吹塑成型（百度百科）
2016-12-26
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聋伦，是第三種最常用的
塑料加工方法，同時也是發(fā)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，設備造價較低糠悼，適應性較強贞触，可成型性能好 ( 如低應力 ) 逃净、可成型具有復雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的制品未蚕。
吹塑成型起源于 19 世紀 30 年代。直到 1979 年以后投墩，吹塑成型才進入廣泛應用的階段辛啰。這一階段，吹塑級的塑料包括：聚烯烴彰畅、工程塑料與彈性體迂奋；吹塑制品的應用涉及到汽車、辦公設備誉缚、家用電器嘱垛、醫(yī)療等方面；每小時可生產 6 萬個瓶子也能制造大型吹塑件 ( 件重達 180kg) 疫遵，多層
吹塑技術得到了較大的發(fā)展那惜；
不同吹塑方法褪子，由于原料、加工要求骗村、產量及其成本的差異嫌褪，在加工不同產品中具有不同的優(yōu)勢呀枢。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笼痛。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裙秋；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晃痴、注射一拉伸一吹塑兩種方法残吩，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倘核。此外泣侮，還有多層吹塑、壓制吹塑侧缔、蘸涂吹塑鹏闭、發(fā)泡吹塑、三維吹塑等寒淌。但吹塑制品的 75 %用擠出吹塑成型峭签， 24 %用注射吹塑成型， 1 %用其它吹塑成型蚜遥；在所有的吹塑產品中辱闺， 75 %屬于雙向拉伸產品。擠出吹塑的優(yōu)點是生產效率高由饵，設備成本低狈榛，模具和機械的選擇范圍廣，缺點是廢品率較高故咽，廢料的回收纽他、利用差，制品的厚度控制化刻、原料的分散性受限制像捶，成型后必須進行修邊操作。注射吹塑的優(yōu)點是加工過程中沒有廢料產生桩砰，能很好地控制制品的壁厚和物料的分散拓春，細頸產品成型精度高，產品表面光潔五芝，能經濟地進行小批量生產痘儡。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枢步。
中空吹塑的工藝條件沉删，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 醉途；擠出吹塑壓力為 0.2l ～ 0.62MPa 矾瑰，而拉伸吹塑壓力經常需要高達 4MPa 砖茸。在塑料凝固中，低壓使制品產生的內應力低殴穴，應力分散較均勻凉夯，且低應力可改進制品的拉伸、沖擊掷膛、彎曲等性能咳衣。
中空吹塑又分為注射吹塑、擠出吹塑和拉伸吹塑服移，注射吹塑是用注射成形法先將塑料制成有底型坯故碱，再把型坯移入吹塑模內進行吹塑成形。擠出吹塑成形過程驶恨，管坯直接由擠出機擠出炎殃，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(guī)定的長度后立即合模道婚，并靠模具的切口將管坯切斷件牧；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潦博；保壓侮压，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竖怯，最常用的原料是聚乙烯村秒、聚丙烯、聚氯乙烯和熱塑性聚酯等着饥，常用來成形各種液體的包裝容器，如各種瓶惰赋、桶宰掉、罐等。區(qū)分擠出吹塑和注塑吹塑（包括注拉吹）的方法是觀察制品底部赁濒，底部有一個肚臍樣的注塑點的是注塑吹塑或注拉吹制品轨奄，底部有一條合模線的是擠出吹塑制品。
