塑料制品的中空吹塑成型

10.2 挤出吹塑成型
特点（与注射成型相比）
①设备造价低，制品生产成本低 ②型坯成型压力低(0.2－1MPa),制品残余应力 小，拉伸、冲击、弯曲、耐环境应力开裂性高。 ③使用塑料分子量高，冲击韧性和耐环境应力 开裂性很高，制品可包装和运输化学试剂，可 生产大型容器和桶。
10.2 挤出吹塑成型
特点（与注射成型相比）
挤出吹塑
挤拉吹塑 一步法 注射吹塑
注拉吹塑
10.2 挤出吹塑成型
• 挤出吹塑法生产效率高，型坯温度均匀， 熔接缝少，吹塑制品强度较高；设备简单， 投资少，对中空容器的形状、大小和壁厚 允许范围较大，适用性广，故在当前中空 制品的总产量中，占有绝对优势。 • 适用范围：PE、PP、PVC、热塑性工程塑 料、热塑性弹性体等聚合物及共混物。 • 应用：包装容器、储存罐、大桶（容积 1~104ml甚至更大），工业制件。
二次成型原理
在Tg～Tf（Tm）之间，即类橡胶态。
二次成型条件
• 温度：聚合物能产生形变且伸长率最大的 温度。 • 非结晶聚合物：最宜成型温度略高于Tg
例：① 硬PVC（Tg为83℃），成型温度92～94℃ ②PMMA（ Tg为105℃） ，成型温度118℃ • 模温：模温低，可回复形变小，制品的有效形变 （残余形变）大。 • 成型温度高，有效形变大。 • 作用力与作用速度
第十章 塑料制品的二次成型
二次成型
在一定条件下将高分子材料一次成型所得 的型材通过再次成型加工，以获得制品的 最终型样的技术。
与一次成型的区别 一次成型－通过材料的流动或塑性形变成型。 二次成型－在低于聚合物流动温度或熔融温 度的“半熔融” 类橡胶态下进行的，一般是 通过粘弹形变来实现材料型材或坯件的再成型。
②与制品的壁厚和容积大小有关。一般薄壁和大容 积的制品宜用较高充气压力，厚壁和小容积的制品 则用较低充气压力为宜。 充气压力：0.2～0.7MPa
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
2、充气压力和充气速度
充气速度：充气的体积流率增加，可以缩短吹胀时间，有利 于制品壁厚均一性的提高和获得较好的表面质量。 问题：充气速度过大会在空气进口区出现减压，使这个区域 的型坯内陷，造成空气进入通道的截面减小，甚至定位后的 型坯颈部可能被高速气流拖断，致使吹胀无法进行。所以充 气时的气流速度和体积流率往难于同时满足吹胀过程的要求。
间歇挤出吹塑
多层共挤出吹塑
10.2 挤出吹塑成型
• 连续式挤出吹塑：往复式，轮换式，转盘式等
10.2 挤出吹塑成型
• 连续式挤出吹塑：往复式，轮换式，转盘式等
10.2 挤出吹塑成型
• 连续式挤出吹塑：往复式，轮换式，转盘式等
模具结构复杂，设备造价 高，生产批量大（如250 万件/y）采用，制品间有 余料，附加修整瓶颈螺纹 工序。 适于PE、PP、PVC，能以 2000~5000/h产量生产 0.9~8.5L的容器。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
5、冷却时间
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
影响拉伸吹塑的因素
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
拉伸参数－取向程度－制品性能
1、取向温度
最佳取向温度（Tsm）：保证制品获得最高性能的取向温 度。
结晶塑料（如PP）：Tsm稍低于Tm；非结晶塑料（PVC， PAN）或因快速冷却而阻止了晶体形成的塑料（PET）， Tsm稍高于Tg。 对于PP，既要结晶又要晶粒小而均匀，拉伸过程中要考虑 晶核的形成与晶体的生长速率，若未结晶则没有意义。 （可采取什么措施？）
④可简单调节壁厚，并可生产薄壁制品 ⑤可成型形状复杂、不规则且为整体式制品。 ⑥挤出吹塑型坯的吹胀在高聚物的粘流态进行， 可取得较大的拉伸比，吹塑制品与吹塑模具的 设计灵活性较大。 ⑦精度较低。
10.2 挤出吹塑成型
挤出吹塑机械及成型过程
10.2 挤出吹塑成型
挤出吹塑机械及成型过程
连续挤出吹塑
挤出吹塑
10.4 拉伸吹塑
分类：
• 一步法特点：受热历程短，适用于热敏性 塑料（PVC，PETP）；表面缺陷少；产量 小；设备造价、能耗低。 • 两步法特点：可分别优化型坯成型与拉伸 吹塑；产量高。
一步法挤拉吹主要用于PVC成型，PAN也可；两 步法挤拉吹可用于PVC和PP；注拉吹（包括一步和 两步法，主要用于PET成型。
10.1 中空吹塑成型概述
• 分类
① 按型坯成型方法分为挤出吹塑和注射
吹塑.
