中空吹塑

+
δ η
t
Deformation
高分子材料成型加工基础——第五章
在聚合物的玻璃化温度以上，普弹形变在总形变中所 占比例很小，可忽略。于是：
γ
=
δ E2
⎜⎜⎝⎛1
−
e
−
t t*
⎟⎟⎠⎞
+
δ η
t
式中，t* 为松驰时间，随温度升高而减小。(Relaxation Time) η 为粘度，随温度升高而降低。(Viscosity)
高分子材料成型加工基础——第五章
5.1 概述 (General) 吹塑成型制品（Products）
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型制品（Products）
1
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型制品（Products）
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型过程分析(Blow Molding Process)
高分子材料成型加工基础——第五章
⑶吹胀比
通常控制在2-4倍，吹胀比 过大，则制品形状稳定性差，过 小易造成壁厚不均匀。
高分子材料成型加工基础——第五章
⑷模温和冷却时间
模温过低，会使夹口处的塑料 延伸性降低，不易吹胀，并使该部 分加厚，成型困难；模温过高，冷 却时间延长，生产周期长。冷却时 间过短，冷却不充分易导致制品变 形，收缩增大，表面无光泽。
• ① 一步法：注射型坯一经成型，还在塑性状 态模具开启；进入成型的第二阶段，即把芯轴 连同型坯迅速送到吹塑模具中，打开压缩空气 阀门，经芯轴吹入压缩空气，使还处于熔融状 态的型坯吹胀至模腔的形状，在模具内冷却后 打开模具，取出制品。
• ② 两步法：型坯的注射与吹塑分开进行。
高分子材料成型加工基础——第五章
高分子材料成型加工基础——第五章
注拉吹成型工艺流程
Injection Stretch Blow Molding
高分子材料成型加工基础——第五章
Stretch Blow Molding
高分子材料成型加工基础——第五章
4.多层吹塑(Multi Layers Blow Molding)
高分子材料成型加工基础——第五章
1.数学描述(Mathematic Aspect)
聚合物由于其长链结构及分子链的柔顺性。一般情况下， 将聚合物置于一定温度下，从受外力作用开始，大分子的形变 回复经历一系列中间状态过渡到与外力相适应的平衡状态是一 个松驰过程，其形变随时间的变化为：
γ
=
δ E1
+
δ E2
⎜⎜⎝⎛1
−
e
−
t t*
⎟⎟⎠⎞
原理叙述
利用聚合物推迟高弹形变的松驰时间的温 度依赖性，在聚合物玻璃化温度以上的 Tf 附 近，使聚合物半成品（管，中空异型材等）快 速变形，然后保持形变，在较短时间内冷却到 玻璃化温度或结晶温度以下，使成型物的形变 被冻结下来，这就是中空成型的粘弹性原理。
高分子材料成型加工基础——第五章
5.2.2 两点推论
上式也可写成
γ
=
γ
2
∞
⎜⎜⎝⎛1
−
e
−
t t*
⎟⎟⎠⎞ + γηt
Deformation
2
高分子材料成型加工基础——第五章
γ 2∞
=
δ E2
t→∞
时的高弹形变(Elastic Deformation)
γη
=
δ η
t =1
时的粘性形变，即单位时间 粘性形变 (Visco-Deformation)
由于在高弹态或粘流温度附近，聚合物的松弛 时间t*很短，若成型中的形变时间t1≥t* ，则当外 力作用时间t=t1时：
3
高分子材料成型加工基础——第五章
1.挤出吹塑(Extrusion Blow)
高分子材料成型加工基础——第五章
Extrusion Blow Molding
高分子材料成型加工基础——第五章
挤出吹塑工艺流程(Extrusion Blow Process)
高分子材料成型加工基础——第五章
2.注射吹塑(Injection Blow Molding)
即高弹形变部分不再回复，粘性形变不可 逆，释放外力亦不回复。
高分子材料成型加工基础——第五章
高弹形变－时间关系
T > Tg
γ
=
γ
2∞
⎜⎜⎝⎛1
−
− t1
e t*
⎟⎟⎠⎞ + γ η t1
T << Tg T > Tg
− (t −t1 )
γ = γ 2∞ e t* + γ η t1
