?、旁牧暇酆衔镌诔尚瓦^(guò)程中,首先通過(guò)口模時(shí)受高剪切力作用,然后物料呈現(xiàn)擠出膨脹及垂縮現(xiàn)象,在形成下垂的型坯時(shí),其膨脹率接近為零。接著型坯被吹脹緊貼在模具上,這時(shí)呈現(xiàn)低的膨脹率。過(guò)度的口模膨脹會(huì)產(chǎn)生廢品。過(guò)度的垂縮導(dǎo)致制件的頂端到底部壁厚厚度不均勻,嚴(yán)重的甚至不能成型。因此,在選擇適合吹塑的聚合物時(shí),必須弄清其剪切及膨脹的粘彈特性。 HDPE 由于熱穩(wěn)定性好,又有多種改性產(chǎn)品,因而成為吹塑成型中應(yīng)用最廣泛的塑料。通過(guò)共聚和共混作用,對(duì)吹塑成型用原材料的研究在連續(xù)擠出吹塑級(jí)樹(shù)脂方面也取得了一些進(jìn)展,如 PA6 、 PP 和 PET 。間歇式型坯
吹塑成型,理論上適用于結(jié)構(gòu)板材和大型制件的二次加工,要求使用工程塑料,如阻燃型 ABS 、增強(qiáng) PVC 、改性 PPO 和 PC 等,而這類擠出型塑料的耐高溫性能一般較差,僅有少數(shù)樹(shù)脂可在常規(guī)設(shè)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(shí),需將防氧滲透和防水氣滲透的樹(shù)脂如 ( 乙烯 / 乙酸乙烯醇 ) 共聚物 和 HDPE 與 PET 形成復(fù)合層,并產(chǎn)生錨聯(lián)層,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,生產(chǎn)燃油油箱。
(2) 設(shè)備與工藝技術(shù)進(jìn)展
吹塑機(jī)械設(shè)備已有很大的改進(jìn)。較新的成果有:
?、俨捎酶倪M(jìn)型紅外加熱技術(shù)進(jìn)行再吹塑成型;
?、诜浅8咚俚男D(zhuǎn)擠塑壓力,主要應(yīng)用在牛奶瓶的生產(chǎn)上;
③模具附設(shè)在梭式壓機(jī)上以補(bǔ)償噴流現(xiàn)象;
?、芏鄬舆B續(xù)擠出吹塑成型防滲透性容器;
?、萃ㄟ^(guò)對(duì)取向結(jié)晶和熱結(jié)晶、預(yù)成型坯和模溫、吹氣壓力,以及型坯在模腔內(nèi)停留時(shí)間的嚴(yán)格控制,進(jìn)行連續(xù)性熱定形 PET 瓶的生產(chǎn)。
由于市場(chǎng)對(duì)復(fù)雜、曲折的輸送管材制件的需求,推動(dòng)了偏軸擠出吹塑技術(shù)的開(kāi)發(fā),這種技術(shù)籠統(tǒng)稱為 3D 或 3 維吹塑成型。
理論上,該工序十分簡(jiǎn)單,型坯擠出后,被局部吹脹并貼在一邊模具上,接著擠出機(jī)頭或模具轉(zhuǎn)動(dòng),按已編的 2 軸或 3 軸程序轉(zhuǎn)動(dòng)。難點(diǎn)在于要求具有非常大的慣性量的大型吹塑機(jī)械在高速合模時(shí)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,其改進(jìn)工藝是增設(shè)一個(gè)閥門(mén)系統(tǒng),在連續(xù)擠出過(guò)程中可更換塑料原料,因而可交替生產(chǎn)出硬質(zhì)和軟質(zhì)制品。生產(chǎn)大型制件如燃油箱或汽車外結(jié)構(gòu)板材時(shí),在冷卻過(guò)程中需降低模腔內(nèi)壓力以調(diào)整加工循環(huán)周期。解決方法是先將熔料儲(chǔ)存在擠出螺桿前端的熔槽中,再在相當(dāng)高速下擠出型坯,以最大限度減少型坯壁厚的變化,從而確保消除垂縮和擠出膨脹現(xiàn)象。
儲(chǔ)料缸式機(jī)頭改進(jìn),使之能擠出熱敏性塑料如 ABS — R 、改性 PPD 和 PVC 。而且,重新設(shè)計(jì)的機(jī)頭,在生產(chǎn)中可快速裝拆以方便清理塑料,同時(shí),對(duì)塑料的流變特性分析及計(jì)算機(jī)流道分析可設(shè)計(jì)流線型流道,以便于熱敏性塑料的成型。
(3) 控制程序及
吹塑模擬型坯的程序控制已有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)。
主要問(wèn)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 ) ,以及設(shè)計(jì)一個(gè)壁厚度變化部位,例如凹邊和瓶肩等。其工作重點(diǎn)應(yīng)集中在所使用塑料的粘彈性特性上。對(duì)試管狀的預(yù)成型坯壁厚的預(yù)測(cè),也就是設(shè)計(jì)具有防滲透作用的型坯最佳壁厚厚度的選擇依據(jù)。這是由預(yù)成型坯的結(jié)晶程度,所使用塑料與溫度相關(guān)的應(yīng)力一應(yīng)變彈性特性,以及由注塑加工形成的凍結(jié)應(yīng)力程度和分布等情況來(lái)決定的。 1980 年, GE 公司就為熱成型和吹塑成型開(kāi)發(fā)了: PITA 程序設(shè)計(jì)。 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;型坯截坯口和環(huán)繞型吹塑管材截口;在合模前預(yù)先吹脹型坯;
吹脹過(guò)程控制和截坯口開(kāi)設(shè)的部位;以及結(jié)構(gòu)件吹塑成型中對(duì)型坯邊緣的裁切定位等。目前,商業(yè)化的吹塑成型模擬軟件主要有原美國(guó)的 ACTech 公司的 C — PITA 、比利時(shí)的 POLYFLOw 等。數(shù)值模擬的難度在于:大應(yīng)變、非線性材料行為、接觸問(wèn)題以及膨脹過(guò)程中一些物理非穩(wěn)定性,而這些復(fù)雜性將導(dǎo)致產(chǎn)生一系列需要迭代求解的非線性方程。其中,材料、吹塑成型機(jī)理的研究一直是研究的難點(diǎn)、熱點(diǎn),如拉伸吹塑被廣泛應(yīng)用,但對(duì)該過(guò)程的模擬所需要的應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶的數(shù)學(xué)描述,到目前為止尚無(wú)合適的方法。而擠出吹塑的型坯,是聚合物熔體流經(jīng)環(huán)形模頭時(shí)形成的,環(huán)形管道的幾何形狀和材料的粘彈性質(zhì)將直接影響型胚膨脹,現(xiàn)有的粘彈性知識(shí)還無(wú)法描述這個(gè)過(guò)程。與相對(duì)成熟的注塑 CAE 技術(shù)相比,吹塑成型軟件目前正處于發(fā)展的初期階段。
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