【摘要】：吹塑成型這里主要指中空吹塑 ( 又稱(chēng)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(shí)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(shè)備造價(jià)較低，適應(yīng)性較強(qiáng)，可成型性能好 ( 如低應(yīng)力 ) 、可成型具有復(fù)雜起伏曲線(xiàn) ( 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(xiàn)形聚酯PET、聚苯并噻唑等。其中，PE塑料以其無(wú)毒、吹塑性能好，廣泛采用，熔融指數(shù)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(lèi)包裝，但要無(wú)毒配方。PET、PP廣泛用于拉伸吹塑。

【關(guān)鍵詞】：.成型方法、吹塑成型分類(lèi)、型坯厚度控制、吹塑過(guò)程及工藝控制擠出吹塑過(guò)程、

型坯溫度和擠出速度、型坯擠出速度、充氣壓力、時(shí)間和充氣速率、吹脹比

【研究目的】：其研究探討的問(wèn)題對(duì)工藝的優(yōu)化和生產(chǎn)效率的提高有重要意義。

【研究?jī)?nèi)容】 ：

1.成型方法：

不同吹塑方法，由于原料、加工要求、產(chǎn)量及其成本的差異，在加工不同產(chǎn)品中具有不同的優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)的吹塑成型過(guò)程可參考文獻(xiàn)。 

這里從宏觀角度介紹吹塑的特點(diǎn)。中空制品的吹塑包括三個(gè)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(chǎn)成本和改進(jìn)制品性能。此外，還有多層吹塑、壓制吹塑、蘸涂吹塑、發(fā)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(chǎn)品中， 75 ％屬于雙向拉伸產(chǎn)品。擠出吹塑的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，設(shè)備成本低，模具和機(jī)械的選擇范圍廣，缺點(diǎn)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(jìn)行修邊操作。注射吹塑的優(yōu)點(diǎn)是加工過(guò)程中沒(méi)有廢料產(chǎn)生，能很好地控制制品的壁厚和物料的分散，細(xì)頸產(chǎn)品成型精度高，產(chǎn)品表面光 潔，能經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行小批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是成型設(shè)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(jīng)常需要高達(dá) 4MPa 。在塑料凝固中，低壓使制品產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低，應(yīng)力分散較均勻，且低應(yīng)力可改進(jìn)制品的拉伸、沖擊、彎曲等性能。

2、吹塑成型分類(lèi)：

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(nèi)進(jìn)行吹塑成形。擠出吹塑成形過(guò)程，管 坯直接由擠出機(jī)擠出，并垂掛在安裝于機(jī)頭正下方的預(yù)先分開(kāi)的型腔中；當(dāng)下垂的型坯達(dá)到規(guī)定的長(zhǎng)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(kāi)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(lái)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(jī)機(jī)頭擠出時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，壁厚和直徑增大；懸掛在口模的型坯會(huì)因自重下垂，縱向厚度不均。調(diào)節(jié)方式：

3.1間隙用調(diào)節(jié)螺栓或用圓錐形口模，通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)芯軸上下運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)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(jí)變化，可改善下垂的影響，這種方法稱(chēng)為差動(dòng)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(shí)，用特殊刀具封口，進(jìn)入模具之前，吹入空氣，在擠出同時(shí)自動(dòng)改變預(yù)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(zhǎng)度方向各部位的吹脹比（吹脹比越大，壁越薄）。根據(jù)吹脹比不同，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)繪制型坯程序曲線(xiàn)，通過(guò)控制系統(tǒng)操縱機(jī)頭芯棒軸向位移，變化型坯橫截面壁厚。型坯壁厚沿長(zhǎng)度方向變化的部位越多，制品壁厚越均勻。

4.吹塑過(guò)程及工藝控制擠出吹塑過(guò)程：

擠出型坯——>合�！�—>型坯頭部成型或定徑——>壓縮空氣導(dǎo)入吹脹使之緊貼模具型腔形成制品——>模內(nèi)冷卻——>開(kāi)模脫出制品——>修邊整飾。

