《高分子加工原理与技术》5-中空吹塑课件.ppt

1、5.4 中空吹塑中空吹塑 成型成型中空吹塑中空吹塑(BLOW MOLDING,吹塑模塑吹塑模塑)空心塑料制品空心塑料制品 中空吹塑是借助气体压力使闭合在模具中中空吹塑是借助气体压力使闭合在模具中的热熔塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺。的热熔塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺。常用塑料：常用塑料：PE,PVC,PP,PS,PET等等 熔体流动速率为熔体流动速率为0.041.125.4 中空吹塑中空吹塑 塑料的吹塑由两个基本步骤构成：塑料的吹塑由两个基本步骤构成：先成型先成型型坯，后用压缩空气（与拉伸杆）来吹胀型坯，后用压缩空气（与拉伸杆）来吹胀（与拉伸）型坯，（与拉伸）型坯，使之贴紧模具型腔，把模使之

2、贴紧模具型腔，把模腔的形状与尺寸赋予制品，并冷却之。吹塑腔的形状与尺寸赋予制品，并冷却之。吹塑可较好地保证制品的外部尺寸与形状，能成可较好地保证制品的外部尺寸与形状，能成型其它方法无法生产的制品。型其它方法无法生产的制品。5.4 吹塑制品的种类与用途吹塑制品的种类与用途 各种物品的包装容器各种物品的包装容器 容容 器器 大容积储桶大容积储桶/储罐储罐 可折叠容器可折叠容器 吹吹 塑塑 汽车配件：燃油箱，管件，保险杆汽车配件：燃油箱，管件，保险杆 制制 办公设施配件：有引线的部件办公设施配件：有引线的部件 品品 家用电器配件：电视机等外壳家用电器配件：电视机等外壳 工业制件工业制件 建筑建筑/家

3、具用件家具用件 运动运动/文体器械配件，游艇文体器械配件，游艇 医用配件医用配件 箱体配件箱体配件 5.4.1 中空吹塑设备中空吹塑设备 挤出吹塑挤出吹塑 中空吹塑中空吹塑 注射吹塑注射吹塑 拉伸吹塑拉伸吹塑 挤出一拉伸一吹塑挤出一拉伸一吹塑 注射注射拉伸一吹塑拉伸一吹塑 挤出吹塑和注射吹塑的挤出吹塑和注射吹塑的不同点：不同点：前者是挤塑制前者是挤塑制造型坯，后者是注塑制造型坯。造型坯，后者是注塑制造型坯。5.4.1 中空吹塑设备中空吹塑设备n 挤出吹塑中型坯的吹胀是在聚合物的粘流态下进挤出吹塑中型坯的吹胀是在聚合物的粘流态下进行的，故可得较大的吹胀比，吹塑制品与吹塑模行的，故可得较大的吹胀比

4、，吹塑制品与吹塑模具的设计灵活性较大。具的设计灵活性较大。n 拉伸吹塑型坯的吹胀是在高弹态下进行的，可提拉伸吹塑型坯的吹胀是在高弹态下进行的，可提高制品的强度等性能。高制品的强度等性能。5.4.1.1 型坯成型装置型坯成型装置挤出型坯方式挤出型坯方式 间断间断（适于大型制品，（适于大型制品，PVCPVC热敏塑料）热敏塑料）连续连续（适于工业制件，非热敏塑料）适于工业制件，非热敏塑料）间断挤出是型坯达规定长度后，挤出机螺杆停止间断挤出是型坯达规定长度后，挤出机螺杆停止转动和出料，待型坯吹胀冷却定型完成一生产周转动和出料，待型坯吹胀冷却定型完成一生产周期后，再启动挤出机挤出下一个型坯。期后，再启动

