机械-挤出吹塑成型实验的研究(上)

摘要： 本文对挤出吹塑成型进程的3个阶段：型坯成型、型坯吹胀和制品冷却与固化阶段的实验方法和装置的研究现状进行了详细论述。 关键词：挤出吹塑； 实验方法； 研究进展 1.概述 挤出吹塑是塑料中空制件生产的主要成型方法之1，适于PE、PP、 PVC、热塑性工程塑料、热塑性弹性体等聚合物及各种共混物，主要用于成型包装容器，储存罐与大桶，还可成型用于汽车工业等工业制件。挤出吹塑成型跟其他的塑料中空成型1样，其主要优点是生产的产品本钱低，工艺简单，效益高，但其突有缺点是制品壁厚尺寸及均匀性不容易控制[1]。 挤出吹塑成型是将挤出成型的半熔融状态的塑料管坯(型坯),趁热置于各种形状的模具中房屋拆迁补偿是按户口吗,并即时在管坯中通入紧缩空气将其吹胀,使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后得到中空制件的热成型进程。它的全部成型进程可以分为:型坯构成、型坯吹胀和冷却和固化3阶段。 国内外的研究者从60年代1直到现在都力图用不同的方法来研究挤出吹塑成型的各个阶段和全进程，但总的来说大致可分为两大类：实验研究和数值分析技术。数值分析法是建立在连续性方程，运动方程和能量方程3大基本方程上，须做大量假定来简化方程，用有限差分或有限元法求解。而且本构方程中的某些流变参数数据也不容易得到。对形状复杂的在制品，需要耗大量的计算机时间。实验研究则是最简单直接的方法。 下面对挤出吹塑各个阶段的实验研究状态进行综述分析。 2.型坯成型阶段研究状态 型坯构成是指通过挤出成型得到半熔融状态的塑料管坯(型坯)。随着中空吹塑制件的几何形状越来越复杂,设计良好的预成型型坯对以最小的材料消耗获得所需求的壁厚散布且结构稳定的制件有侧重要的意义,也就是在型坯成型阶段通过采取调理型坯的壁厚散布形状,以使吹塑制品的壁厚散布趋于均匀。由于型坯构成时的挤出膨胀、下垂、回弹等因素使得型胚成型阶段型胚尺寸在长度方向不1致而变得非常复杂。 由于挤出的聚合物型坯温度高而没法直接丈量，对挤出吹塑中型坯成型阶段的实验研究主要是设计实验方法来丈量型胚直径散布和壁厚散布。最早用实验方法研究而获得型坯尺寸的是Sheptakr等人。他们设计了1种被称为“夹坯型”的特殊模具来分析型坯。这类装置只能得到型坯的质量膨胀Sw，但不能直接得到型坯的直径和壁厚膨胀。Kalyon等[2]在上述装置上增加了1套摄像装置，可用于拍摄模具夹坯前型坯的图像，从而可获得型坯的直径散布。这类方法能得到较精确的型坯直径散布，但较费时，且不能用于在线丈量，因此限制了它的实际利用。 另外1种丈量型坯膨胀的方法是塑料熔体直接挤出到与熔体相同温度和密度的油中，这样可以在无垂伸和固化的条件下丈量型坯的膨胀；同时由于油箱侧壁是透明玻璃，可在1定的时间间隔内对型坯进行拍照；又由于塑料熔体的透明性，根据照片即可肯定型坯内外的直径散布。由于型坯膨胀，型坯的形状尺寸沿着型坯长度方向是不1致的。为了标识数据丈量的位置，每隔固定时间用喷墨装置把碳黑粒子喷射到型坯表面上做记号。但这类方法没有考虑垂伸的影响，难以在实际生产中利用。 随着图像分析技术的发展，越来越多的研究者都偏向使用图像分析技术来肯定型坯尺寸。型坯的直径散布可通过图像直接丈量，但型坯的厚度散布则不能，它只能间接计算得到。许多的研究者试着用不同的丈量手段和算法来计算型坯壁厚散布。P房子拆迁签字钱拿不到怎么办.L.Swan 等[3]设计了1套使用两台摄像机的装置来丈量型坯膨胀尺寸（如图4所示）。让型坯挤入到温度与型坯1样的容器中，位于下面的摄像机（9）对准型坯的末端，而位于上真个摄像机（5）发出信号通过计算机控制摄像机（9）的位置以保证其在型坯挤出进程中总是对准型坯的末端。通过图像可以得到型坯的直径和壁厚尺寸。但实验装备复杂且只考虑等温的情况，实际利用不广。 R政府拆迁能强制执行吗.W.Diraddo和A.Garcia-Rejon[4]提出只建立在图像分析基础上非接触式丈量型坯壁厚散布的方法。该实验只使用1台摄像机对型坯挤出进程进行拍照，丈量出型坯长度随时间的变化关系、型坯的直径散布、挤出流率、型坯沿长度方向的温度梯度，再根据型坯壁厚散布与这些参数的关系计算出型坯壁厚散布。R.W.Diraddo等用此方法分别研究了不同分子量大小的HDPE树脂，流率、熔体温度、口模间隙对型坯壁厚散布的影响。这类方法理论复杂，实验数据处理较繁琐。 W.I.Patterson和M.R.Kamal[5]开发了型坯壁厚尺寸散布在线闭环控制系统。在该系统中，型坯的长度和直径可通过相机及与其相连的图像分析仪直接得到，型坯壁厚散布则通过几何关系计算获得，但其中所用的经验参数比较难得到。若要实现对型坯壁厚尺寸散布的在线闭环控制，则需要1种能直接在线丈量型坯壁厚散布的方法。 假定熔体流量为1常数的条件下，型坯壁厚可由1简单方法计算得到，且可用于在线丈量。最早使用该方法的是德国Kaise，后由Svein Eggen和Arne Sommerffeldt[6]改进，丈量装置简图如图5所示。由摄像机和向型坯表面喷墨的装置及图形分析仪组成。型坯的直径散布可直接由所拍摄的图片得到，再丈量相邻墨点间的距离，根据流量为1常数的假定，型坯的壁厚散布可由计算得到。 其中R是型坯半径，q是流率，ρ是熔体密度，z是相邻墨点间的距离。这类方法理论简单，实验装置简易，丈量精度较高，但实验数据较多，处理较繁琐。 有些研究者利用光学方法来研究型坯成型。P.L.Swan、M.R.Kamal和A.Garcia-Rejon[7]研制开发了1套光学传感器丈量装置，如图6所示，它可在闭模前在线丈量型胚的厚度尺寸散布。该装置是基于光学中光线反射的原理设计的。1束激光1定的角度射向型坯表面，激光束经型坯内外表面反射构成两束激光，摄像镜头检测出这1间隔并将送入计算机分析系统，根据几何关系，计算机就能够算出型坯壁厚散布。但在光线反射的同时还存在光线的折射问题,而光线的折射在这类丈量方法中是不容忽视的,要把折射考虑进去并且要肯定型坯的折射率无疑给这类丈量方法增加了很大的复杂性和难度。