4.1擠出吹塑的優(yōu)點(diǎn)：

4.1.1成型設(shè)備簡(jiǎn)單，適用材料范圍廣；

41.2型坯從擠出機(jī)頭流出后可直接引入吹塑模內(nèi)成型，無(wú)須再二次加熱。生產(chǎn)效率高；

4.1.3型坯溫度均勻，在吹塑過(guò)程中變形能力一致，制品內(nèi)應(yīng)力小，強(qiáng)度高。

5. 型坯溫度和擠出速度：

5.1嚴(yán)格控制溫度的目的：在吹脹之前有良好的形狀穩(wěn)定性；保證吹塑制品有光潔的表面、較高的接縫強(qiáng)度和適宜的冷卻時(shí)間。

5.1.1型坯溫度過(guò)高,變形量越大，擠出速度慢，型坯易下垂，縱向厚度不均；延長(zhǎng)冷卻時(shí)間；甚至喪失熔體強(qiáng)度，難以成型。

5.1.2型坯溫度過(guò)低，型坯長(zhǎng)度收縮和壁厚增大現(xiàn)象就更明顯，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)鯊魚(yú)皮癥和合流痕等缺陷，且制品的內(nèi)應(yīng)力大，壁厚的不均勻性也明顯增大。

5.1.3型坯溫度不均會(huì)造成厚度不均，徑向厚度不均，會(huì)發(fā)生型坯上卷現(xiàn)象，方向偏向壁薄一邊。

6.型坯擠出速度：

6.1經(jīng)驗(yàn)證明：熔融塑料的剪切應(yīng)力為零時(shí)的表觀粘度ηa=158L2ρ/ν

L型坯長(zhǎng)度（cm）；ρ熔體密度（g/cm）；ν擠出速度（cm/s）。

在擠出吹塑時(shí)，可計(jì)算出型坯的黏度ηa，然后調(diào)節(jié)熔體溫度使實(shí)際黏度大于計(jì)算值，即可保持型坯的形狀。

6.2塑料的熔體黏度對(duì)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(jī)不超負(fù)荷前提下，控制稍低而穩(wěn)定的溫度，提高螺桿轉(zhuǎn)速，可擠出表面光滑、均勻不下垂的型坯。

7.充氣壓力、時(shí)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(shí)壓縮空氣也起冷卻作用�？諝鈮毫σ话�0.2～1MPa，個(gè)別可達(dá)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(guān)。

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(shí)的溫度，即提高冷卻速率，縮短冷卻時(shí)間，降低容器成型后的收縮率，不過(guò)要在模具排氣良好情況下。

7.2充氣時(shí)間在一定充氣壓力下保持一定時(shí)間，才能充分冷卻、定型。一般充氣時(shí)間占整個(gè)成型周期時(shí)間的1/2～2/3。

7.3充氣時(shí)間長(zhǎng)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(shí)，采用較長(zhǎng)充氣時(shí)間。

充氣時(shí)間長(zhǎng)，有利于制品外觀光滑、圖文清晰、收縮率小，但會(huì)使脫模困難、延長(zhǎng)成型周期、降低生產(chǎn)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(shí)間。有利于制品壁厚均勻性的提高，獲得較好的表面質(zhì)量。

充氣速率過(guò)大會(huì)使進(jìn)口區(qū)出現(xiàn)減壓，從而使這個(gè)區(qū)域的型坯內(nèi)陷，定位后的型坯頸部可能被高速氣流拖斷，產(chǎn)生廢品。因此，要加大吹管直徑。對(duì)于細(xì)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(jié)約原料，但吹脹困難，制品強(qiáng)度降低。

吹脹比過(guò)小，原材料成本提高，制品壁厚，有效容積減小，制品冷卻時(shí)間延長(zhǎng)。

一般吹脹比2～4范圍。其中大型薄壁制品成型時(shí)，吹脹比取小值，而小型厚壁制品吹脹比取大值。吹脹細(xì)口頸瓶時(shí)，吹脹比可超過(guò)4，取5～7。