5、挤出机挤出下一个型坯。连续挤出是挤出机连续生产预定长度的型坯，由连续挤出是挤出机连续生产预定长度的型坯，由移动模具接纳，并在机头处切断，送至吹塑工位移动模具接纳，并在机头处切断，送至吹塑工位或由传送机械装置夹住型坯送往后续工序。或由传送机械装置夹住型坯送往后续工序。5.4.1.1 型坯成型装置型坯成型装置（1）挤出机挤出机 挤出吹塑多数（约挤出吹塑多数（约95）采用单螺杆挤出机，）采用单螺杆挤出机，而而PVC用双螺杆机。用双螺杆机。出口处聚合物的温度、压力与流率的波动程度出口处聚合物的温度、压力与流率的波动程度对制品性能有明显影响，可作为对制品性能有明显影响，可作为评价挤出机性能评价挤出机性能

6、的指标。的指标。5.4.1.1 型坯成型装置型坯成型装置（2）机头及口模机头及口模 机头包括多孔板、滤网连接管与型芯组件等。机头包括多孔板、滤网连接管与型芯组件等。转角机头转角机头 （易滞留，适于易滞留，适于PE,PP,ABSPE,PP,ABS）吹塑机头吹塑机头 直通式机头直通式机头 （适于硬（适于硬PVC PVC）带贮料缸式机头带贮料缸式机头（大型制品，如啤酒桶）（大型制品，如啤酒桶）口模直径：口模直径：选取适合制品外径的吹胀比选取适合制品外径的吹胀比（制品外径（制品外径/型型坯外径）坯外径）5.4.1.2 吹胀装置吹胀装置 型坯进入模具并闭合后，吹胀装置即将管状型型坯进入模具并闭合后，吹胀

7、装置即将管状型坯吹胀成模腔所具有的精确形状，进而冷却、定坯吹胀成模腔所具有的精确形状，进而冷却、定型、脱模取出制品。型、脱模取出制品。吹气机构（针吹法、顶吹法、底吹法）吹气机构（针吹法、顶吹法、底吹法）吹胀装置吹胀装置 吹塑模具吹塑模具 冷却系统冷却系统 排气系统排气系统 （1 1）吹气机构）吹气机构 吹入的压缩空气起三种作用：吹入的压缩空气起三种作用：吹胀型坯使之贴紧模具型腔吹胀型坯使之贴紧模具型腔对已吹胀型坯施加压力，以得到形状正确，表面对已吹胀型坯施加压力，以得到形状正确，表面文字与图案清晰的制品文字与图案清晰的制品有助于冷却制品有助于冷却制品 （2 2）吹塑模具）吹塑模具 该模具由两瓣

8、阴模组成，并设有冷却剂通道和排该模具由两瓣阴模组成，并设有冷却剂通道和排气系统。气系统。模具材料：模具材料：铝、锌合金，铍铜（铝、锌合金，铍铜（Ni/Si/Cu)Ni/Si/Cu)、钢材、钢材、合成树脂合成树脂 吹塑模具起双重作用吹塑模具起双重作用，赋予制品形状与尺寸，并赋予制品形状与尺寸，并使之冷却。使之冷却。挤出吹塑模具与注塑模具比较挤出吹塑模具与注塑模具比较挤出吹塑挤出吹塑注塑吹塑注塑吹塑模模 具具阴阴 模模阴模和阳模阴模和阳模吹胀压力吹胀压力0.20.21MPa1MPa101040MPa40MPa成成 型型型坯膨胀成型型坯膨胀成型熔体流动成型熔体流动成型脱脱 模模容容 易易需滑动嵌块、

9、顶杆需滑动嵌块、顶杆(3)(3)模具的排气系统模具的排气系统 排气系统是用以在型坯吹胀时，排除型排气系统是用以在型坯吹胀时，排除型坯和模腔壁之间的空气，如排气不畅，吹坯和模腔壁之间的空气，如排气不畅，吹胀时型腔内的气体会被强制压缩滞留在型胀时型腔内的气体会被强制压缩滞留在型坯和模腔壁之间，使型坯不能紧贴型腔壁，坯和模腔壁之间，使型坯不能紧贴型腔壁，导致制品表面产生凹陷和皱纹，图案和字导致制品表面产生凹陷和皱纹，图案和字迹不清晰，不仅影响制品外观，甚至会降迹不清晰，不仅影响制品外观，甚至会降低制品强度。低制品强度。排气方法排气方法n 分模面上的排气分模面上的排气n 模腔内的排气模腔内的排气n 模

