PET瓶吹塑設備及加工工藝概述吹塑瓶可分為兩類，一類是有壓瓶，如充裝碳酸飲料的瓶；另一類為無壓瓶，如充裝水、茶、油等的瓶。茶飲料瓶是摻混了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性瓶或與熱塑性聚芳酯的復合瓶，在分類上屬熱瓶，可耐熱80℃以上；水瓶則屬冷瓶，對耐熱性無要求。在成型工藝上熱瓶與冷瓶相似。筆者主要討論冷瓶中的有壓飲料瓶成型工藝1設備隨著科技的不斷進步和生產(chǎn)的規(guī)模化,吹瓶機自動化程度越來越高，生產(chǎn)效率也越來越高。設備生產(chǎn)能力不斷提高，由從前的每小時生產(chǎn)幾千個瓶發(fā)展到現(xiàn)在每小時生產(chǎn)幾萬個瓶。操作也由過去的手動按鈕式發(fā)展為現(xiàn)在的全電腦控制，大大降低了工藝操作上的難度，增加了工藝的穩(wěn)定性。目前，注拉吹設備的生產(chǎn)廠家主要有法國的SIDEL公司、德國的KRONES公司等。雖然生產(chǎn)廠家不同，但其設備原理相似，一般均包括供坯系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吹瓶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔機五大部分。2吹塑工藝瓶吹塑工藝流程。影響瓶吹塑工藝的重要因素有瓶坯、加熱、預吹、模具及環(huán)境等。2.1瓶坯制備吹塑瓶時，首先將切片注射成型為瓶坯，它要求二次回收料比例不能過高(5％以下)，回收次數(shù)不能超過兩次，而且分子量及粘度不能過低(分子量31000-50000，特性粘度0.78-0.85cm3／g)。注塑成型的瓶坯需存放48h以上方能使用。加熱后沒用完的瓶坯，必須再存放48h以上方能重新加熱使用。瓶坯的存放時間不能超過六個月。瓶坯的優(yōu)劣很大程度上取決于材料的優(yōu)劣，應選擇易吹脹、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工藝。實驗表明，同樣粘度的PET材料成型的瓶坯，進口的原料要比國產(chǎn)料易吹塑成型；而同一批次的瓶坯，生產(chǎn)日期不同，吹塑工藝也可能有較大差別。瓶坯的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易，對瓶坯的要求是純潔、透明、無雜質(zhì)、無異色、注點長度及周圍暈斑合適。2.2加熱瓶坯的加熱由加熱烘箱來完成，其溫度由人工設定，自動調(diào)節(jié)。烘箱中由遠紅外燈管發(fā)出遠紅外線對瓶坯輻射加熱，由烘箱底部風機進行熱循環(huán)，使烘箱內(nèi)溫度均勻。瓶坯在烘箱中向前運動的同時自轉(zhuǎn)，使瓶坯壁受熱均勻。燈管的布置在烘箱中自上而下一般呈區(qū)字形，兩頭多，中間少。烘箱的熱量由燈管開啟數(shù)量、整體溫度設定、烘箱功率及各段加熱比共同控制。燈管的開啟要結合預吹瓶進行調(diào)整。要使烘箱更好地發(fā)揮作用，其高度、冷卻板等的調(diào)整很重要，若調(diào)整不當，吹塑時易出現(xiàn)脹瓶口(瓶口變大)、硬頭頸(頸部料拉不開)等缺陷。PET注坯及吹瓶工藝要點發(fā)布：2008-6-417:13:53來自：模具網(wǎng)瀏覽：218次PET在飲料包裝領域的應用推動了飲料包裝業(yè)的高速發(fā)展。與此同時，飲料包裝業(yè)的發(fā)展也為PET的應用提供了發(fā)展空間。嚴格控制PET注坯及吹瓶工藝是保證PET瓶的外觀與其經(jīng)濟性的關鍵。PET的特性PET是乙二醇和對苯二甲酸縮合的產(chǎn)物，是飽和的熱塑性聚合物。PET分子有線性和半結晶狀態(tài)。生產(chǎn)PET最簡單的過程，就是對苯二甲酸與乙二醇反應形成單體（酯化），然后縮聚成長鏈聚合物PET。聚合度隨溫度和壓力而變化。PET與很多塑料一樣，加工過程中有三態(tài)變化，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。