第七章中空成型

第七章中空成型 主讲：林志丹

中空成型的原理及分类 中空成型过程中空吹塑过程的影响因素

7．1中空成型的原理及分类 • 中空成型的粘弹性原理 • 根据中空成型原理的两点推论 • 中空吹塑成型的分类及工艺特点

一.中空成型的粘弹性原理 • 数学描述 • 文字叙述

一.数学描述 聚合物由于其长链结构及分子链的柔顺性。一般情况下，将聚合物置于一定温度下，从受外力作用开始，大分子的形复经历一系列中间状态过渡到与外力相适应的平衡状态是一个松驰过程，其形变随时间的变化为：（1）

在聚合物的玻璃化温度以上，普弹形变在总形变中所占比例很小，可忽略。此时由于粘度很大，粘性形变也可以忽略不计，于是在聚合物的玻璃化温度以上，普弹形变在总形变中所占比例很小，可忽略。此时由于粘度很大，粘性形变也可以忽略不计，于是其中，t* 为松驰时间，随温度升高而减小。（2）式也可写成（2）（3）

由于在高弹态或粘流温度附近，聚合物的松弛时间t*很短，若成型中的形变时间t1＞＞t* ，则由（3）式可得，当外力作用时间t=t1时：（4）

释放外力后，高弹形变回复 若在高弹形变回复之前，将温度降低到Tg （或结晶温度）以下再释放外力，则松弛时间t*→∞，这时（5）式变为即高弹形变部分不再回复，粘性形变不可逆，释放外力亦不回复. （5）（6）

二.原理叙述 利用聚合物推迟高弹形变的松驰时间的温度依赖性，在聚合物玻璃化温度以上的Tf附近，使聚合物半成品（管，中空异型材等）快速变形，然后保持形变，在较短时间内冷却到玻璃化温度或结晶温度以下，使成型物的形变被冻结下来，这就是中空成型的粘弹性原理。

二．根据成型原理的推论 • 1.中空吹塑成型制品的使用温度应比聚合物的玻璃化温度或结晶温度低得多。 • 2.成型温度越高，制品中不可逆形变所占比例越大，成型物的形状稳定性越好。

三．中空成型的分类及特点 • 挤出吹塑 • 注射吹塑 • 拉伸吹塑 • 多层吹塑

挤出吹塑和注塑吹塑比较

1.挤出吹塑 挤出吹塑的工艺流程包括：①管坯的形成：由挤出机挤出，并垂挂在安装于机头正下方的预先分开的型腔中；②当下垂的型坯达到合格长度后立即合模，并靠模具的切口将型坯切断； ③从模具分型面上的小孔插入的压缩空气吹管送入压缩空气，使型坯吹胀紧贴模壁而成型；④保持空气压力使制品在型腔中冷却定型即可脱模。

2．注射吹塑 注射吹塑型坯的形成是通过注射成型方法将型坯模塑在一根金属管上，管的一端通入压缩空气，另一端的管壁上开有微孔。注射模塑的型坯通常在冷却后取出，吹塑前重新加热到Tg以上，迅速移入模具中，并吹入压缩空气，型坯即胀大脱离金属管贴于模壁上成型和冷却。

3.拉伸吹塑 在型坯吹塑前于Tg-Tf间，用机械方法使型坯先作轴向拉伸，继而在吹塑中，型坯径向尺寸增大，又得到横向拉伸，后快速冷却至Tg以下。

4.多层吹塑 以多层管坯复合，并在同一条件下进行吹胀，冷却。

多层吹塑 多层管状机头

5.带蓄料缸吹塑 先将挤出机塑化的熔体蓄积在一个料缸内，在缸内的熔体达到预定量后，用加压柱塞以很高的速率使其经环隙口膜压出，成为一定长度的管状物，再进一步吹塑。

带蓄料缸吹塑

7．2中空成型工艺过程 • 第一是制造型坯； • 第二是型坯定位； • 第三是吹塑； • 第四是冷却。

一.型坯的的制造 • 型坯的注射成型 • 型坯的挤出成型

1.型坯的注射成型 • ①一步法：注射型坯一经成型，还在塑性状态模具开启；进入成型的第二阶段，即把芯轴连同型坯迅速送到吹塑模具中，打开压缩空气阀门，经芯轴吹入压缩空气，使还处于熔融状态的型坯吹胀至模腔的形状，在模具内冷却后打开模具，取出制品。 • ②两步法：型坯的注射与吹塑分开进行

2.型坯的挤出成型 • 型坯挤出的机头结构 • 型坯的挤出成型方法

⑴型坯挤出的机头结构 • ①直通机头 • ②转角机头 • ③贮料缸机头 • ④多层机头

⑵型坯的挤出成型方法 • a.直接挤出 ①单模具直接挤出。 ②水平旋转园盘法。 • b.贮料缸法间断挤出大直径厚壁型坯，可用来吹塑大型容器。

二.型坯的定位，夹持，定颈，吹塑装置 • 注射吹塑定位装置 • 挤出吹塑定位装置

1．注射吹塑装置 • ①双工位吹塑装置 • ②多工位吹塑装置

2．挤出吹塑装置 • a.型坯递送，模具固定系统由一副位于挤出机头下适当距离的固定的开关模组成，也有使用两副模具的。 • b.型坯静止，模具移动系统可分为单模系统和多模系统，模具位于挤出机口模下方，可以垂直上升或下降。

三．型坯的吹塑方法 • 1.横吹法 • 2.顶吹法 • 3.底吹法

四．吹塑成型制品的冷却 • 1.冷冻空气法 • 2.冷冻剂法 • 3.二氧化碳冷却法 • 4.空气和水绝热膨胀冷却法

第七章 中空成型