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吹塑和發泡成型工件的形態和結構特征

吹塑,這裏主要指中空吹塑(也稱吹塑),是借助氣體壓力,將封閉在模具內的熱熔型坯進行充氣,形成中空制品的方法,是第三種最

常用的塑料加工方法也是發展迅速的塑料成型方法。吹塑只使用凹模(陰模),與註塑相比,設備成本較低,適用。

適應性強,成型性好(如低應力),產品具有復雜起伏曲線(形狀)的成型性。吹塑起源於19的20世紀30年代。直到1979

2000年後,吹塑進入廣泛應用階段。在這個階段,吹塑塑料包括:聚烯烴、工程塑料和彈性體;吹塑產品的應用涉及汽車和辦公室。

公共設備、家用電器、醫療保健等。每小時可生產60000瓶,還可制造大型吹塑零件(零件重量為1.80kg),多層吹塑技術有了很大發展。

吹塑設備已采用微機和固態電子學閉環控制系統,計算機CAE/CAM技術日趨成熟。而吹塑機械更專業,更有特色。

1吹塑法

1.1成型方法

由於原料、加工要求、產量和成本的不同,不同的吹塑方法在加工不同的產品時具有不同的優勢。詳細的吹塑工藝可以參考文獻。

本文從宏觀角度介紹了吹塑成型的特點。中空制品的吹塑成型包括三種主要方法:擠出吹塑:主要用於加工無支撐型坯;註射吹塑:主要用於

金屬型芯支撐型坯的加工:拉伸吹塑:包括擠出-拉伸-吹塑和註射-拉伸-吹塑,可加工雙向拉伸制品,大大降低生產成本。

提高了產品性能。此外,還有多層吹塑、壓縮吹塑、浸塗吹塑、發泡吹塑、三維吹塑等。然而,75%的吹塑產品是通過擠出吹塑成型的,24%。

註射吹塑,1%由其他吹塑;在所有吹塑產品中,75%是雙向拉伸產品。擠出吹塑的優點是生產效率高,設備成本低。

模具和機械選擇面廣,但缺點是廢品率高,廢料回收利用性差,產品厚度控制有限,原材料分散,成型後必須進行切邊操作。

工作。註射吹塑的優點是加工過程中沒有廢料,產品的壁厚和材料的分散性可以得到很好的控制,細頸產品的成型精度高,產品表面光滑,經濟實惠。

成功進行小批量生產。缺點是成型設備成本高,在壹定程度上只適用於小型吹塑制品。

中空吹塑的工藝條件要求吹塑模具中型坯的壓縮空氣必須是清潔的。註射吹塑氣壓為0.55 ~ 65438±0 MPa;擠出吹塑壓力為0.2l ~

0.62MPa,拉伸吹塑壓力往往需要高達4MPa。在塑性凝固中,低壓使制品內應力低,應力分散均勻,低應力能提高制品質量。

拉伸、沖擊、彎曲等性能。1.2產品類型吹塑產品包括容器和工業產品。容器包括:包裝容器、大容量存儲桶/罐、可折疊。

集裝箱。然而,隨著吹塑技術的成熟,工業零件的吹塑產品越來越多,其應用範圍也日益廣泛。目前集裝箱約占80%的市場份額,每年增長4%。

左右;工業和結構性產品占20%,年增長率12%。容器消費的增長在於可旋轉塑料容器的應用範圍不斷擴大,工業

廢舊產品消費量的增加主要是由於新型加工技術的改進,如多層型坯擠出、雙軸擠出、非軸對稱吹塑等。表2列出了吹塑產品的壹些應用。

及其性能要求。

1.3吹塑的開發

(1)在成型過程中,原料聚合物在通過模具時首先受到高剪切力,然後材料呈現擠出膨脹和垂直收縮,當形成下垂型坯時,其膨脹率增加。

接近於零。然後型坯膨脹,緊貼模具,表現為低膨脹率。過度的模具膨脹會產生廢品。過度下垂導致產品從頂部到底部的壁厚。

程度參差不齊,嚴重到連模都不會。因此,在選擇適合吹塑的聚合物時,有必要了解其剪切和膨脹的粘彈性特征。由於其良好的熱穩定性,HDPE具有

各種改性產品,從而成為吹塑中應用最廣泛的塑料。通過* * *聚和* * *的混合作用,吹塑用原料的研究也在吹塑樹脂的連續擠出方面

取得了壹些進展,如PA6、PP和PET。間歇型坯吹塑理論上適用於結構板和大型產品的二次加工,需要使用工程塑料,如

阻燃ABS、增強PVC、改性PPO和PC等。,但這些擠出塑料的耐高溫性能普遍較差,只有少數樹脂能在常規設備上吹塑成大型產品。

件。當聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/PET ***混合物被吹塑時,需要制造壹種防氧氣和防氣體的樹脂,例如(乙烯/乙酸乙烯酯)***聚合物(EVOH)。