10、颈圈螺纹槽内的排气模颈圈螺纹槽内的排气n 抽真空排气抽真空排气（4）模具冷却系统）模具冷却系统n 对几乎所有的挤出成型、注射成型、吹塑等成型对几乎所有的挤出成型、注射成型、吹塑等成型方法，生产率取决于塑料加热与冷却的效率。制方法，生产率取决于塑料加热与冷却的效率。制品冷却时间占成型周期的品冷却时间占成型周期的60%以上。以上。n 冷却水道与型腔的距离（冷却水道与型腔的距离（1015mm)各处保持一各处保持一致，以保证制品冷却收缩均匀。致，以保证制品冷却收缩均匀。5.4.1.3 5.4.1.3 辅助装置辅助装置（1 1）型坯厚度控制装置）型坯厚度控制装置 垂伸垂伸 型坯挤出型坯挤出膨胀膨胀纵向厚

11、度不均，壁厚变薄纵向厚度不均，壁厚变薄 调节口模间隙调节口模间隙 改变挤出速度改变挤出速度 控制型坯尺寸方法控制型坯尺寸方法 预吹塑法预吹塑法 改变型坯牵引速度改变型坯牵引速度 型坯厚度的程序控制型坯厚度的程序控制（2 2）型坯长度控制）型坯长度控制 （3 3）型坯切断装置）型坯切断装置5.4.2 挤出吹塑挤出吹塑优点：优点：适用于多种塑料适用于多种塑料生产效率较高生产效率较高型坯温度比较均匀型坯温度比较均匀能生产大型容器能生产大型容器设备投资较少等，在中空吹塑中占绝对优势设备投资较少等，在中空吹塑中占绝对优势 5.4.2.1 挤出吹塑工艺过程挤出吹塑工艺过程（1）挤出型坯；）挤出型坯；（2）

12、型坯达到预定长度时，夹住型坯定位后移；）型坯达到预定长度时，夹住型坯定位后移；（3）型坯的头部成型或定径；）型坯的头部成型或定径；（4）压缩空气导入型坯进行吹胀，使之紧贴模具）压缩空气导入型坯进行吹胀，使之紧贴模具 型腔形成制品；型腔形成制品；（5）制品在模具内冷却定型；）制品在模具内冷却定型；（6）开模脱出制品，对制品修边、整饰。）开模脱出制品，对制品修边、整饰。挤出吹塑的方式及类型挤出吹塑的方式及类型挤出型坯方式挤出型坯方式吹胀模具型式吹胀模具型式1.间歇挤出型坯间歇挤出型坯2.连续挤出轮换出料连续挤出轮换出料3.连续挤出连续挤出递送型坯递送型坯4.连续挤出连续挤出带贮料器带贮料器 5.连

13、续挤出连续挤出使用螺杆或柱使用螺杆或柱 塞推料塞推料6.连续挤出连续挤出移动模具移动模具7.连续挤出连续挤出制冷型坯制冷型坯一副模具或多副模具移至型坯处一副模具或多副模具移至型坯处两副模具两副模具-单一型腔单一型腔多副模具多副模具-多型腔多型腔水平递送，垂直递送水平递送，垂直递送大型模具大型模具垂直移动，水平移动，转盘移动垂直移动，水平移动，转盘移动5.4.2.2 挤出吹塑控制因素挤出吹塑控制因素 （1 1）型坯温度和挤出速度）型坯温度和挤出速度 （2 2）吹气压力和鼓气速率）吹气压力和鼓气速率 （3 3）吹胀比）吹胀比 （4 4）模温）模温 （5 5）冷却时间）冷却时间（1 1）型坯温度和挤