9.影響吹塑制品質(zhì)量的因素及常見(jiàn)缺陷的排除：

下面從吹塑成型過(guò)程分析各個(gè)階段的成型參數(shù)。吹塑成型過(guò)程可分為四個(gè)階段：

9.1型坯形成階段聚合物在擠出機(jī)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(shù)有：

9.1.1材料的分子量分布、平均分子量；

9.1.2吹塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)和螺桿轉(zhuǎn)速，其中溫度控制系統(tǒng)包括料斗溫度，料筒 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫度，法蘭溫度，以及儲(chǔ)料模頭 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)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(shí)，型坯離模膨脹和型坯垂伸這兩種現(xiàn)象影響型坯成型。影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)是吹塑機(jī)的模頭直徑和壁厚控制系統(tǒng)，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)，以調(diào)整模唇與模芯的間隙。 

9.3 型坯預(yù)吹階段為避免型坯內(nèi)表面的接觸、粘附，改善制品壁厚的均勻性，要對(duì)型坯進(jìn)行預(yù)吹脹。在型坯預(yù)吹階段，從型坯下方往型坯內(nèi)噴氣，以護(hù)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(shù)有：預(yù)吹壓力、預(yù)吹時(shí)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品塑性成型階段。該階段，影響產(chǎn)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(shù)有：材料的收縮率；吹氣壓力、時(shí)間；模具材料、結(jié)構(gòu)、模具排氣系統(tǒng)以及模具冷卻系統(tǒng)，如冷卻水道分布、冷卻水進(jìn)水溫度等。盡管影響吹塑制 品質(zhì)量的因素較多，但當(dāng)生產(chǎn)條件、制品要求確定后，調(diào)整吹塑工藝參數(shù)能有效改善制品質(zhì)量。優(yōu)化的工藝參數(shù)可以提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗，優(yōu)化產(chǎn)品的綜 合性能。

10.吹塑成型的發(fā)展趨勢(shì)：

塑將隨著市場(chǎng)對(duì)其制品的需求，在材料、機(jī)械、輔助設(shè)備、控制系統(tǒng)、軟件等方面有如下發(fā)展趨勢(shì)。

10.1原材料為滿(mǎn)足吹塑制品的功能、性能 ( 醫(yī)藥、食品包裝 ) 要求，吹塑級(jí)的原料將更加豐富，加工性能更好。如 PEN 類(lèi)材料，不僅強(qiáng)度高、耐熱性好、氣體阻隔性強(qiáng)、透明、耐紫外線(xiàn)照射，可適用于吹制各種塑料瓶體，并且填充溫度高，對(duì)二氧化碳?xì)怏w、氧氣阻隔性能優(yōu)良，且耐 化學(xué)藥品。 

10.2制品包裝容器、工業(yè)制品將有較大增長(zhǎng)，而且注射吹塑、多層吹塑會(huì)有快速的發(fā)展。

10.3吹塑機(jī)械及設(shè)備吹塑機(jī)械的精密高效化；輔助生產(chǎn) ( 操作 ) 設(shè)備的自動(dòng)化�！熬�密高效”不僅指機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)成型過(guò)程中具有較高的速度和較高的壓力，而且要求所生產(chǎn)的產(chǎn)品在外觀尺寸波動(dòng)和件重波動(dòng)方面均能達(dá)到較高 的穩(wěn)定性，也就是說(shuō)生產(chǎn)制品各個(gè)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(nèi)在質(zhì)量和生產(chǎn)效率等指標(biāo)均要達(dá)到較高的水準(zhǔn)。輔助操作包括 去飛邊、切割、稱(chēng)重、鉆孔、檢漏等，其過(guò)程自動(dòng)化是發(fā)展的趨勢(shì)之一。

10.4吹塑成型模擬吹塑機(jī)理的研究更加深入，吹塑模擬的數(shù)學(xué)模型的合理構(gòu)建，數(shù)值算法的快速、準(zhǔn)確是模擬的關(guān)鍵，吹塑成型模擬將會(huì)在制品質(zhì)量預(yù)測(cè)、控制中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

結(jié)語(yǔ)：

吹塑成型技術(shù)是隨著塑料工業(yè)、機(jī)械制造等多種技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的，在吹塑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中，不斷融人現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)工具，工程技術(shù)人員應(yīng)充分利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)，使制品設(shè)計(jì)、制造各個(gè)環(huán)節(jié)的效率提高，從而提高吹塑制品的質(zhì)量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。