產生錨定層以改善PEN/PET的滲透性和熱穩定性。目前正在研究HDPE和PA6的多層吹塑。

油箱的生產。

(2)設備和技術的進步。

吹塑機械和設備有了很大的改進。較新的成就是:

①采用改進的紅外加熱技術進行二次吹塑;

②極高速旋轉擠出壓力,主要用於奶瓶的生產;

③模具附在梭式壓機上,補償噴射現象;

(4)多層連續擠出吹塑不滲透容器;

⑤通過嚴格控制取向結晶和熱結晶、預成型體和模具溫度、吹塑壓力以及型坯在模腔中的停留時間,可以生產連續熱定形PET瓶。

生產。

由於復雜曲折管材產品的市場需求,推動了離軸擠出吹塑技術的發展,壹般稱為3D或3D吹塑。

理論上,這個過程非常簡單。型坯擠出後,部分膨脹並粘在壹個模具上,然後擠出機頭或模具按照編程的2軸或3軸程序旋轉。

動起來。難點在於要求慣性非常大的大型吹塑機在高速合模時誤差要低於10%。多層吹塑工藝通常用於加工不滲透容器。改進後的工藝是增加了閥門系統,在連續擠出過程中可以更換塑料原料,因此可以交替生產軟硬制品。生產大型零件,如油箱或汽車

當使用結構板時,有必要在冷卻過程中降低模腔中的壓力以調整加工周期。解決方法是將熔體儲存在擠出螺桿前端的熔融槽中,然後以相當高的速度

擠出型坯,盡量減少型坯壁厚的變化,從而保證消除下垂和擠出膨脹。

改進了儲料筒模具,使其能夠擠出ABS-R、改性PPD和PVC等熱敏性塑料。而且重新設計的機頭可以快速組裝和拆卸,方便生產。

將塑料清理幹凈,同時對塑料的流變特性進行分析,對電腦流道進行分析,設計出流線型的流道,方便熱敏塑料成型。

(3)吹塑模擬型坯的控制程序和程序控制已有幾十年的經驗。

主要問題是型坯拉伸的最薄程度(如瓶頸),型坯拉伸的最大程度(如箱體或拐角),以及a

壁厚變化的零件,如凹邊和瓶肩。它的工作應該集中在所用塑料的粘彈性上。預測試管預制件的壁厚,也就是設計工具

具有抗滲透功能的型坯最佳壁厚的選擇依據。這是由於預成型件的結晶程度、與溫度相關的所用塑料的應力-應變彈性特性以及註射成型

加工形成的凍結應力的程度和分布。1980,GE公司開發了熱成型和吹塑的PITA編程。

型坯吹塑控制軟件必須綜合考慮以下因素:型坯壁厚不均勻;型坯切斷和圓形吹塑管切斷;合模前提前吹脹型坯;