14、出速度）型坯温度和挤出速度n 型坯温度过高，挤出速度快，型坯易产生下垂，型坯温度过高，挤出速度快，型坯易产生下垂，引起型坯纵向厚度不均，延长冷却时间，甚至丧引起型坯纵向厚度不均，延长冷却时间，甚至丧失熔体热强度，难以成型。失熔体热强度，难以成型。n 型坯温度过低，离模膨胀突出，会出现长度收缩，型坯温度过低，离模膨胀突出，会出现长度收缩，壁厚增大现象，降低型坯的表面质量，出现流痕，壁厚增大现象，降低型坯的表面质量，出现流痕，不均匀性。不均匀性。（2）吹气压力和鼓气速率）吹气压力和鼓气速率n 粘度大，吹气压力大（粘度大，吹气压力大（0.21Mpa)n 鼓气鼓气(空气）速率大，可缩短型坯的吹胀时间，

15、使空气）速率大，可缩短型坯的吹胀时间，使制品厚度均匀，表面质量好。制品厚度均匀，表面质量好。（3）吹胀比（）吹胀比（1.27）吹胀比愈大，制品的尺寸愈大吹胀比愈大，制品的尺寸愈大（4）模具温度）模具温度n 模温过低，型坯冷却快，形变困难，夹口处塑料模温过低，型坯冷却快，形变困难，夹口处塑料的延伸性降低，不易吹胀。易造成制品的轮廓和的延伸性降低，不易吹胀。易造成制品的轮廓和花纹不清楚，甚至出现斑点和桔皮状。花纹不清楚，甚至出现斑点和桔皮状。n 模温过高时，冷却时间延长，生产周期增加，当模温过高时，冷却时间延长，生产周期增加，当冷却不够时，制品脱模后易变形，收缩率大。冷却不够时，制品脱模后易变形，

16、收缩率大。n 小型厚壁模温控制偏低小型厚壁模温控制偏低（5）冷却时间）冷却时间n 在保证制品充分冷却定型的前提下加快冷却速率，在保证制品充分冷却定型的前提下加快冷却速率，来提高生产效率。来提高生产效率。n 加大模具的冷却面积，采用冷冻水或冷冻气体在加大模具的冷却面积，采用冷冻水或冷冻气体在模具内进行冷却，利用液态氮或模具内进行冷却，利用液态氮或CO2进行型坯的进行型坯的吹胀和内冷却。吹胀和内冷却。如何排除膨胀过量现象？如何排除膨胀过量现象？n 提高机头、型坯的温度提高机头、型坯的温度n 降低挤出速率降低挤出速率n 减少机头口模的直径减少机头口模的直径/间隙间隙n 采用合适的聚合物采用合适的聚合

17、物如何消除垂伸过大的现象？如何消除垂伸过大的现象？n 降低型坯的温度降低型坯的温度n 提高型坯的挤出速度提高型坯的挤出速度n 增加模具的低压高速合模量增加模具的低压高速合模量n 润滑模具的导柱与导套，以提高合模速度润滑模具的导柱与导套，以提高合模速度n 减小型坯质量减小型坯质量n 采用采用MI较小的聚合物较小的聚合物5.4.3 注射吹塑注射吹塑优点：优点：制品壁厚均匀一致；制品壁厚均匀一致；制品无合缝线。制品无合缝线。缺点：缺点：每件制品必须使用两副模具（注射型坯模和吹每件制品必须使用两副模具（注射型坯模和吹 胀成型模）胀成型模）5.4.3.1 注射吹塑生产工序注射吹塑生产工序吹瓶模打开吹瓶模

18、打开型坯模闭合，注射型坯模闭合，注射型坯模打开型坯模打开吹瓶模闭合，吹塑吹瓶模闭合，吹塑吹瓶模打开，顶出制品吹瓶模打开，顶出制品5.4.3.2 注射吹塑设备特点注射吹塑设备特点注射吹塑的基本特征：注射吹塑的基本特征：型型坯是在注射模具中完成，制品是在吹塑模具中完成坯是在注射模具中完成，制品是在吹塑模具中完成（1）对注射型坯模中型腔和芯棒的设计要求）对注射型坯模中型腔和芯棒的设计要求 型坯的设计与成型是注射吹塑的关键，可根据制品型坯的设计与成型是注射吹塑的关键，可根据制品的形状、壁厚、大小和塑料的收缩性、吹胀性设计整的形状、壁厚、大小和塑料的收缩性、吹胀性设计整体型坯的形状。体型坯的形状。两半模

