挤出吹塑成型技术研究进展

挤出吹塑成型技术研究进展

高过，张明友，王杭，郭光平

（贵州省工程复合材料中心有限公司，贵州省 贵阳市 550014）

摘  要：介绍了挤出吹塑成型技术的原理、工艺参数、分类及特点，分析挤出吹塑制品的常见缺陷和改进方法。在此基础上对挤出吹塑成型技术的研究进行了展望，旨在为挤出吹塑成型技术的发展提供参考和借鉴。

关键词：挤出吹塑；原理；工艺参数；特点；

中图分类号: TQ32               文献标志码：A

0. 引言

挤出吹塑成型技术在20世纪30年代初就已出现，目前已发展成为除注射吹塑成型和拉伸吹塑成型之外的第三大塑料成型技术[1]。常用于加工成型容器类、各种桶类、储存罐以及汽车配件等工业制件，广泛应用于食品、日化品、医药及汽车等行业。相比于其他吹塑成型，挤出吹塑成型所需的模具和生产设备结构比较简单，从而生产效率更高，对制品形状允许范围更广，成本费用低。适用性高。缺点是制品的壁厚难控制和，成型后的制品需要修边处理，导致产生废品率高，废品的回收利用低。为顺应我国绿色经济发展的需求，在科研人员和技术人员的不断努力下，挤出吹塑成型挤出现了新的工艺，其主要有微纳层共挤出、固态挤出、振动挤出、反应挤出四种。

1. 挤出吹塑成型原理

挤出吹塑成型技术简称挤塑，首先对物料加热使其熔融塑化，然后利用螺杆转动加压将塑化好的成型物料从挤出机的机筒中挤入机头，熔融物料再经口模挤出，接着在牵引设备助力下将成型制品不断地从模具中拉出，同时进行冷却、定型，最后得到所需规格的成品。挤出吹塑成型工艺过程可分为型坯的成型、型坯吹胀和制品的冷却和固化三个阶段组成。其工艺流程大致为：（1）熔化物料，由挤出机将熔融物料制成型坯 ；（2）将型坯投入吹塑模具内，由闭合模具夹紧管坯，然后再置入吹塑头；（3）通入压缩空气使型坯膨胀并附着在型腔壁上成型；（4）成型后需要保压一段时间再冷却定型；（5）放压，开模取出制品并对其进行修整，包括修掉多余的飞边、回收余料和检测尺。

2. 挤出吹塑成型工艺参数
   1. 成型温度

挤出吹塑成型温度因高分子材料种类不同而异，一般高分子材料的成型温度要比其物性参考值略高5~10℃，挤出机相邻段温度变化在15℃左右。除特殊的物料和配方外，管坯温度控制在180~200℃范围。

2.2模具温度

模具温度的合理设置有助于制件冷却均匀，吹塑模具温度一般为 10~20℃。模具温度过低时，易产生热气冷附，会使型腔表面产生水珠将影响制件表面光洁度；模具温度过高时不利于塑料熔体分子冷却结晶，会使冷却时间过长，导致制件强度低。

2.3螺杆转速与挤出速率

挤出速率是指单位时间内从挤出机口模中挤出的制件的长度或质量，对生产效率有很重要的影响。螺杆转速是控制制件质量与挤出速率的主要工艺参数。在一定温度下挤出速率会随螺杆转速的提高而增大，使型坯在空中的悬挂时间减少从而减少型坯垂伸，但不会影响型坯的壁厚膨胀。

2.4牵引速度

牵引速度对制件的壁厚、尺寸、外观和性能等都有直接影响。牵引速度越快，得到的制件壁厚就越薄，收缩率也会越大。牵引速度越慢，则制件壁厚就会越厚，容易产生积料。因此牵引速度既要与制件挤出速率相匹配又要稳定，在正常生产过程中，牵引速度应会比挤出线速率快1%~10%，才能克服型坯的离模膨胀。

2.5型坯壁厚

为了能够得到壁厚均匀的制品，型坯吹胀比应控制在1:(2~4)，在型坯径向方向上吹胀比越大，型坯的壁厚就越厚。可以通过口模异化或增加型型坯壁厚系统来控制型坯的形状和壁厚。型坯壁厚和形状可以通过异形口模和增加型壁厚控制系统来调控。

2.6吹胀压力和吹胀时间

吹胀压力和吹胀时间通过影响制品的壁厚分布来影响制品的性能和成型效果，吹胀时间决定制品的最终形状。黄虹等研究吹胀压力单因素工艺条件对挤出吹塑成型制品壁厚均匀性的影响时发现，对成型制品壁厚均匀性影响因素的显著性是吹胀压力＞吹胀压力位置＞吹胀压力时间。

2.7冷却时间

冷却时间占挤出吹塑成型生产周期时长的一半以上，冷却时间过长会影响生产效率，冷却时间过短将导致制件脱模温度过高，将无法完成后续修整工序，会影响产品收缩[10]。挤出吹塑成型的冷却系统包含内冷却、外冷却和后冷却三种方式，其中内冷却和外冷却是相对于中空制品而言，分别对应制品的内外表面，后冷却主要是将温度较高的吹塑制品从模具中取出置于空气中冷却。

3. 挤出吹塑成型制品常见缺陷及改进方法

挤出吹塑成型在吹塑成型技术中应用最为广泛，所生产的中空制品约占吹塑成型制品的90%。表1列出挤出吹塑成型制品常见的缺陷、原因分析及其改进方法[5]。

表1 挤出吹塑成型制品常见的缺陷、原因分析及其改进方法

4. 总结

近年来，挤出吹塑成型技术获得了高速发展，在吹塑成型技术行业中占有重要地位。随着大数据信息、互联网的发展，对挤出吹塑成型技术提供了新的发展方向，其发展趋势是不断满足高分子材料制品的高产低能耗、低成本、模块化、智能化、轻量化等方向发展。深入研究挤出吹塑成型加工技术和设备，改进制品缺陷，对科技发展和人们的美好生活有重要意义。

参考文献

[1] 冷波. 塑料油箱挤出吹塑成型工艺与模具设计[J].黑龙江科技信息,2016, (12): 53.

[2] 刘伟. 挤出吹塑成型制件壁厚分布的优化研究[D].重庆:重庆理工大学,2009.

[3] 黄虹,刘伟,唐丽文,等.玻纤增强PP挤出吹塑成型性能研究[J].工程塑料应用,2007, (12): 46-49.

基金项目：贵州科学院青年基金项目：吉利VF12汽车风道挤出吹塑成型工艺研究（黔科院J字[2021]31号）

作者简介：高过（1995-），男，本科，助理工程师，研究方向为高分子材料与加工

▲通讯作者：郭光平（1975-），男，硕士研究生，正高级工程师，研究方向高分子材料与加工