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1、第7章 中空吹塑 7.1 概述 7.2 中空吹塑设备 7.3 挤出吹塑工艺 7.4 注射吹塑工艺 7.5 拉伸吹塑工艺 7.6 中空吹塑的发展 7.1 概述 中空吹塑（Blow Molding 又称吹塑模塑）是在气体压力 的作用下，塑料型坯在闭合模具中被吹胀成中空形状的 制品的工艺过程； 是制造塑料制品三种最重要的成型方法之一。 塑料的中空吹塑借鉴于玻璃容器吹制工艺，起源于20世 纪30年代，但直到1979年才获得了广泛的应用。 1、中空吹塑的概念 中空吹塑的制品从用途来分，主要包括容器和工业制件 两类； 其中容器占80的份额，但后者增长快速。 容器：包装容器（如各类的瓶子）、大容积的储罐 /
2、储桶、可折叠的容器等 工业制件：汽车保险杠、油箱、进气歧管、座椅背 、漂浮装置、玩具、办公家具等 制品的综合性能好：优良耐环境应力开裂性高、气密 性、耐冲击性 、耐药品性、韧性、耐挤压性等 适用树脂材料范围广：通用塑料如PE、PVC、PP、PS 、EVA等，工程塑料如PET、PC、PA、PPS等 中空吹塑制品的特点： 2、中空吹塑的制品 容器类的中空吹塑制品 工业制件类的中空吹塑制品 问题1： 中空吹塑和注塑成型都可以生产塑料容器，如塑料瓶和 塑料桶，下面图示的两种制品哪种是注射成型生产的， 哪种是中空吹塑成型的？ 注意点1： 中空吹塑和注塑成型两种成型方式在设备、模具、工艺 、制品结构特点及
3、性能等方面的异同点。 问题2： 吹塑的概念除了指本章所述的容器和工业制件的中空制 品的成型，也可指塑料薄膜的吹塑成型，薄膜的吹塑一 般简称吹膜，吹膜一般不称为中空成型。 注意点2： 中空吹塑和薄膜 吹塑（吹膜）二 者在概念、成型 设备、工艺、制 品结构特点方面 的差别。 薄膜挤出吹塑工艺示意图 挤出吹塑 注射吹塑 拉伸吹塑 挤出拉伸吹塑（挤拉吹） 两个基本工艺阶段： 注射拉伸吹塑（注拉吹） 3、中空吹塑的基本工艺过程和分类 型坯的成型 型坯的吹胀 根据型坯的成型方法不同分为 ： 根据型坯在吹胀之前是否受定向拉伸作用分为 ： 其它吹塑 分类： 4、中空吹塑成型加工的原理 吹胀时利用了聚合物材料的
4、粘弹性特征： 聚合物高弹形变的松驰时间具有温度依赖性，当塑 料型坯的温度处于TgTf并在Tf附近时，使型坯快速变 形，并保持形变，然后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 5、本章的重点 掌握各种中空吹塑成型工艺加工过程 掌握吹塑设备及模具的基本结构 掌握几种常见的中空制品(如矿泉水瓶、汽车油箱） 对原材料、吹塑成型工艺的要求 熟悉注射成型与中空吹塑成型的区别 了解中空吹塑技术的进展 主要包括：型坯成型、型坯吹胀及辅助设备三部分 7.2 吹塑设备 型坯为中空结构。中空结构的型坯有挤出成型和注 射成型两种方法 一、型坯成型设备 1、型坯挤出设备 型坯挤出与塑料管
5、材的挤出相似，设备上主要包括：挤出机、机 头和口模两大部分 （1）挤出机 1）应具有可连续调速的驱动装置，挤出速度稳定，并且挤出 速度与最佳吹塑周期协调一致 2）螺杆长径比适宜 小：塑化不良，型坯温度不均 大：料温和压力波动小，型坯温度和厚度均匀， 产品均匀性好 3）可实现型坯在较低温下的挤出 熔体粘度和强度高，可减少型坯下垂，使壁厚均匀； 利于缩短成型周期，提高生产效率； 但是，低温挤出时，会产生较高的剪切和背压，要求挤出机的传 动和止推结构坚固耐用 1）机头组成：主要包括多孔板、过渡段、模头体、 型芯组件等 机头及口模的流道应呈流线型，过渡光滑、无死 角、内表面光洁、对物料无滞留。 2）机
