高分子材料工程：实验指导书 塑料挤出吹塑成型实验.docx

实验X X 塑料挤出吹塑成型实验一、实验目的1 . 了解中空吹塑成型设备基本结构和工作原理；。2 .掌握中空吹塑的工艺过程，了解挤出中空吹塑操作工艺参数；3 .掌握工艺参数因素对挤出型坯质量影响和吹塑制品厚度均匀性的影响。二、实验原理中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法，是借助气体压力使闭合在模具型 腔中的处于橡胶态的型坯吹胀成为中空制品的二次成型技术。生产的吹塑制品可 用作各种液体或物体的包装容器，如瓶、壶、桶及工具箱、货物托盘等。吹塑制 品要求具有良好的耐环境应力开裂性，良好的阻透性和抗冲击性，有些还要求有 耐化学药品性、抗静电性和耐挤压性等，其制品具有质量轻、比强度高、化学稳 定性由于金属的优点。图XX-1挤出中空吹塑流程图XX-1挤出中空吹塑流程r（a）挤出型坯，（b）合模吹塑，（c）排冷却成型，（d）开模取出制品1-挤出机，2-挤出机头，3-挤出型坯，4-吹塑模具，5-气嘴吹塑工艺按型坯制造方法的不同，可分为挤出吹塑和注射吹塑两种。本实 验为挤出吹塑。挤出吹塑设备主要有挤出机、机头、吹塑模具、切刀、定径吹气 和合模机等组成。挤出吹塑工艺过程如图（xx-1）所示，包括：（1）树脂原料经 单螺杆挤出机加热熔融塑化后挤出成型成型坯，型坯垂挂在安装于机头正下方的 预先分开的型腔中；（2）当下垂的型坯到达规定长度后立即合模，并靠切刀和模 具的切口将型坯切断；（3）从模具分型面上的气嘴送入压缩空气，使型坯吹胀紧 贴模壁而成型；（4）保持充气压力使制品在型腔中冷却定型后开模脱出制品。在挤出中空吹塑过程中，对制品质量有重要影响的工艺参数因素主要有型坯 温度、吹塑空气压力和容积速率、吹胀比、吹塑模具温度和冷却时间等。在挤出型坯时，应严格控制型坯温度，使型坯在吹胀之前有良好的形状稳定 性，保证吹塑制品有光洁的外表、较高的接缝强度和适宜的冷却时间。一般型坯 温度控制在材料的TgTf<m）之间，并偏向Tf（m）一侧。温度太高，熔体强度低, 易发生型坯切口处料丝牵挂、型坯打褶、下垂严重以及模具夹持口不能迫使足够 量的熔体进入拼缝线内，造成底薄、拼缝线处强度缺乏和冷却时间增长等弊病。 温度过低，熔体的口模挤出膨胀会变得更严重，致使型坯卷曲、壁厚不均和内应 力增大，甚至出现熔接强度低、轮廓花纹不清晰等现象。压缩空气不仅对挤出熔融型坯施压吹胀，同时还起冷却定型作用。为了使型 坯能模制出最清晰的外形轮廓、商标花纹，必须使用足够的吹塑压力。其压力的 大小随材料质量、型坯温度、制品容积和壁厚而异，一般在0.40.8MPa之间。 而空气的容积速率那么应尽可能大一些，以缩短吹塑时间，有利于制品获得较均匀 的厚度和较好的外表质量，但充气的线速度过大也是不利的，会在空气进口处形 成局部真空，造成这局部型坯内陷，影响制品外观质量，严重情况下，会把型坯 从模口处冲断，造成不能吹胀成型。吹塑制品的最大直径与型坯直径之比，称为吹胀比。型坯尺寸和质量一定时, 型坯的吹胀比愈大，制品尺寸愈大。虽然增大吹胀比可以节约材料，但制品壁厚 变薄，吹胀成型困难，制品的强度和刚度降低；吹胀比过小，塑料消耗增加，制 品有效容积减少，制品壁厚，冷却时间延长。