高分子材料成型加工基础——第五章
型坯
夹具
模具
锁模装置
吹气杆
高分子材料成型加工基础——第五章
固定模具系统两付模具形式
高分子材料成型加工基础——第五章
连续挤出型坯单移动模装置
模具
挤出机 型坯 锁模装置
吹气杆
8
高分子材料成型加工基础——第五章
型坯的吹塑方法
上吹法
横吹法
空气入
底吹法
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型制品的冷却
• 1.冷冻空气法 • 2.冷冻剂法 • 3.二氧化碳冷却法 • 4.空气和水绝热膨胀冷却法
高分子材料成型加工基础——第五章
5.4中空吹塑过程的影响因素
• 挤出吹塑过程的影响因素 • 注射吹塑过程及影响因素 • 拉伸吹塑过程的影响因素 • 多层吹塑过程的影响因素
高分子材料成型加工基础——第五章
1.挤出吹塑过程的影响因素
1）管坯制造过程中的影响因素 ⑴ 原料的选择 ⑵ 温度的控制 ⑶ 螺杆转速 ⑷ 口模设计
Eject
型坯加热 吹塑
Heating Blow
百度文库
脱模
Demold
制品
Product
高分子材料成型加工基础——第五章
注射吹塑工艺流程(Injection Blow Process)
4
高分子材料成型加工基础——第五章
Injection Blow Molding
高分子材料成型加工基础——第五章
3.注拉吹成型(Injection stretch blow molding)
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型过程分析(Blow Molding Process)
高分子材料成型加工基础——第五章
吹塑成型过程分析(Blow Molding Process)
高分子材料成型加工基础——第五章
5.2中空成型的原理及分类
5.2.1中空成型的粘弹性原理
(Viscoelastic Mechanism for Blow Molding )
• 吹气压力 • 吹气速度 • 吹胀比 • 模温和冷却时间 • 成型周期
高分子材料成型加工基础——第五章
（1）吹气压力
吹塑中的压缩空气有两个作 用，吹胀和冷却。低粘度，小容 积或厚壁件宜采用低气压；高粘 度，大容积或薄壁件宜采用较高 压力。
10
高分子材料成型加工基础——第五章
（2）吹气速度
为了缩短吹气时间，以利于制品获得 较均匀厚度和较好的表面，充气速度应尽 量大一些，但速度过快易产生以下现象： ①在空气进口处造成真空，使这部分的型 坯内陷，而当型坯完全吹胀时，内陷部分 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。
5.3 中空成型工艺过程
• 一.制造型坯(Parision Forming) • 二.型坯定位(Parision Positioning) • 三.吹塑成型(Blow Molding) • 四.制品冷却(Product Cooling)
5
高分子材料成型加工基础——第五章
1.型坯的注射成型(Injection Process of Parision)
塑化不良 冷却过快
高分子材料成型加工基础——第五章
⑶螺杆转速
高的挤出速度能够提高产量， 减少型坯下垂，但转速过快易产生 不稳定流动，螺杆转速应视具体物 料而定。
高分子材料成型加工基础——第五章
⑷口模设计
高的光洁度 好的流线型 优化的结构 便利的控制
高分子材料成型加工基础——第五章
2）吹塑过程的影响因素
高分子材料成型加工基础——第五章
⑸成型周期
包括挤出型坯，截取型坯，合 模，吹气，冷却，放气，开模，取 出制品等过程。
成型周期的选择原则是在保证制 品的能够定型的前提下尽量缩短。
高分子材料成型加工基础——第五章
• 1.中空吹塑成型制品的使用温度应比聚 合物的玻璃化温度或结晶温度低得多。
• 2.成型温度越高，制品中不可逆形变所 占比例越大，成型物的形状稳定性越好。
高分子材料成型加工基础——第五章
5.2.3 分类及工艺特点
• 挤出吹塑 (Extrusion Blow) • 注射吹塑 (Injection Blow) • 拉伸吹塑 (Stretch Blow) • 多层吹塑 (Multi Layer Blow)
高分子材料成型加工基础——第五章
挤出吹塑装置
• a.型坯递送，模具固定系统 由一副位于挤出机头下适当距离的固定的开