6、头的主要类型 （1）机头和口模 转角机头 直通式机头 带储料缸的机头 其中，转角机头应用最为广泛 A、转角机头 流道内压缩比较大 ，口模部分定型段 较长 熔体在流道内易滞 留，机头内熔体的 性质存在差异 B、直通式机头 与挤出机呈一字形布置。可防止熔体过热分解，适用于热敏性 塑料，如：硬质PVC透明瓶 C、带贮料缸的机头 大型中空制品（如啤酒桶、 垃圾桶、化工原料桶）在生 产时需要大的型坯，而且在 吹胀后的冷却定型时间较长 为了克服大型坯易下坠和缩 径，防止吹胀前温度和壁厚 不均，需要快速提供大量的 熔体，因而发展带贮料缸的 机头 这种机头提高了型坯的成型 能力，缩短了成型周期，保 证了制品的
7、性能 （3）口模直径与芯模外径的确定 1）根据吹张比确定口模直径 选择适合的吹胀比，并考虑挤出膨胀的因素 吹胀比（B）：制品外径与型坯外径之比 DdDmax/B(S1） Dd： 口模直径 Dmax：制品最大外 径 B： 吹胀比，一般取值 24 S： 挤出胀大比 Pw：型坯切口宽2型坯壁厚 2）由型坯切口的宽度来决定口模直径 Dd2Pw/(S1） 3）芯模外径： Dc：芯模外径 W： 制品质量 L： 制品长度 ：树脂密度 总体要求：均匀地挤出所需直径、壁厚、粘度的型坯 间断挤出：如带贮料缸的机头挤出型坯 连续挤出：连续挤出生产型坯 ，应用于多吹塑工位 （4）挤出型坯方式 2、型坯注射设备 主要包
8、括：注射机和模具两部分 注射型坯模由两半模具、芯棒、底板和颈圈等组成。 （1）根据制品的形状、壁厚、大小和塑料的收缩性 、吹胀比设计整体型坯的外形和尺寸； （2）型坯外形和尺寸确定后，设计芯棒的形状 芯棒直径应小于吹塑 容器颈部的最小直径； 容器制品的最小直径 尽可能大些，使吹胀比 不致过小，以保证制品 质量。 在型坯成型后，将型坯送入吹胀模具内，闭合模具， 在一定的温度下，吹胀装置将型坯吹胀成模腔所具有 的形状，并经冷却而定型 （3）芯棒的作用 充当阳模，成型型坯 在一步法注射拉伸工艺中，还有以下功能 输送型坯到吹塑模具 对型坯加热、保温，并吹气通道 1、吹气机构 吹胀装置主要包括吹气机构、
9、模具及其冷却系统、排气 系统等部分。 二、吹胀装置 （1）顶吹法 模具顶部（即瓶口）朝 上，型坯底部被夹住而 顶部开口； 成型瓶口的型芯直接进 入顶部开口的型坯内， 确定颈部内径，压缩空 气由型芯内通道进入模 腔而吹胀型坯。 1、吹气机构 吹胀装置主要包括吹气机构、模具及其冷却系统、排气 系统等部分。 二、吹胀装置 顶吹法优点： 其结构比较简单； 中空制品的瓶底较厚，保证了瓶的具有较高强度； 瓶口的定位较准确，保证了瓶口的质量； 在模具内部装入型坯切割器，可吹塑无颈制品； 应用最为广泛。 顶吹法缺点： 瓶底的熔接强度不太好； 如果是单工位的吹塑，压缩空气从机头型芯通过 ，影响机头温度，而且不合
10、适带储料缸的机头，因 此不适合大型容器的吹胀； （2）底吹法 模具顶部（即瓶口）朝 下，挤出的型坯落到模 具底部的型芯上，型坯 上部被夹住而底部开口 ；压缩空气由位于底部 的型芯内通道进入模腔 而吹胀型坯。 特点： 可吹塑颈部开口偏离制品中心线的大型容器； 可吹塑有异形开口或多个开口的容器； 容器的底部熔接强度高 缺点： 进气口选在型坯温度最低的部位，制品形状复 杂时，可能会吹胀不充分 （3）针吹法 吹气针管安装在模具型腔 的半高处，压缩空气通过针 管吹胀型坯 制品颈部有一伸长部分， 以便吹针插入 结构复杂，应用很少 瓶颈、瓶体和瓶 口分三块组成； 由两半模组成， 并设有冷却通道 和排气系统。
11、 2、吹胀模具 （1）吹塑模结构示例 注射型坯； 移入吹胀模吹塑成型 ，瓶口部不再吹胀。 要有适当均匀的吹胀比，制品各部位吹胀比不可过分悬殊； 能有效地夹断型坯，夹断处的接合缝要有足够的强度； 能有效地排气，保证型坯迅速吹胀； 能快速均匀地冷却，提高成型效率，减少温差内应力。 （2）对吹胀模具的要求 （3） 模具材质 选材：吹塑模承受的载荷较小，模具材料可选择导热性 好的材料，以缩短冷却时间；常用的有铝合金、铜合金 和锌合金、钢 。 特点：铍铜合金成本最高，其次是铝合金和锌合金；铍 铜合金耐蚀性高，热处理硬度可达HRC40；锌基合金可 成型大型复杂件，但模具硬度低，切口要用镶块增强。 挤出吹塑