其中涉及到三個溫度轉(zhuǎn)變：玻璃化溫度Tg、結晶溫度Tc、熔點Tf。從無定型玻璃態(tài)到橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變叫玻璃化轉(zhuǎn)變，它表示長鏈段開始運動。外部加熱可以增加分子（鏈節(jié)）自由度，在玻璃態(tài)凝固的分子現(xiàn)在可以移動了。玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變依賴于PET的形態(tài)。當特性粘度（IV）高時結晶較明顯，分子鏈的自由度受到限制，同時Tg較高。隨著溫度的升高逐步產(chǎn)生局部球晶，導致局部分子鏈因分子間力而重排，即結晶。對PET而言，最大結晶度約55%，該極限是由芳香環(huán)重排緩慢造成的，所以說該芳香環(huán)妨礙晶區(qū)的形成。如果T＜Tc，PET的粘度妨礙鏈段向有序運動（不許結晶）；T＞Tc，熱作用妨礙無定形區(qū)的形成（趨向結晶）。熔點Tf即所有晶體解體時的溫度。PET干燥水解固體PET極易從空氣中吸濕。儲存時，PET會吸濕直至與環(huán)境條件飽和。飽和值可高達0.6%重量份。通常，PET在供應商處發(fā)貨時，其含水率低于0.1%重量份。為了獲得最好的產(chǎn)品性能，有必要把含水率降低到0.004%，最好熔化前是30ppm。樹脂中若含有水分，即使很低也會引起一系列的反應：當溫度高于PET熔點（約250℃）時，水會很快地引起聚合物降解（由于水的降解導致化學鏈被切斷），這樣就會降低分子量，降低表觀粘度及相關的物理性能。事實上，水解在較低的溫度下（如150℃）就開始發(fā)生，但是速度較低，其速度隨溫度升高而升高。在干燥和成型條件下，IV的降低不能大于熱降解溫度對干燥PET的影響很復雜，它不僅影響水氣的擴散速度，還對干燥時的化學過程有影響，所以最終會影響樹脂的性能。考慮潛在的水解和熱過程是非常必要的，如前所述，伴著IV的下降，水解的速度在150℃同樣，即使大部分水氣可以抽走，但是過高的溫度（如高過180℃副產(chǎn)品中有AA成份，物理性能的改變會在瓶坯上表現(xiàn)出來，如霧狀結晶、IV的下降、產(chǎn)品發(fā)黃等。PET干燥機的干燥原理和基本性能在帶干燥劑床的干燥器中，空氣先被吸收濕氣的干燥劑吸濕，一個熱空氣鼓風機將干燥的熱空氣壓至斗中。回風又通過干燥劑干燥循環(huán)，被加熱后，干燥劑釋放出水氣，冷卻后又吸收濕氣。所以，必須將兩條分離的氣路最小化，并有干燥劑存在。PET干燥機系統(tǒng)簡圖在該閉環(huán)系統(tǒng)中，干燥機組件要用密封管連接至料斗。主料斗圓柱形的長徑比約2：1，必須絕熱，保證能量。干的熱空氣流過充壓的料斗和分流芯（分流芯是保護料道和空氣流道的），料斗的頂部關閉，有一根回風管通到干燥機的組件，在環(huán)路上的過濾器保證干燥劑不被污染。鼓風機將空氣鼓至干燥劑床，在那里干燥，直接進入加熱筒，最后進入料斗。同時，一只獨立的風機和加熱器對干燥劑進行再生。當再生后的干燥劑冷卻下來后，又被切換到干燥系統(tǒng)中去干燥空氣流。常見問題有效的操作系統(tǒng)應該是干燥條件容易達到、故障最少，但下述區(qū)域必須控制：1、空氣過濾器例行的過濾器清潔是必須的。過濾器保護干燥劑床不受灰塵污染。要十分小心，不要損傷過濾器，否則，干燥劑床的效率將受到影響，導致干燥器的效率下降。2、冷水器故障如果阻塞或機械不靈，冷水機失效，將限制干燥劑的再生能力，導致高露點，不干燥。3、加熱器失效空氣加熱器失效將導致：不能達到正確的干燥溫度或不能達到正確的干燥劑再生溫度。4、周圍空氣的進入較干燥空氣而言，周圍空氣很潮濕。如果讓周圍空氣進入干燥器或切片處理系統(tǒng)，將影響露點和干燥效率。所以，如果干燥器的組件被拆下修理，必須小心地安裝，有合適的密封圈，并檢測是否泄漏。5、干燥機的工藝控制必須仔細控制兩個關鍵參數(shù)：空氣干燥溫度和空氣干燥露點。溫度和露點檢查必須有規(guī)律地進行。