工業(yè)制件兩類拒炎。其中容器包括：包裝容器挪拟，大容積儲桶 / 儲罐，以及可折疊容器击你。但隨著吹塑工藝的成熟玉组，工業(yè)制件的吹塑制品越來越多，應用范圍也日益廣泛丁侄。目前惯雳，容器約占 80 %的市場份額朝巫，每年增長 4 %左右；而工業(yè)及結構用制品占總量的 20 %曾罕，每年增長速度為 12 %蒙亦。容器消耗量的增長在于可旋扭塑料容器的應用范圍不斷擴大，工業(yè)用制品的消耗量增長主要是由新型加工技術的改進所致礼文，如多層型坯擠出离饺、雙軸擠出、非軸對稱吹塑等繁惦。表 2 列出了部分吹塑制品的應用及其性能要求疼尺。
原材料聚合物在成型過程中，首先通過口模時受高剪切力作用狈馏，然后物料呈現擠出膨脹及垂縮現象功刽，在形成下垂的型坯時，其膨脹率接近為零缘说。接著型坯被吹脹緊貼在模具上显午，這時呈現低的膨脹率。過度的口模膨脹會產生廢品劣零。過度的垂縮導致制件的頂端到底部壁厚厚度不均勻钟助，嚴重的甚至不能成型。因此掏秩，在選擇適合吹塑的聚合物時或舞，必須弄清其剪切及膨脹的粘彈特性。 HDPE 由于熱穩(wěn)定性好蒙幻，又有多種改性產品映凳，因而成為吹塑成型中應用最廣泛的塑料。通過共聚和共混作用邮破，對吹塑成型用原材料的研究在連續(xù)擠出吹塑級樹脂方面也取得了一些進展诈豌，如 PA6 、 PP 和 PET 抒和。間歇式型坯吹塑成型矫渔，理論上適用于結構板材和大型制件的二次加工，要求使用工程塑料摧莽，如阻燃型 ABS 庙洼、增強 PVC 、改性 PPO 和 PC 等镊辕，而這類擠出型塑料的耐高溫性能一般較差油够，僅有少數樹脂可在常規(guī)設備上吹塑成型大型制件。在聚萘二甲酸乙二酯 (PEN)/PET 共混料吹塑成型時斤间，需將防氧滲透和防水氣滲透的樹脂如 ( 乙烯 / 乙酸乙烯醇 ) 共聚物 和 HDPE 與 PET 形成復合層穆烹，并產生錨聯層乌换，以改善 PEN/PET 料的滲透性和熱穩(wěn)定性。目前正研究將 HDPE 與 PA6 采用多層吹塑成型败何，生產燃油油箱取阳。
吹塑機械設備已有很大的改進。較新的成果有：
①采用改進型紅外加熱技術進行再吹塑成型诺骏；
②非常高速的旋轉擠塑壓力灌罐，主要應用在牛奶瓶的生產上；
③模具附設在梭式壓機上以補償噴流現象基恩；
④多層連續(xù)擠出吹塑成型防滲透性容器坡循；
⑤通過對取向結晶和熱結晶、預成型坯和模溫斤杏、吹氣壓力肯拨，以及型坯在模腔內停留時間的嚴格控制，進行連續(xù)性熱定形 PET 瓶的生產腹呀。
由于市場對復雜雪猪、曲折的輸送管材制件的需求，推動了偏軸擠出吹塑技術的開發(fā)起愈，這種技術籠統(tǒng)稱為 3D 或 3 維吹塑成型只恨。
理論上，該工序十分簡單抬虽，型坯擠出后官觅，被局部吹脹并貼在一邊模具上，接著擠出機頭或模具轉動阐污，按已編的 2 軸或 3 軸程序轉動休涤。難點在于要求具有非常大的慣性量的大型吹塑機械在高速合模時誤差要低于 10 %。多層吹塑成型工藝常用于加工防滲透性容器笛辟，其改進工藝是增設一個
閥門系統(tǒng)滑绒，在連續(xù)擠出過程中可更換塑料原料，因而可交替生產出硬質和軟質制品隘膘。生產大型制件如燃油箱或汽車外結構板材時，在冷卻過程中需降低模腔內壓力以調整加工循環(huán)周期杠览。解決方法是先將熔料儲存在擠出螺桿前端的熔槽中弯菊，再在相當高速下擠出型坯，以最大限度減少型坯壁厚的變化牺缰，從而確保消除垂縮和擠出膨脹現象田蕴。
儲料缸式機頭改進，使之能擠出熱敏性塑料如 ABS — R 醋咒、改性 PPD 和 PVC 负稚。而且踱措，重新設計的機頭，在生產中可快速裝拆以方便清理塑料央改，同時毕嘹，對塑料的流變特性分析及計算機流道分析可設計流線型流道，以便于熱敏性塑料的成型仑锥。