一般吹胀比为24倍，吹胀比的大 小应根据材料的种类和性质、制品的形状和尺寸以及型坯的尺寸等决定。中空吹塑模具通常有两瓣组成，模具夹持口的角度和宽度，余料槽的大小会 影响模具闭合严密情况和制品接缝强度的高低；模具设计排气孔，使型坏与模腔 之间的残存空气在吹胀过程中得到逸出，一般可通过模具分型面排气，为强化排 气，还可以在模腔外表开排气槽。型坯在吹塑模内被吹胀而紧贴模壁后，不要立即启模，应在保持一定进气压力的情况下留在模内冷却一定时间，这是为了防止未经充分冷却即脱模所引起的 强烈弹性回复，使制品出现不均匀的变形。冷却时间影响制品的外观质量、性能 和生产效率。应视成型用塑料的品种、制品的形状和壁厚以及吹塑模和型坯的温 度来确定冷却时间。三、仪器与样品1 .设备仪器(1) CZS-E45双工位全气动挤出吹塑机 该设备的基本结构图xx-2所示。 该机配合各种挤出口模、吹塑模具可全自动生产500ml以下的塑料瓶、水壶等挤 出吹塑中空制品。图xx-2挤出吹塑成型机1-挤出机，2-机架、3-定径吹气，4-切刀，5-模架，6-气动控制系统，7-抬头总成，8- 机头，9-工位1吹塑模具，10-工位2吹塑模具(2)挤出吹塑模具(如图xx-3所示)(3)秒表、测厚量具、剪刀、小铜刀、电子称等。2 .实验原料PP,吹塑级，颗粒状塑料图xx-3平行移动的挤出吹塑模具1-口板，2-腹板，3-底板，4-模颈圈，5-模底镶块，6-导柱四、准备工作1 . PP原料烘箱干燥，80, 2ho根据PP原料工艺特性，结合吹塑制品要 求，拟定成型过程工艺条件：机筒温度、机头温度、吹塑时间等。2 .详细观察了解挤出吹塑机的结构和工作原理，熟悉操作使用规程。3 .接通电源和气源开关，确认机器和模具是否正常工作。检查定径吹气嘴（插针）感应圈和切刀工作状态；将控制板上的转换开关置于手动位置，手动开 关模具和上下模架数次，检查模架位置和气动系统功能；按“机头降”按钮，检 查机头口模是否对中吹塑模具，如有偏差，调节机构校正；按“插针下降”按钮， 检查气嘴凸缘是否刚好接触模口。五、实验步骤1 .设定挤出机机筒和机头各加热段温度，翻开电热开关，加热至设定温度 后，初步拟定机头温度和机筒温度。操作者应根据实际情况及观察机头口模处塑 料流出时的状态而设定适当的温度。当温度到达设定值后，保温40-50 min。2 .在控制面板上选手动并按切刀键，检查切刀工作是否平稳，缓慢调节电 箱门上的切刀电热电位器使切刀片加热至暗红色。3 .向料斗加入原料，点击螺杆启动键,接通变频器电源，初步设定频率为5, 再按变频器的“FWD”键开动挤出机电机，注意观察变频器的电流不应超过电 机的额定值，等到机头口模有塑料挤出后，才可逐步增加变频器频率提高挤出机 电机点击转速到生产所需转速（不能加速过快，否那么有可能损坏机器），如在加 速中发现异常应及时降低转速或停止。观察挤出型坯厚度均匀性和各部位的透明 程度，调整挤出温度、挤出速度，以使型坯壁厚均匀，呈半透明或不透明状态并 保持型坯垂直于地面不向一侧弯曲和向外、向内翻卷。4 .在手动状态下按照左（右）架上-挤出型坯-合模-切刀-左（右）架下-左（右） 插针下-吹胀-左（右）插针上-开模的顺序手动生产中空制品，观察制品的厚度均 匀程度和各部位的透明程度,调整挤出工艺,进行下一个实验生产直到合格为止。 