充氣過程的控制和下料口打開的位置;以及結構件吹塑中型坯邊緣的切割和定位。目前商用吹塑模擬軟件主要包括美國原裝的。

ACTech公司的C-pita,比利時的POLYFLOw等。數值模擬的難點是:大應變、非線性材料行為、接觸問題以及膨脹過程中的壹些事情。

理論是不穩定的,這些復雜性會導致壹系列需要叠代求解的非線性方程。其中,材料和吹塑機理的研究壹直是難點和熱點。

例如,拉伸吹塑成型被廣泛使用,但沒有合適的方法來描述模擬該過程所需的應力誘導結晶。擠出吹塑的型坯是聚合的。

當熔體流經環形模頭時,環形管的幾何形狀和材料的粘彈性會直接影響型坯的膨脹,現有的粘彈性知識無法描述這壹過程。

與相對成熟的註塑CAE技術相比,吹塑成型軟件目前處於發展的初級階段。

1.4吹塑的發展趨勢

隨著市場對其產品的需求,吹塑在材料、機械、輔助設備、控制系統和軟件方面將有以下發展趨勢。

(1)原料為滿足吹塑制品(藥品和食品包裝)的功能和性能要求,吹塑原料將更加豐富,具有更好的加工性能。比如筆桿材料,不僅結實

程度高,耐熱性好,阻氣性強,透明,耐紫外線輻射,適合吹各種塑料瓶,灌裝溫度高,對二氧化碳氣體和氧氣有阻隔性能。

優異且耐化學品。

(2)產品包裝容器和工業產品將大幅增加,註射吹塑和多層吹塑將快速發展。

(3)精密高效的吹塑機械設備;協助生產(操作)設備的自動化。“精密高效”不僅僅意味著機械設備在生產和成型過程中具有相對較高的質量。

高速高壓,並且要求生產出來的產品在外觀尺寸波動和重量波動方面能達到很高的穩定性,也就是說生產出產品的每壹部分的尺子。

尺寸和幾何形狀精度高,變形和收縮小。產品的外觀、內在質量和生產效率要達到壹個較高的水平。輔助操作包括修剪、切割,

稱重、鉆井和檢漏的自動化是發展趨勢之壹。

(4)吹塑模擬吹塑機理的研究更加深入,合理構建數學模型和快速準確的數值算法是模擬的關鍵,吹塑模擬將

它在產品質量預測和控制中起著越來越重要的作用。

2影響吹塑產品質量的因素及常見缺陷的消除

2.1吹塑成型影響因素

從吹塑過程分析了各階段的成型參數。吹塑過程可分為四個階段:

(1)型坯成型階段:聚合物在擠出機中輸送、熔融、混合、泵送,形成型坯;在這個階段,影響壁厚分布的主要工藝參數是:

①材料的分子量分布和平均分子量;

(2)吹塑成型機的溫度控制系統和螺桿速度,其中溫度控制系統包括料鬥溫度、機筒的區域1、2、3和4的溫度、凸緣溫度和儲存。

模頭1區、2區、3區和4區的溫度。

(2)落料階段:坯料從模唇和模芯之間的間隙擠出。此時,型坯膨脹和型坯垂直延伸這兩種現象影響型坯成型。影響壁厚分布

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,以調節模唇和模芯之間的間隙。

差距。

(3)在型坯預吹階段,為了避免型坯內表面的接觸和粘連,提高產品壁厚的均勻性,需要對型坯進行預吹。在型坯預吹階段,從型坯下方到型坯

內部空氣註射以保護型坯並減少其垂直延伸。在這個階段,影響壁厚分布的主要工藝參數是:預吹壓力和預吹時間。

(4)型坯在高壓吹塑階段高壓膨脹,使其靠近模腔,實現產品的塑性成型階段。在這個階段,影響產品成型的是型坯被高壓膨脹變形,型坯

與模腔的接觸變形。影響壁厚分布的主要工藝參數是:材料的收縮率;吹氣壓力和時間;模具材料、結構、模具排氣系統和模具冷卻系統

系統,如冷卻水通道分布、冷卻水入口溫度等。雖然影響吹塑產品質量的因素很多,但當生產條件和產品要求確定後,吹塑工藝參數的調整可以包括

有效提高產品質量。優化後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。

2.2吹塑工藝條件的設定

調整工藝條件的目的是在滿足產品最小壁厚要求的基礎上,使產品壁厚盡可能均勻,產品重量盡可能小(減少材料消耗)。工藝參數

合理的設置方法是將經驗與數值分析技術相結合。基本流程是,

①利用建立的計算機模型,模擬吹塑模具、下料型坯和夾板的狀態;

(2)輸入各階段影響型坯壁厚分布的參數;

(3)分析模擬結果,通過計算機模擬顯示哪些部位的壁厚達不到要求,哪些部位的壁厚超厚;

(4)利用人工經驗,調整輸入參數,重復(1)至(3)的過程,保證在達到最小壁厚的前提下,盡可能減小產品各部位的壁厚。

⑤分析比較幾種工藝方案的結果,最終確定優化的工藝參數。拉伸吹塑,又稱雙軸取向吹塑,是在聚合物的高彈性狀態下,通過機械手段進行的。

用壓縮空氣沿正常方向拉伸型坯並沿徑向膨脹(拉伸)型坯以形成包裝容器的方法。拉伸吹塑有壹步法和兩步法。

2.3吹塑常見的產品缺陷及其改善這裏給出擠出吹塑、註射吹塑、拉伸吹塑常見的問題、原因及解決方法。

(1)擠出吹塑擠出吹塑是最主要的成型方法。有兩種方法:連續擠壓和不連續擠壓。表5給出了擠出吹塑制品的常見缺陷及改進方法。

(2)註射吹塑註射吹塑是用註射法制作有底型坯,然後吹進吹塑模具中,形成中空制品。註射吹塑可以精確地控制產品並且可以生產

無劃痕、精度高、表面光滑的產品不需要二次加工;產品的重量可以控制在0。1g,螺紋精度可以達到100μ m..註射吹塑成型的通用系統

產品缺陷及改善方法見表6。

(3)拉伸吹塑成型

3結論

吹塑技術是隨著塑料工業、機械制造等技術的進步而發展的。在吹塑產品的設計和生產過程中,不斷融入現代設計思想。

設計工具,工程技術人員要充分利用先進的設計理念,結合手工經驗,提高產品設計制造的效率,從而提高吹塑產品的效率。

質量和市場競爭力。