19、具两半模具 注射型坯模注射型坯模 芯棒芯棒 底板底板 颈圈颈圈芯棒作用芯棒作用n 以芯棒为中心充当阳模，成型型坯的内部形状与以芯棒为中心充当阳模，成型型坯的内部形状与容器颈部的内径；容器颈部的内径；n 作为运载工具将型坯由注射模内输送到吹塑模具作为运载工具将型坯由注射模内输送到吹塑模具中去中去n 设置有内气道与空气入、出口，输送压缩空气以设置有内气道与空气入、出口，输送压缩空气以吹胀型坯；可通循环液体或空气，以调节型坯温吹胀型坯；可通循环液体或空气，以调节型坯温度；度；模具（芯棒）的材料：工具钢，含铬的合金钢。模具（芯棒）的材料：工具钢，含铬的合金钢。（2）吹塑模具的设计要求）吹塑模具的设计要

20、求材料：材料：碳素工具钢，普通合金钢。碳素工具钢，普通合金钢。直接呈现容器的形状、表面粗糙度及外观质量。直接呈现容器的形状、表面粗糙度及外观质量。吹塑模腔体、吹塑模颈圈、底模块、冷却与排气。吹塑模腔体、吹塑模颈圈、底模块、冷却与排气。5.4.3.3 注射吹塑工艺要点注射吹塑工艺要点（1）管坯温度与吹塑温度）管坯温度与吹塑温度 关键关键管坯温度管坯温度 T高，粘度低，变形，厚度不均；高，粘度低，变形，厚度不均；T低，内应力，变形及应力破裂。低，内应力，变形及应力破裂。（2）注射吹模的树脂）注射吹模的树脂 分子量高，粘度高分子量高，粘度高5.4.4拉伸吹塑拉伸吹塑拉伸吹塑是指经双轴定向拉伸的一种吹

21、塑成型。拉伸吹塑是指经双轴定向拉伸的一种吹塑成型。（1 1）通过挤出法或注射法制成型坯；）通过挤出法或注射法制成型坯；（2 2）将型坯处理到塑料适宜的拉伸温度，经内部）将型坯处理到塑料适宜的拉伸温度，经内部(用拉伸芯棒用拉伸芯棒)或外部或外部(用拉伸夹具用拉伸夹具)的机械力作用而的机械力作用而进行纵向拉伸；进行纵向拉伸；（3 3）经压缩空气吹胀，横向拉伸，最后获得制品。）经压缩空气吹胀，横向拉伸，最后获得制品。对非结晶型对非结晶型的热塑性塑料，在的热塑性塑料，在弹性弹性范围内拉伸；范围内拉伸；对部分结晶对部分结晶的热塑性塑料，在的热塑性塑料，在低于结晶熔点低于结晶熔点拉伸。拉伸。5.4.4.1

22、5.4.4.1拉伸吹塑工艺拉伸吹塑工艺 一步法：一步法：制备型坯、拉伸、吹塑三道主要工序在制备型坯、拉伸、吹塑三道主要工序在 一台机中连续依次完成的一台机中连续依次完成的 两步法两步法 制备型坯制备型坯 将冷型坯再加热、拉伸、吹塑将冷型坯再加热、拉伸、吹塑5.4.4.2 5.4.4.2 拉伸吹塑的质量控制因素拉伸吹塑的质量控制因素（1 1）原材料的选择原材料的选择 PET，PVC，PP，PAN（2 2）注射型坯工艺控制注射型坯工艺控制 T：料筒：料筒T控制树脂的塑化控制树脂的塑化T；P：注射压力影响产品形状和精度；注射压力影响产品形状和精度；时间时间(周期周期)：成型周期决定生产效率。成型周期