注意改变加热温度后，要适当恒温一定时间。5 .在控制面板上进行时间设置，按键盘上的“半自动”键，选择半自动操 作模式。在挤出管坯竖直、长度合适时按键盘上的“全架”或“左架”、“右架” 进入半自动生产。生产中要注意观测制品的外观质量。容器的良好外观质量表现 在自然光线明亮处目测无砂眼、油污、气泡，瓶口平整光滑，外表光洁、平整， 没有变形和明显的擦痕。6 .吹塑结束，关掉气源，关闭主机，切断总电源，清理模具。六、数据处理.周向吹胀比入R(XX-1)二旦d2式中D1 一制品的垂直投影最大直径为外径尺寸（不包括提手局部），对于投影 为非圆的制品，可计算其当量直径，mm；D2一型坯外径，mm。1 .质量偏差核定质量在500g以下的制品采用精度不低于1g的衡器称量并计算其质量偏差，精确到0.01,测量的制品个数不少于三个：(xx-2)M, -M.q =!M2式中Mi 制品实际质量，g；M2平均质量，go2 .对称部位壁厚比以制品中截面上模塑接缝的中线和与其相互垂直的中线为对称轴（如图 xx-4）,在该面上任意选取不在同一侧的对称点，使用精度0.02mm的游标卡尺测 量壁厚，按下式计算对称部位壁厚比，：n2(xx-3)式中 Ni 一较厚处壁厚，mm；N2 一较薄处壁厚，mm。图xx-4制品对称部位示意图3 .最小壁厚：找出制品的最薄处（端手、底部和容器口径部位除外），使用 测厚仪或游标卡尺测量，取5个测试点的最小值为测试结果，精确到0.1mm。七、考前须知1 .在挤出吹瓶机上操作必须严格按照操作规程进行。2 .观察机器的结构，运动及制品成型过程，一定透过平安门玻璃进行，进 行实际生产时必须平安门关上后才能操作，以免发生挤伤或烫伤。3 .在试生产采用手动模式时，要求操作者集中注意力，其他人员不得任意 动挤出吹塑机控制仪表上的按钮和开关。要戴纱布手套操作。4 .在挤出机生产运转时，应控制电机电流和转速不能过大，以免烧毁电机。 操作者不允许正面对着模具出料口，防止熔料喷出伤人。5 .清理挤出机和口模时，使用铜刀、棒或压缩空气，切记损伤螺杆和口模的光洁外表。保持模具滑动部位的清洁和良好润滑。实验记录及报告实验XX实验XX塑料挤出吹塑成型实验班级：姓名：学号：同组实验者：实验日期：指导教师签字：评分：(实验过程中，认真记录并填写本实验数据，实验结束后，送交指导教师签字)一、实验过程及数据记录.树脂名称及牌号;1 .原料干燥温度和时间h；.挤出吹塑机型号；4 .机头温度：一段,二段,三段；.料筒温度：四段,五段,六段；5 .合模压力 MPa；吹塑压力：MPa；.螺杆转速 转/min,；电流频率 Hz6 .吹胀时间 s,排气冷却时间 s；.实验现象二、数据处理实验试样编号123平均制品外径D (mm)型坯外径Di (mm)周向吹胀比履制品实际质量Mi (g)平均质量M2(g)质量偏差q较厚处壁厚Ni (mm)较薄处壁厚N? (mm)对称部位壁厚比n最小壁厚(mm)三、回答下列问题及讨论.说明原料PP(密度，熔融指数，结晶度等)与挤出吹瓶工艺条件的关系。1 .如何从挤出工艺和设备方面改善挤出型坯下垂现象?2 .如何检测中空吹塑制品的质量？举例说明型坯、制品成型不良的原因及 其解决方法。3 .总结实验现象，试分析和实验所得的型坯和制品外观质量与实验工艺条件的关系。