擠出機在吹塑工藝中的重要性(一)


吹塑原理(The principle of plastics blowmolding)

吹塑是一種制造過程,用於通過對加熱的塑料管充氣直至填充模具並形成所需的形狀來制造中空塑料零件。在此過程中,原材料是呈小顆粒或小顆粒形式的熱塑性塑料,首先將其熔化並成型為空心管,稱為型坯。有多種形成型坯的方法,如下所述。然后將型坯夾在兩個半模之間,並用壓縮空氣充氣,直到其與型腔的內部形狀相符。典型壓力為2.5至15bar,遠低於注塑成型壓力。最后,在零件冷卻后,將半模分開並將零件彈出。
由吹塑制成的零件是塑料的,空心的和薄壁的,例如瓶子和容器,它們具有各種形狀和尺寸。小產品可能包括用於盛裝水,液體肥皂,洗發水,機油和牛奶的瓶子,而較大的容器則包括塑料桶,浴缸和儲罐。吹塑零件可由多種熱塑性材料制成,包括以下材料:

  • 低密度聚乙烯(LDPE)
  • 高密度聚乙烯(HDPE)
  • 聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)
  • 聚丙烯(PP)
  • 聚氯乙烯(PVC)

典型吹塑成型形式:

擠出吹塑-擠出機使用擠出螺桿使熔融塑料通過模頭,模頭在吹塑針周圍形成型坯。型坯垂直在兩個半開模具之間,模具閉合。壓縮空氣流經吹氣針使型坯膨脹。這是最常見的吹塑類型,用於制造大量的吹塑制品。
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擠出原理(The principle of plastics extrusion)

擠出機(Extruder,一般為單螺桿)將松散塑料原料顆粒,通過加熱、加壓和剪切等方式,將固態塑料轉變成材料特性均勻一致、壓力穩定的熔體流(簡稱:塑化),並將熔體擠送到下一個工藝流程。

通過螺桿和機筒完成以上過程。塑料粒料通過機筒一端的料斗進入機筒,電機經減速箱變速驅動螺桿將塑料傳送到機筒的另一端。外部的加熱以及在塑料和螺桿由於摩擦而產生的內熱,使塑料變軟和熔化。不同的聚合物材料特性及不同的產品應用,對塑料擠出機的設計要求常常也是不同的。

塑料擠出的過程需要實現以下功能要求:

  • 塑料原料的塑化
  • 熔體(塑化的原料)中材料的成分組織(材料本身和添加劑)均勻化
  • 熔體溫度的均勻性和控制精度
  • 熔體粘度的均勻性和控制精度
  • 熔體壓力的控制
    塑料擠出的過程實現以上功能要求的目的:通過模頭擠出穩定均勻熔體型坯(parison)。

穩定均勻熔體型坯評價指標:

  • 型坯溫度
  • 型坯
  • 粘度(viscosity)
  • 型坯擠出速度(長度)
  • 型坯塑化質量的均勻性
  • 型坯壁厚控制性

知識擴展

熔體粘度(viscosity)剪切速率(Shear rate)

影響型坯評價指標的主要因素(不包含原料):

  • 型坯溫度 :溫控精度,熱歷程時間,剪切速率
  • 型坯粘度(viscosity):溫度,熱歷程時間,剪切速率
  • 型坯擠出速度(長度) :溫度,粘度,注射壓力(儲料式),模頭壓力降(連續式)
  • 型坯塑化質量:溫度,熱歷程時間,剪切速率,模頭流道
  • 型坯壁厚控制性:溫度,粘度,模頭流道,電氣液壓伺服系統

溫度,粘度、熱歷程時間,剪切速率這些主要影響因素又是相互關聯的:

  • 溫度+熱歷程時間+剪切速率)↑=>型坯熔體粘度↓;
  • (熱歷程時間+剪切速率)↑=>型坯熔體溫度↑+型坯塑化質量↑;
  • 型坯熔體粘度↑=>(注射壓力[儲料式],模頭壓力降[連續式])↑;

擠出機在工作過程中對型坯作用的主要因素:

  • 溫度
  • 熱歷程時間
  • 剪切速率

人們在實際使用過程中,憑經驗經常評價一個擠出機的塑化性能為:塑化不良;塑化優良;過塑化。

擠出機的塑化性能的表現特征:

  • 塑化不良:制品外觀有色差,透光不均,有沉積色點、色斑,型坯觸感發硬
  • 塑化優良:制品外觀光澤良好,透光均勻,無沉積色,型坯長度穩定
  • 過塑化:型坯易下墜,揮發煙氣重,溫度高,制品成型穩定性低

怎么才能保證擠出機在工作過程中,其塑化性能始終處於塑化優良的狀態呢?
我將在后面的文章中和大家交流。

下列留幾個問題供大家思考:

  • 擠出機驅動電機的電能在工作中轉化為什么?
  • 塑料原料在塑化的熱歷程中其物理形態的變化過程?
  • 塑料熔體粘度在擠出塑化工藝過程中的意義?

謝謝大家關注!


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