关模组成，也有使用两副模具的。 • b.型坯静止，模具移动系统
可分为单模系统和多模系统，模具位于挤出 机口模下方，可以垂直上升或下降。
高分子材料成型加工基础——第五章
固定模具系统单一型坯传递形式
1.油压缸 2.支撑杆 3.挤出机 4.环形拄塞 5.间隔璧 6.环形流道 7.储料缸 8.机头体 9.口模 10.芯模 11.出料口
高分子材料成型加工基础——第五章
型坯的挤出成型方法
• a.直接挤出 ①单模具直接挤出。 ②水平旋转园盘法。
• b.贮料缸法 间断挤出大直径厚壁型坯，可用
来吹塑大型容器。
高分子材料成型加工基础——第五章
冷冻空气冷却法示意图
热交换器
空气
最后冷却器 模腔
冷却空气 －13￮C
热空气排出 排气阀
模具
吹塑容器
高分子材料成型加工基础——第五章
二氧化碳冷却法冷却系统
1.钢管 2.吹气杆 3.瓶螺纹 4.喷头 5.型坯 6.机头 7.模腔 8.电磁排气阀 9.卸荷阀 10.电磁阀 11.时间程序控制 12.电磁阀 13.空气吹吸口
高分子材料成型加工基础——第五章
高分子材料成型加工基础——第五章
旋转圆盘挤出吹塑成型
直 接 挤 出 吹 塑
高分子材料成型加工基础——第五章
注射吹塑装置
①双工位吹塑装置
高分子材料成型加工基础——第五章
•②多工位吹塑装置
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高分子材料成型加工基础——第五章
双工位吹塑成型
高分子材料成型加工基础——第五章
多工位吹塑成型
2.型坯的挤出成型(Extrusion Process of Parision)
⑴型坯挤出的机头结构
① 直通机头 ② 转角机头 ③ 贮料缸机头 ④ 多层机头
高分子材料成型加工基础——第五章
直通式坯管成型机头
1.挤出机料筒 2.机头连接体 3.分流体 4.成型机头 5.成型坯管
高分子材料成型加工基础——第五章
9
高分子材料成型加工基础——第五章
⑴原料的选择
• ①熔体指数：低熔指利于防止管坯下垂， 但不宜过低，否则易发生不 稳定流动。
• ②分子量分布：分子量分布宽有利于制得 高质量管坯。
• ③拉伸粘度：拉伸粘度随拉伸应力增加而 增大的物料有利于吹塑。
高分子材料成型加工基础——第五章
⑵温度的控制
T↑型坯下垂严重 T↓表面粗糙
5.1 概述
(General)
5.2 中空成型的原理及分类
(Principles and Classification)
5.3 中空成型过程
(The Process of Blow Molding)
5.4 中空吹塑过程的影响因素
(The Factors affected the Blow Molding)
汤包如何制作 ？
如何成型？
高分子材料成型加工基础
(Fundamentals of Polymer Materials Forming and Processing)
第五章 中空吹塑
Chapter 5 Blow Molding
高分子材料成型加工基础——第五章
第五章 中空吹塑成型
Chapter 5 Blow Molding
γ
=
γ
2∞
⎜⎜⎝⎛1
−
− t1
e t*
⎟⎟⎠⎞ + γ η t1
高分子材料成型加工基础——第五章
当外力释放后，高弹形变回复： − (t − t1 )
γ = γ 2∞ e t* + γ η t1
若在高弹形变回复之前，将温度降低到Tg （或结晶温度）以下再释放外力，则松弛时间 t*→∞，这时：
γ = γ 2∞ + γ η t1
转角式坯管成型机头
高分子材料成型加工基础——第五章
芯模由分流梭固定的转角机头
挤出机
模体
分流梭
模套 芯模
高分子材料成型加工基础——第五章
带储料缸的机头
1.挤出机 2.拄塞 3.储料缸 4.模具 5.吹塑制品 6.吹气管
6
高分子材料成型加工基础——第五章
三层结构吹塑机头(Three Layers Blow Molding Die)
① 形成管坯 ② 模具关闭 ③ 管坯吹塑 ④ 制品脱模
Parision Forming
Mold Close Parision Blowing Product Demold
高分子材料成型加工基础——第五章
注射吹塑工艺流程(Injection Blow Process)
模具合并 型坯注射 型坯脱出
Close Injection