② 拉伸吹塑分为注拉吹和挤拉吹.
10.1 中空吹塑成型概述
• 工艺过程
吹塑模具中
挤出 吹塑冷却 型坯 吹塑模具中 塑料 原料 预吹塑适当 冷却 吹塑模具中 吹塑冷却 注射 有底 型坯 拉伸吹 塑模具 拉伸吹 塑冷却 制品 制品 有底型坯 拉伸吹 塑模具 拉伸吹 塑冷却 制品 制品
10.3 注射吹塑成型
注射吹塑过程
• 注射成型有底管状型坯，压力10～40MPa • 适当冷却，型坯与模腔接触面固化，芯棒 提起时不破坏表层，不引起垂伸可打开模 具 • 放入吹塑模具吹塑冷却 • 取出制品
10.3 注射吹塑成型
注射吹塑过程及机械：可分为往复式和旋转式。
10.3 注射吹塑成型
注射吹塑过程及机械
10.3 注射吹塑成型
与挤出吹塑相比有如下缺点：
• 注射型坯和吹塑两套模具，造价高，约为挤出 吹塑的2～3倍。量大时采用。 • 型坯模具内压力高（10～40Mpa），容器残 余应力（内应力）高，生产形状复杂，尺寸大 制品易出现应力开裂。 • 成型制品容积小（＜500ml） • 不能成型形状复杂制件，难成型椭圆形制件。 • 周期长，能耗高。
间歇式挤出吹塑机械 多用于成型2～ 40kg的制品
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出吹塑机械
可采用多台挤出 机供料，储料容 积可达250L以上， 吹塑大型制品
10.2 挤出吹塑成型
多层共挤 出吹塑
10.3 注射吹塑成型
与挤出吹塑相比有如下优点：
• 取向效应较多，提高容器强度。 • 容器尺寸精度高，壁厚均匀。 • 容器上无接合缝，不需修整，一般无边角 料。 • 模具底部可设置滑动式低模块，容器底部 形状设计灵活性大。 • 更适于硬制塑料容器和广口容器。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
拉伸参数－取向程度－制品性能
1、取向温度
塑料品种 PET
最佳取向温度，℃ 105
PVC
PP PAN
90
150 120
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
拉伸参数－取向程度－制品性能
2、拉伸比 轴向拉伸比λ l，径向拉伸比λ r,总拉伸比λ 。 耐内压瓶： λr> λ l 耐堆叠瓶：λl > λr 拉伸比大，要求型坯壁厚大，成型周期长。 型坯大，瓶坯调节温度时间长。
② 熔体破裂现象。温度↓尺寸稳定性↑，但温度↓ ↓熔体破裂， 表面质量↓壁厚及其不均匀性增加。
结论：一般型坯温度在Tg～Tf（Tm）之间，保证型坯强度 下，温度越高越好。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
1、型坯温度
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
2、充气压力和充气速度 充气压力应保证制品的形状，尺寸精度，表面花纹， 文字清晰等 ① 塑料品种，成型温度不同，充气压力不同。粘度 低（PA），半熔融型坯模量低，充气压力低；反之 （PC），充气压力高。
根据高聚物力学性能与温度的关系总结规律
二次成型条件
二次成型应用
中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型 等
10.1 中空吹塑成型概述
• 中空吹塑成型（Blow Molding） 制造空心塑料制品的成型方法，借助气体 压力使闭合在模具型腔中的型坯吹胀成为 中空制品的二次成型技术。 • 由两个步骤构成
① 用挤出或注塑方法成型型坯（一次成型） ② 用压缩空气(与拉伸杆)吹胀(与拉伸)型坯,使之 紧贴模具型腔,冷却（二次成型）.
