中空成型.pptx

,高分子材料加工成型工艺学,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,中空吹塑用原料,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,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,CO,2,内冷却,液态,N,2,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,5.4,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,