已有數十年的經驗沸幅。
主要問題是型坯可拉坯變薄的最薄程度 ( 如瓶頸部位 ) ，增厚的型坯拉坯的最大程度 ( 如容器瓶體或邊角部位 ) 德州，以及設計一個壁厚度變化部位聪弊，例如凹邊和瓶肩等。其工作重點應集中在所使用塑料的粘彈性特性上窝革。對試管狀的預成型坯壁厚的預測购城，也就是設計具有防滲透作用的型坯最佳壁厚厚度的選擇依據。這是由預成型坯的結晶程度虐译，所使用塑料與溫度相關的應力一應變彈性特性瘪板，以及由注塑加工形成的凍結應力程度和分布等情況來決定的。 1980 年菱蔬， GE 公司就為熱成型和吹塑成型開發(fā)了：
型坯吹塑成型的控制軟件必須綜合考慮如下因素：不均勻的型坯壁厚篷帅；型坯
截坯口和環(huán)繞型吹塑管材截口；在合模前預先吹脹型坯拴泌；開設部位以及結構件吹塑成型中對型坯邊緣的裁切定位等魏身。目前，商業(yè)化的吹塑成型模擬軟件主要有原美國的 ACTech 公司的 C — PITA 蚪腐、
比利時的 POLYFLOw 等箭昵。數值模擬的難度在于：大應變、非線性材料行為回季、接觸問題以及膨脹過程中一些物理非穩(wěn)定性家制，而這些復雜性將導致產生一系列需要迭代求解的非線性方程。其中泡一，材料裕消、吹塑成型機理的研究一直是研究的難點、熱點肋森，如拉伸吹塑被廣泛應用顶怠，但對該過程的模擬所需要的應力誘導結晶的數學描述，到目前為止尚無合適的方法烈杠。而擠出吹塑的型坯腻学，是聚合物熔體流經環(huán)形模頭時形成的，環(huán)形管道的幾何形狀和材料的粘彈性質將直接影響型胚膨脹，現有的粘彈性知識還無法描述這個過程券妹。
吹塑將隨著市場對其制品的需求晦了，在材料、機械啰氏、輔助設備普统、控制系統(tǒng)、軟件等方面有如下發(fā)展趨勢淡早。
(1) 原材料為滿足吹塑制品的功能挠疲、性能 ( 醫(yī)藥、食品包裝 ) 要求醇坝，吹塑級的原料將更加豐富邑跪，加工性能更好。如 PEN 類材料呼猪，不僅強度高画畅、耐熱性好、氣體阻隔性強宋距、透明轴踱、耐紫外線照射，可適用于吹制各種塑料瓶體谚赎，并且填充溫度高淫僻，對二氧化碳氣體、氧氣阻隔性能優(yōu)良壶唤，且耐化學藥品雳灵。
(2) 制品包裝容器、工業(yè)制品將有較大增長闸盔，而且注射吹塑悯辙、多層吹塑會有快速的發(fā)展。
(3) 吹塑機械及設備吹塑機械的精密高效化满页；輔助生產 ( 操作 ) 設備的自動化预署。“精密高效”不僅指機械設備在生產成型過程中具有較高的速度和較高的壓力惑拙，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(wěn)定性聂歹，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，變形及收縮小插呜，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嘀回。輔助操作包括去飛邊、切割夹宏、稱重、鉆孔、檢漏等檩耕，其過程自動化是發(fā)展的趨勢之一沧气。
(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蜒鸣，數值算法的快速牍懂、準確是模擬的關鍵，吹塑成型模擬將會在制品質量預測绸罗、控制中發(fā)揮越來越重要的作用意推。
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：
(1) 型坯形成階段聚合物在擠出機中的輸送珊蟀、熔融菊值、混煉、泵出成型為型坯的形成階段育灸；在這一階段腻窒，影響壁厚分布的主要工藝參數有：
①材料的分子量分布、平均分子量磅崭；