④模具温度还应保持均匀分布，以保证制品的均匀 冷却 。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
5、冷却时间
冷却目的：防止脱模时由于强烈的弹性回复引起的制品变形。 要保证制品的外观质量和性能，提高生产效率。影响冷却时间 的因素： ① 塑料的品种。例如：热导率较差的塑料，冷却时间长。结 晶型塑料，冷却时间长，结晶度增大，韧性和透明度降低。 ② 制品的形状和壁厚。冷却时间↑，制品外形规整，表面花 纹清晰；如果制品壁厚增加，则冷却时间延长。 ③ 吹塑模具及型坯温度高，冷却时间延长。 结论：冷却时间一般占成型周期的1/3～2/3。保证质量前提下， 越短越好，以提高生产效率。 缩短冷却时间方法：降低吹塑模具温度，向吹胀物的空腔内通 入液氮和液态二氧化碳等强冷却介质。
解决：加大吹管直径，使体积流率一定时不必提高气流的速 度。当吹塑细颈瓶中空制品时，由于不能加大吹管直径，为 使充气气流速度不致过高，只能适当降低充气的体积流率。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
3、吹胀比 吹胀比：制品的尺寸和型坯尺寸之比，即型坯吹胀 的倍数。 增大吹胀比可以节约材料，但制品壁厚变薄，吹胀 成型困难，制品的强度和刚度降低（当然，若取向 增加，则强度、刚度增加）。吹胀比过小，塑料消 耗增加，制品有效容积减少。制品壁厚，冷却时间 延长，成本增高。 一般吹胀比为2～4倍，吹胀比的大小应根据材料的 种类和性质、制品的形状和尺寸以及型坯的尺寸等 决定。
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出吹塑：主要针对大型中空制品，需要 挤出大容量的制品。
可改变连续成型带来的以下问题： • 型坯熔体强度低，连续挤出时会因自重垂伸过量， 使制品壁厚变小或不均匀，型坯缩径。 • 连续缓慢挤出时型坯冷却过量，内应力大。
主要用于聚烯烃、工程塑料等非热敏性塑 料，工业制件优先和普遍采用的方法。
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出吹塑过程
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出吹塑机械
• 设置储料腔存储熔体，以备快速压出成型 为型坯 • 按储料腔形式分为：往复螺杆/机筒式，柱 塞储料腔式，储料机头式。
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出吹塑机械
型坯挤出 速率比连 续挤出大 的多
10.2 挤出吹塑成型
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
4、吹塑模具温度 ① 模温与高聚物性能有关：Tg或 Tf高，模温↑； 相反吹塑模温↓。(为什么？） ② 模温↑↑，冷却时间过长，生产周期增加，若冷 却程度不够，制品脱模时会出现变形严重、收缩率 增大和表面缺乏光泽等现象。
③ 模具温度↓↓型坯过早冷却， 型坯吹胀的形变 困难，制品的形状、尺寸和花纹会变得很不清晰。
10.4 拉伸吹塑
10.4 拉伸吹塑
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
对吹塑过程和吹塑制品质量有重要影 响的工艺因素是型坯温度、吹塑模温度、充 气压力与充气速率、吹胀比和冷却时间等。 对拉伸吹塑成型的影响因素还有拉伸比。
10.5 中空吹塑成型工艺过程控制
1、型坯温度
型坯吹胀前应有良好的尺寸稳定性，保证吹塑制品有光洁的 表面、较高的接缝强度和适宜的冷却时间 。 型坯温度对尺寸稳定性的影响（特别对于挤出型坯）： ① 熔体粘度对温度的依赖性。温度↑粘度↓，制品表面光 洁，接合缝强度高；但型坯垂伸，尺寸稳定性↓冷却时间增 加，成型周期延长。对温敏性高聚物要严格控温。
10.4 拉伸吹塑
分类：
• 按型坯成型方式：分为挤拉吹和注拉吹。 • 挤拉吹和注拉吹又可分为一步法和两步法。 • 一步法：型坯成型、冷却、加热、拉伸与 吹塑、制品取出在一台机器上一次完成。 • 两步法：成型型坯冷却至室温，成为半成 品；以后再将半成品再加热拉伸吹塑，即 型坯成型与吹塑在两台机射吹塑过程及机械
10.4 拉伸吹塑
拉伸吹塑又称双轴取向吹塑， 是在高聚物的高弹态下通过机械 方法轴向拉伸型坯、用压缩空气 径向吹胀（拉伸）型坯成型中空 制品的方法。
主要用于PET、PVC、PP、PAN。容积0.2~20ml。
10.4 拉伸吹塑
拉伸吹塑对制品性能的影响：
● 注拉吹制品透明度、冲击强度、表面硬度和刚度 提高。 如：用无拉伸注吹塑技术制得的PP中空制品其透明度 不如硬质聚氯乙烯吹塑制品，冲击强度则不如聚 乙 烯吹塑制品。但用注拉吹成型的PP中空制品的透明度 和冲击强度可分别达到硬质聚氯乙烯制品和聚乙烯制 品的水平，而且拉伸模量、拉伸强度和热变形温度等 均有明 显提高。 ● 制造同样容量的中空制品．注拉吹可以比无拉伸 注吹的制品壁更薄。节约物料50％左右。