网易彩票世界杯:關于塑料擠出吹塑成型工藝研究報告

2016-09-28  來自: 不能登录网易彩票 瀏覽次數:483

不能登录网易彩票 www.tppkow.com.cn 【摘要】:吹塑成型這里主要指中空吹塑 ( 又稱吹塑模塑 ) 是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法,是第三種最常用的塑料加工方法,同時也是發展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模 ( 凹模 ) ,與注塑成型相比,設備造價較低,適應性較強,可成型性能好 ( 如低應力 ) 、可成型具有復雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的制品。

適合中空吹塑成型的塑料品種有PE、PP、PS、PVC、EVA、PA、PC、POM、線形聚酯PET、聚苯并噻唑等。其中,PE塑料以其無毒、吹塑性能好,廣泛采用,熔融指數在0.04~1.12的吹塑性能好。PVC透明度好、氣密性好也廣泛用于油類包裝,但要無毒配方。PET、PP廣泛用于拉伸吹塑。

【關鍵詞】:.成型方法、吹塑成型分類、型坯厚度控制、吹塑過程及工藝控制擠出吹塑過程、

型坯溫度和擠出速度、型坯擠出速度、充氣壓力、時間和充氣速率、吹脹比

【研究目的:其研究探討的問題對工藝優化和生產效率的提高有重要意義。

【研究內容】 

1.成型方法

不同吹塑方法,由于原料、加工要求、產量及其成本的差異,在加工不同產品中具有不同的優勢。詳細的吹塑成型過程可參考文獻。 

這里從宏觀角度介紹吹塑的特點。中空制品的吹塑包括三個主要方法:擠出吹塑:主要用于未被支撐 的型坯加工;注射吹塑:主要用于由金屬型芯支撐的型坯加工;拉伸吹塑:包括擠出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑兩種方法,可加工雙軸取向的制品,極大地降 低生產成本和改進制品性能。此外,還有多層吹塑、壓制吹塑、蘸涂吹塑、發泡吹塑、三維吹塑等。但吹塑制品的 75 %用擠出吹塑成型, 24 %用注射吹塑成型, 1 %用其它吹塑成型;在所有的吹塑產品中, 75 %屬于雙向拉伸產品。擠出吹塑的優點是生產效率高,設備成本低,模具和機械的選擇范圍廣,缺點是廢品率較高,廢料的回收、利用差,制品的厚度控制、原料的 分散性受限制,成型后必須進行修邊操作。注射吹塑的優點是加工過程中沒有廢料產生,能很好地控制制品的壁厚和物料的分散,細頸產品成型精度高,產品表面光 潔,能經濟地進行小批量生產。缺點是成型設備成本高,而且在一定程度上僅適合于小的吹塑制品。 

中空吹塑的工藝條件,要求吹脹模具中型坯的壓縮空氣必須干凈。注射吹塑空氣壓力為 0.55 ~ 1MPa ;擠出吹塑壓力為 0.2l ~ 0.62MPa ,而拉伸吹塑壓力經常需要高達 4MPa 。在塑料凝固中,低壓使制品產生的內應力低,應力分散較均勻,且低應力可改進制品的拉伸、沖擊、彎曲等性能。

2、吹塑成型分類:

中空吹塑又分為注射吹塑、擠出吹塑和拉伸吹塑,注射吹塑是用注射成形法先將塑料制成有底型坯,再把型坯移入吹塑模內進行吹塑成形。擠出吹塑成形過程,管 坯直接由擠出機擠出,并垂掛在安裝于機頭正下方的預先分開的型腔中;當下垂的型坯達到規定的長度后立即合模,并靠模具的切口將管坯切斷;從模具分型面的小 孔通入壓縮空氣,使型坯吹脹緊貼模壁而成型;保壓,待制品在型腔中冷卻定型后開模取出制品。 

  用于中空吹塑成形的熱塑性塑料品種很多,最常用的原料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和熱塑性聚酯等,常用來成形各種液體的包裝容器,如各種瓶、桶、罐等。

3. 型坯厚度控制:

型坯從擠出機機頭擠出時會產生膨脹現象,壁厚和直徑增大;懸掛在口模的型坯會因自重下垂,縱向厚度不均。調節方式:

3.1間隙用調節螺栓或用圓錐形口模,通過液壓缸驅動芯軸上下運動,調節口模間隙,控制壁厚。

3.2出速度擠出速度越大,離模膨脹越大,使型坯外徑不變,厚度分級變化,可改善下垂的影響,這種方法稱為差動擠出法。

3.3坯牽引速度周期性改變牽引速度控制型坯縱向壁厚

3.4法在型坯擠出時,用特殊刀具封口,進入模具之前,吹入空氣,在擠出同時自動改變預吹塑空氣量,可控制有底型坯的壁厚。

3.5度的程序控制確定型坯長度方向各部位的吹脹比(吹脹比越大,壁越?。?。根據吹脹比不同,通過計算機系統繪制型坯程序曲線,通過控制系統操縱機頭芯棒軸向位移,變化型坯橫截面壁厚。型坯壁厚沿長度方向變化的部位越多,制品壁厚越均勻。

4.吹塑過程及工藝控制擠出吹塑過程:

擠出型坯——>合?!?gt;型坯頭部成型或定徑——>壓縮空氣導入吹脹使之緊貼模具型腔形成制品——>模內冷卻——>開模脫出制品——>修邊整飾。

4.1擠出吹塑的優點:

4.1.1成型設備簡單,適用材料范圍廣;

41.2型坯從擠出機頭流出后可直接引入吹塑模內成型,無須再二次加熱。生產效率高;

4.1.3型坯溫度均勻,在吹塑過程中變形能力一致,制品內應力小,強度高。

5. 型坯溫度和擠出速度:

5.1嚴格控制溫度的目的:在吹脹之前有良好的形狀穩定性;保證吹塑制品有光潔的表面、較高的接縫強度和適宜的冷卻時間。

5.1.1型坯溫度過高,變形量越大,擠出速度慢,型坯易下垂,縱向厚度不均;延長冷卻時間;甚至喪失熔體強度,難以成型。

5.1.2型坯溫度過低,型坯長度收縮和壁厚增大現象就更明顯,嚴重時出現鯊魚皮癥和合流痕等缺陷,且制品的內應力大,壁厚的不均勻性也明顯增大。

5.1.3型坯溫度不均會造成厚度不均,徑向厚度不均,會發生型坯上卷現象,方向偏向壁薄一邊。

6.型坯擠出速度:

6.1經驗證明:熔融塑料的剪切應力為零時的表觀粘度ηa=158L2ρ/ν

L型坯長度(cm);ρ熔體密度(g/cm);ν擠出速度(cm/s)。

在擠出吹塑時,可計算出型坯的黏度ηa,然后調節熔體溫度使實際黏度大于計算值,即可保持型坯的形狀。

6.2塑料的熔體黏度對溫度的敏感性大的,吹塑型坯不易控制。如PP比PE的溫度敏感,加工性差,而PE適合吹塑。

6.3控制原則:在擠出機不超負荷前提下,控制稍低而穩定的溫度,提高螺桿轉速,可擠出表面光滑、均勻不下垂的型坯。

7.充氣壓力、時間和充氣速率:

7.1充氣壓力作用:使型坯吹脹緊貼模腔壁,同時壓縮空氣也起冷卻作用??掌沽σ話?/span>0.21MPa,個別可達2MPa。

7.1.1充氣壓力與塑料品種、型坯溫度、型坯壁厚、模具溫度、制品大小、型坯吹脹比有關。

粘度高模量大的取高值,粘度小取小值。

7.1.2厚壁小容積制品取小值,薄壁大容積制品取大值。

7.1.3提高充氣壓力,可降低制品脫模時的溫度,即提高冷卻速率,縮短冷卻時間,降低容器成型后的收縮率,不過要在模具排氣良好情況下。

7.2充氣時間在一定充氣壓力下保持一定時間,才能充分冷卻、定型。一般充氣時間占整個成型周期時間的1/22/3。

7.3充氣時間長短影響因素:

冷卻速率慢的塑料、熔體溫度高、模具溫度高、充氣壓力低、容器體積大、壁厚大時,采用較長充氣時間。

充氣時間長,有利于制品外觀光滑、圖文清晰、收縮率小,但會使脫模困難、延長成型周期、降低生產效率。

7.4充氣速率:指充入空氣的容積速率。

較大的充氣流率可以縮短吹脹時間。有利于制品壁厚均勻性的提高,獲得較好的表面質量。

充氣速率過大會使進口區出現減壓,從而使這個區域的型坯內陷,定位后的型坯頸部可能被高速氣流拖斷,產生廢品。因此,要加大吹管直徑。對于細頸瓶,只能降低容積速率。

8.吹脹比:

此處吹脹比是指制品最大直徑與型坯直徑之比。

吹脹比越大,制品尺寸越大,加大吹脹比,制品壁厚減薄,節約原料,但吹脹困難,制品強度降低。

吹脹比過小,原材料成本提高,制品壁厚,有效容積減小,制品冷卻時間延長。

一般吹脹比24范圍。其中大型薄壁制品成型時,吹脹比取小值,而小型厚壁制品吹脹比取大值。吹脹細口頸瓶時,吹脹比可超過4,取57。

9.影響吹塑制品質量的因素及常見缺陷的排除

下面從吹塑成型過程分析各個階段的成型參數。吹塑成型過程可分為四個階段:

9.1型坯形成階段聚合物在擠出機中的輸送、熔融、混煉、泵出成型為型坯的形成階段;在這一階段,影響壁厚分布的主要工藝參數有:

9.1.1材料的分子量分布、平均分子量;

9.1.2吹塑機的溫度控制系統和螺桿轉速,其中溫度控制系統包括料斗溫度,料筒 1 區、 2 區、 3 區、 4 區溫度,法蘭溫度,以及儲料模頭 1 區、 2 區、 3 區、 4 區溫度

9.2型坯下料階段型坯從模唇與模芯的間隙中擠出為下料階段。此時,型坯離模膨脹和型坯垂伸這兩種現象影響型坯成型。影響壁厚分布的主要工藝參數是吹塑機的模頭直徑和壁厚控制系統,其中控制系統包括軸向壁厚控制系統和周向壁厚控制系統,以調整模唇與模芯的間隙。 

9.3 型坯預吹階段為避免型坯內表面的接觸、粘附,改善制品壁厚的均勻性,要對型坯進行預吹脹。在型坯預吹階段,從型坯下方往型坯內噴氣,以護持型坯,減小其垂伸。在這一階段,影響壁厚分布的主要工藝參數有:預吹壓力、預吹時間。

9.4型坯高壓吹階段高壓吹脹型坯,使之貼緊模具型腔,實現產品塑性成型階段。該階段,影響產品成型的是型坯受高壓吹脹變形、型坯與模腔接觸變形。而影響壁厚分 布的主要工藝參數有:材料的收縮率;吹氣壓力、時間;模具材料、結構、模具排氣系統以及模具冷卻系統,如冷卻水道分布、冷卻水進水溫度等。盡管影響吹塑制 品質量的因素較多,但當生產條件、制品要求確定后,調整吹塑工藝參數能有效改善制品質量。優化的工藝參數可以提高生產效率,降低原材料消耗,優化產品的綜 合性能。

10.吹塑成型的發展趨勢

塑將隨著市場對其制品的需求,在材料、機械、輔助設備、控制系統、軟件等方面有如下發展趨勢。

10.1原材料為滿足吹塑制品的功能、性能 ( 醫藥、食品包裝 ) 要求,吹塑級的原料將更加豐富,加工性能更好。如 PEN 類材料,不僅強度高、耐熱性好、氣體阻隔性強、透明、耐紫外線照射,可適用于吹制各種塑料瓶體,并且填充溫度高,對二氧化碳氣體、氧氣阻隔性能優良,且耐 化學藥品。 

10.2制品包裝容器、工業制品將有較大增長,而且注射吹塑、多層吹塑會有快速的發展。

10.3吹塑機械及設備吹塑機械的精密高效化;輔助生產 ( 操作 ) 設備的自動化?!熬芨咝А輩喚鮒富瞪璞岡諫尚凸討芯哂薪細叩乃俁群徒細叩難沽?,而且要求所生產的產品在外觀尺寸波動和件重波動方面均能達到較高 的穩定性,也就是說生產制品各個部位的尺寸和外形幾何形狀精度高,變形及收縮小,制品的外觀及內在質量和生產效率等指標均要達到較高的水準。輔助操作包括 去飛邊、切割、稱重、鉆孔、檢漏等,其過程自動化是發展的趨勢之一。

10.4吹塑成型模擬吹塑機理的研究更加深入,吹塑模擬的數學模型的合理構建,數值算法的快速、準確是模擬的關鍵,吹塑成型模擬將會在制品質量預測、控制中發揮越來越重要的作用。

結語

吹塑成型技術是隨著塑料工業、機械制造等多種技術的進步而不斷發展的,在吹塑產品的設計、生產過程中,不斷融人現代設計思想、設計工具,工程技術人員應充分利用先進的設計理念,結合人工經驗,使制品設計、制造各個環節的效率提高,從而提高吹塑制品的質量及市場競爭能力。


關鍵詞: 關于塑料擠出吹塑成型工藝研究報告           

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