②吹塑機的溫度控制系統(tǒng)和螺桿轉速儿子，其中溫度控制系統(tǒng)包括料斗溫度，料筒 1 區(qū)砸喻、 2 區(qū)柔逼、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫度割岛，
法蘭溫度愉适，以及儲料模頭；
(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檬撒。此時顺丸，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(tǒng)促军，其中控制系統(tǒng)包括軸向壁厚控制系統(tǒng)和周向壁厚控制系統(tǒng)短即，以調整模唇與模芯的間隙。
(3) 型坯預吹階段為避免型坯內表面的接觸等灾、粘附宜抓，改善制品壁厚的均勻性，要對型坯進行預吹脹莫金。在型坯預吹階段矫第，從型坯下方往型坯內噴氣，以護持型坯洽咬，減小其垂伸浑擎。在這一階段，影響壁厚分布的主要工藝參數有：預吹壓力、預吹時間沼死。
(4) 型坯高壓吹階段高壓吹脹型坯着逐，使之貼緊模具型腔，實現產品塑性成型階段意蛀。該階段耸别，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县钥。而影響壁厚分布的主要工藝參數有：材料的收縮率秀姐；吹氣壓力、時間若贮；模具材料省有、結構、模具排氣系統(tǒng)以及模具冷卻系統(tǒng)兜看，如冷卻水道分布锥咸、冷卻水進水溫度等。盡管影響吹塑制品質量的因素較多细移，但當生產條件搏予、制品要求確定后，調整吹塑工藝參數能有效改善制品質量弧轧。優(yōu)化的工藝參數可以提高生產效率隧渠，降低原材料消耗，優(yōu)化產品的綜合性能跃览。
工藝條件調整的目的是元八，在滿足產品最小壁厚要求的基礎上，產品壁厚盡可能均勻昧挚，產品件重盡可能小 ( 減少材料消耗 ) 聪萨。工藝參數設定的合理方法是，將經驗與
數值分析技術結合肢糜∨塘恚基本過程為，
①利用已建立的計算機模型秃停，模擬吹塑模具巩荧、下料型坯、夾料板等狀態(tài)丹伙；
②輸入各階段對型坯壁厚分布影響的參數福耐；
③對得到的模擬結果進行分析，通過計算機模擬顯示哪些部位壁厚達不到要求恼五，而哪些部位壁厚超厚昌罩；
④利用人工經驗哭懈，調整輸入的參數，重復①～③的過程茎用，保證產品各部位在達到最小壁厚的前提下银伟，盡可能減小產品各部位壁厚。
⑤對多個工藝方案的結果分析绘搞、比較，最終確定優(yōu)化的工藝參數傅物。拉伸吹塑又稱雙軸取向吹塑夯辖，是在聚合物的高彈狀態(tài)下通過機械方法軸向拉伸型坯、用壓縮空氣徑向吹脹 ( 拉伸 ) 型坯以成型包裝容器的方法董饰。拉伸吹塑有一步法蒿褂、二步法。
這里給出擠出吹塑成型卒暂、注射吹塑成型啄栓、拉伸吹塑成型常見的問題、產生的原因及解決辦法乏根。
(1) 擠出吹塑是
擠出成型最主要的成型方法卜判。有連續(xù)擠出和不連續(xù)擠出兩種方法。表 5 給出擠出吹塑常見制品缺陷及改進方法俄躺。
(2) 注射吹塑是先用注射法制成有底型坯众攻，再將它吹移至吹塑模具中成型中空制品。注射吹塑可對制品進行精確的控制亲沃，能生產無刮痕条稍、精度高、表面光滑的制品袋员，無需二次加工悟惰；其中制品的件重可控制在± 0 ． 1g ，螺紋的精度可為± 100 μ m 痘嫉。注射吹塑常見制品缺陷及改進方法見表 6 估曾。
(3) 拉伸吹塑
吹塑成型技術是隨著塑料工業(yè)、機械制造等多種技術的進步而不斷發(fā)展的鞋族，在吹塑產品的設計龟夜、生產過程中，不斷融人現代設計思想芹助、設計工具堂湖，工程技術人員應充分利用先進的設計理念，結合人工經驗状土，使制品設計无蜂、制造各個環(huán)節(jié)的效率提高伺糠，從而提高吹塑制品的質量及市場競爭能力。