23、决定生产效率。（3 3）拉伸吹塑工艺控制特点）拉伸吹塑工艺控制特点型坯的再加热型坯的再加热 两步法生产的特征两步法生产的特征 拉伸吹塑和双轴定向拉伸吹塑和双轴定向 型坯再加热型坯再加热T1040Tg 5.4.5 其他中空吹塑技术其他中空吹塑技术5.4.5.1 多层吹塑多层吹塑 多层吹塑是利用两台以上的挤出机，将同种或多层吹塑是利用两台以上的挤出机，将同种或异种塑料在不同的挤出机内熔融混炼后，在同一异种塑料在不同的挤出机内熔融混炼后，在同一个机头内复合、挤出，然后吹塑制造多层中空容个机头内复合、挤出，然后吹塑制造多层中空容器的技术。器的技术。多层注坯吹塑多层注坯吹塑 多层吹塑多层吹塑 多层共挤出

24、吹塑多层共挤出吹塑 多层共挤出拉伸吹塑多层共挤出拉伸吹塑（1）多层注坯吹塑）多层注坯吹塑 在阳模上注射第一层后，改变模腔在第一层上在阳模上注射第一层后，改变模腔在第一层上再形成第二层，重复即可形成多层型坯。再形成第二层，重复即可形成多层型坯。（2）多层共挤出吹塑）多层共挤出吹塑 将多种聚合物的优点综合在一起，目的：将多种聚合物的优点综合在一起，目的：提高容器的阻渗性能（如阻提高容器的阻渗性能（如阻O2，CO2，湿气，香，湿气，香味与溶剂的渗透性）味与溶剂的渗透性）提高容器的强度、刚度、尺寸稳定性、透明性、柔提高容器的强度、刚度、尺寸稳定性、透明性、柔软性或耐热性软性或耐热性改善容器的表面性能（

25、如光泽性、耐刮伤性与印刷改善容器的表面性能（如光泽性、耐刮伤性与印刷性能）性能）在满足强度或使用性能的前提下，降低容器成本在满足强度或使用性能的前提下，降低容器成本可在不透明容器上形成一条纵向透明的视带，以观可在不透明容器上形成一条纵向透明的视带，以观察容器内液体的液面察容器内液体的液面典型共挤出吹塑制品的复合结构典型共挤出吹塑制品的复合结构基层（基层（内内）：复合结构的主体，厚度大，确定制）：复合结构的主体，厚度大，确定制品的强度，刚度，尺寸稳定性品的强度，刚度，尺寸稳定性粘合层：粘合不良会使层间发生剥离现象粘合层：粘合不良会使层间发生剥离现象阻渗层阻渗层新料层（基层）新料层（基层）回收料层

26、（回收料层（外外基层）基层）（3）多层共挤出拉伸吹塑）多层共挤出拉伸吹塑 双向拉伸多层容器可明显提变透明性，同时改双向拉伸多层容器可明显提变透明性，同时改进机械强度、降低容器的破损率、减轻容器重量。进机械强度、降低容器的破损率、减轻容器重量。5.4.5.2 大型中空吹塑（大型中空吹塑（V20L）（1）设备特征设备特征挤出机挤出机 效率高的直流驱动电机效率高的直流驱动电机 塑化性能强塑化性能强 水冷水冷 L/D25：1机头机头 贮料缸式机头，贮料缸式机头，防止下垂防止下垂锁模装置锁模装置 锁模油压锁模油压20MPa 吹塑模具及冷却吹塑模具及冷却（2）工艺过程分析）工艺过程分析 关键关键克服型坯的垂伸、帘流和制品的变形克服型坯的垂伸、帘流和制品的变形 垂伸垂伸与与 自重下垂力、挤出时间自重下垂力、挤出时间、材料特性、材料特性有关有关 用高分子量塑料对减少垂伸有利用高分子量塑料对减少垂伸有利 粘度低，垂伸增加；粘度低，垂伸增加；时间长，垂伸增加时间长，垂伸增加帘流帘流 下垂的同时易产生帘状的纵向皱纹下垂的同时易产生帘状的纵向皱纹 树脂密度下降，控制型坯的离模膨胀树脂密度下降，控制型坯的离模膨胀制品变形制品变形 冷却不均，易产生制品变形冷却不均，易产生制品变形 放在定型框中，强制定型、退火，减少变形放在定型框中，强制定型、退火，减少变形