12、：有大量余料要切除，要求切刀部分强度高、 使用寿命长，常用钢模或用钢镶块嵌入结构。 注射吹塑：型坯无余料，模具不需设余料切除结构，模 具材料通常选导热性好的铝合金、铍铜合金或锌合金。 模具冷却效果良否直接影响瓶的表面质量，并影响生产 效率，若冷却不均，制品表面光泽会有明显的差异，影 响外观 1）机械加工循环水道方式：适用于具有平面形表面的制 品冷却。 （4） 冷却系统 2）铸造水道方式：力求型腔壁厚均匀，否则冷却效果不 好，影响产品质量。 3）喷淋冷却方法：在模体背面铸出冷却室，用铜管制 成喷淋管通水冷却；适用于大型模具，可节约水量，可 控制冷却程度（由孔位和孔径来调节）。 冷却水道尺寸：孔径
13、一般为1015mm；孔间距35倍孔径 ，约3050mm；孔壁与模壁间距12倍孔径。 冷却水温在515为宜。可分段冷却，以加快冷却。 吹塑模冷却方法：除常见冷却水冷却外，还有 热管冷却； 液氮或液体二氧化碳内冷却； 冷冻空气膨胀吸热内冷却； 冷冻空气/水混合介质内冷却； （5） 排气系统 吹塑模排气量大，成型压力又小，应开设足够的排气通 道使制品壁快速地紧贴于模壁上，完整成型。 1）分型面排气：它是吹塑模的主要排气通道，排气槽深 0.05 mm，宽525mm。 2）型腔壁面排气：通过开设排气孔、排气缝或安装排气 嵌件来排气，位置多开在瓶底转角处或模具死角处。 排气孔直径： 0.10.3mm； 排
14、气孔大小与材质和制 品壁厚有关，硬材料、 厚壁件可大些； 孔深：0.51.5mm； 排气嵌件间隙： 0.10.2mm； 嵌入多孔性排气塞。 3、辅助装置 主要包括型坯厚度和长度控制装置，及切断装置 （1）型坯厚度控制装置 离模膨胀、自重下垂会影响型坯的尺寸及制品的质量。 1）调节口模间隙，控制型坯壁厚； 2）改变挤出速度； 3）改变型坯牵引速度； 4）预吹塑法，进入吹塑模具之前吹入空气，控制有底型 坯的壁厚； 5）型坯厚度的程序控制：通过程序改变口模环形间隙 改变挤出型坯横截面的壁厚，吹塑制品的壁厚取决于 型坯各部位的吹胀比。吹胀比大，部位愈薄。 吹塑制品与型坯横 截面的壁厚变化关系 右边尺寸
15、表示型坯 横截面壁厚 左边尺寸表示制品 横截面壁厚 （2）型坯长度控制装置 型坯长度影响吹塑制品的质量和切除尾料（飞边）的 长短，涉及原料的消耗，取决于吹塑周期内挤出机螺 杆的转速 转速的快慢，加料量的波动，温度、电压的变化，操 作变更等因素均会影响型坯长度 采用光电检测与控制系统 （3）型坯切断装置 不同的塑料品种有不同的切断装置 主要有两种切断装置：模具上的镶块刀，独立的刀 切料口：平刃、三角形刀刃、发热丝刀。 7.3 挤出吹塑工艺 一、 挤出吹塑工艺过程 挤出吹塑工艺过程包括： 挤出型坯； 型坯达到预定长度时，夹住型坯定位、合模； 型坯的头部成型或定径； 压缩空气导入型坯进行吹胀，使之紧
16、贴模具型腔 形成制品； 制品在模具内冷却定型； 开模脱出制品，对制品进行修边、整饰。 挤出型坯 间歇挤出 连续挤出 二、 挤出吹塑工艺因素 1、型坯温度和挤出速度 （1）型坯温度 影响制品的表观质量，纵向壁厚均匀性和生产效率； 应保持熔体温度的均匀性，型坯温度不均匀会造成 型坯上卷现象，卷曲的方向偏于厚度较小一边。 适宜地偏低以提高熔体强度，减小自重垂伸，缩短冷却 时间，提高生产率。 型坯温度过高，挤出速度慢，型坯易下垂，引起型 坯纵向厚度不均，并延长了冷却时间，甚至丧失熔体 强度，难以成型。 型坯温度过低，出口膨胀严重，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，同时 增加不均匀性，还会导
