塑料制品的中空吹塑成型

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。
10.2 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）
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。
10.4 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器上完成。
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。
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。
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
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
拉 伸 吹 塑
10.4
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。
塑料制品的二次成型
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。
二次成型原理
10.3 注射吹塑成型
注射吹塑过程及机械
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。
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。
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。
10.5 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。
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
10.5 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？）
10.2 挤出吹塑成型
间歇式挤出歇式挤出吹塑机械
• 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
10.4 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。
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。