。当型坯的尺寸和重量一定时，制品的尺寸越大，型坯的吹胀比也越大。根据塑料的品种、性质、制品的形状和尺寸以及型坯的尺寸等来决定吹胀比的大小。通常把吹胀比控制在24倍。,吹塑过程中的影响因素,（4）模温和冷却时间 为保证制品质量，模具的温度应分布均匀，模温一般保持在20-50。模温过低，会使夹口处塑料的延伸性降低，不易吹胀，并使制品在此部分加厚，同时使成型因难，制品的轮廓和花纹等
12、也不清楚。模温过高，冷却时间延长，生产周期加长。制品脱模变形，收缩增大。模温的高低取决于塑料的品种，当塑料的玻璃化温度较高时，可以采用较高的模温；反之，则尽可能降低模温。 通常随着制品壁厚的增加，冷却时间延长。有时除对模具进行冷却外，还可对成型制品进行内部冷却，即向制品内部通入各种冷却介质(如液氮、二氧化碳等)进行直接冷却。,吹塑过程中的影响因素,（5）成型周期 吹塑的周期包括挤出型坯、截取型坯合模、吹气、冷却、放气、取出制品(其后的修整，配套，包装另计)等过程。,吹塑过程中的影响因素,5.4 注射吹塑,5.4 注射吹塑,1、注射吹塑工艺过程及成型方法 1）注射吹塑工艺过程,三、拉伸吹塑原理及
13、工艺,1一注射型坯，2一型坯加热，3一拉伸，4一吹塑；5一脱模,注拉吹工艺流程,拉伸吹塑工艺流程,适合注射吹模的树脂应具有：a) 较高的分子量和熔体粘度b) 熔体粘度受剪切速率及加工温度的影响较小c) 制品具有较好的冲击韧性d) 有合适的熔体延伸性能，以保证制品所有棱角都能均匀地呈现吹塑模腔的轮廓，不会出现壁厚明显偏薄薄厚不均。,注射吹塑的树脂,注射型坯时，管坯温度是关键。温度过高，熔体粘度低易变形，管坯在转移中出现厚度不均，影响吹塑制品质量；温度过低，制品残余内应力大，在使用中易发生变形及应力破裂。为能按要求选择模温，常配置模具油温调节器，由精度较高的数字温控仪控制。,管坯温度与吹塑温度,5
14、.4 注射吹塑,1、注射吹塑工艺过程及成型方法 2）吹塑方法 热坯法 冷坯法,注射吹塑模结构,进气芯棒,12腔吹瓶模,4腔吹瓶模,进气芯棒,注射拉伸芯棒,5.4 注射吹塑,2、注吹成型的工艺控制 1）注射吹塑的工艺控制 树脂的选择 注吹成型模具 注塑型坯的工艺控制 2）生产中易出现的问题,5.5 拉伸吹塑,1、拉伸吹塑对制品性能的影响 2、拉伸吹塑方法 1）热坯法挤出-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉伸吹塑方法 2）热坯法注塑-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉伸吹塑方法 3）冷坯法挤出-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉伸吹塑方法 3）冷坯法挤出-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉
15、伸吹塑方法 3）冷坯法挤出-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉伸吹塑方法 3）冷坯法挤出-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,2、拉伸吹塑方法 4）冷坯法注塑-拉伸-吹塑,5.5 拉伸吹塑,3、拉伸吹塑过程控制 1）拉伸温度区间的确定 非结晶聚合物 结晶聚合物 2）拉伸 3）拉伸速率与冷却速率,5.6 新型的中空吹塑成型,1、浸蘸吹塑,5.6 新型的中空吹塑成型,2、旋转成型,5.6 新型的中空吹塑成型,3、Culus吹塑法,5.6 新型的中空吹塑成型,4、连接吹塑成型,5.6 新型的中空吹塑成型,4、连接吹塑成型,5.6 新型的中空吹塑成型,4、连接吹塑成型,5.6 新型的中空吹塑成型,5、中空层夹板及夹层深拉伸成型,5.7 中空制件成型优化设计,1、题目及要求 1）中空托盘 2）汽车燃油箱 2、准备形式,