可靠干燥過程中的關鍵條件1.正確的干燥溫度：切片溫度必須達到170～180℃，理想的是在干燥器出口處測量175℃。2.正確的除濕溫度：不能超過190～200℃，在干燥器入口處測量。3.正確的除濕空氣露點：露點不能高于-30℃，最好是低于-40℃，在干燥器出口處測量。4.合適的除濕空氣流速：大部分干燥器的能力是約1立方英尺/小時/磅切片，這是最低需要。很明顯，氣流必須是在正確的溫度和露點下。5.切片滯留時間（干燥時間）：PET的絕對滯留時間推薦不小于4小時，最好是6～8小時。這是通過理論計算出來的。6.特別注意：要遵守干燥器制造商的操作說明。干燥機的計劃維護每日檢查：·干燥空氣的露點控制器；·合適干燥溫度的檢查；·檢查后冷卻器前后的回風溫度；·檢查料斗里的料位，即加載操作；·清潔回風過濾器，其它過濾器。每周檢查：·檢查氣流的露點；·檢查再生空氣溫度；·清潔后冷卻器的過濾器，確保有合適的水流到達冷卻器；·檢查是否有泄漏；·更換舊管、破損管。注意：干燥是最重要的工藝步驟，不按正確標準滿足工藝要求就不能解決以后過程中的問題。成功干燥PET的關鍵是：仔細留心，良好的維護，遵守干燥器制造商和樹脂供應商的建議。PET瓶坯的成型瓶坯成型過程中，最好的條件是以盡可能低的溫度、盡可能短的時間，快速均勻并完全熔融，最大限度保持IV少下降，盡可能少產(chǎn)生AA，盡可能透明。與之相關的工藝條件有：溫度成型溫度是指料筒、熱流道的溫度。成型過程中的熱量只有30%是來自外部加熱，70%是來自于內(nèi)摩擦熱，所以除了合適的加熱外，還要用好剪切熱。注射和保壓注射是為克服流道中的阻力，將熔料填充到模具中。對瓶坯來說，最好有三段速度和壓力，依次遞減。注射速度太慢，剪切不夠，充滿前就冷卻了，造成產(chǎn)品不飽滿或欠注；太快，模腔內(nèi)排氣不及，導致充不滿，縮水，AA高。保壓有兩個重要作用：防止熔料倒流和確保在壓力下冷卻（提高冷卻效果）。太高會造成充填過量及脹模等，內(nèi)應力會較高，還可能結晶。太低會造成縮水，瓶坯變形（冷卻不夠），澆口問題如針孔，氣泡等，因為澆口處冷卻速率下降。保壓時間也要合適，太短也會造成針孔，拉絲等。釋壓釋壓是為了降低熱流道內(nèi)的壓力，防止?jié)部诙氯橀y動作不靈活等。但太過則會造成縮水、拉絲、針孔等。背壓背壓是在油馬達帶動螺桿旋轉(zhuǎn)過程中液壓系統(tǒng)通過螺桿施加給熔料的捏合力。作用：加強PET的塑化，消除氣泡。剛開機時可以調(diào)到0，等瓶坯出齊后慢慢往上加，加到瓶坯中無氣泡或疤點時的背壓是合適的背壓。過高剪切作用就太強，會出現(xiàn)成型不良、堵澆口、熱解等問題。緩沖區(qū)緩沖區(qū)是每次注射完畢后螺桿頭前面的余量，過少會造成成型不良，過多會造成PET分解。一般是從少往大慢慢調(diào)，到瓶坯不發(fā)霧或結晶時的量為合適。冷卻PET不透明，而瓶坯之所以透明，靠的就是冷卻。冷卻不好將降低瓶坯的冷卻速率，會導致縮水、瓶坯變形和影響循環(huán)時間，為避免此情況，要做好：水質(zhì)處理，定期清理水道，檢查水流量及水壓，型芯及型腔的拆洗等。PET瓶坯型常見問題與解決方案吹瓶吹瓶過程吹塑過程是一個雙向拉伸的過程，在此過程中，PET鏈呈雙向延伸、取向和排列，從而增加了瓶壁的機械性能，提高了拉伸、抗張、抗沖強度，并有很好的氣密性。雖然拉伸有助于提高強度，但也不能過分拉伸，要控制好拉伸吹脹比：徑向不要超過3.5～4.2，軸向不要超過2.8～3.1。瓶坯的壁厚不要超過4.5mm。吹瓶是在玻璃化溫度和結晶溫度之間進行的，一般控制在90～120度之間。在此區(qū)間PET表現(xiàn)為高彈態(tài)，快速吹塑、冷卻定形后成為透明的瓶子。在一步法中，此溫度是由注塑過程中的冷卻時間長短決定的（如青木吹瓶機），所以要銜接好注—吹兩工位的關系。吹塑過程中有：拉伸—一次吹—二次吹，三個動作的時間很短，但一定要配合好，特別是前兩步?jīng)Q定了料的總體分布，吹瓶質(zhì)量的好壞。因此要調(diào)節(jié)好：拉伸起始時機、拉伸速度、預吹起始和結束時機，預吹氣壓力，預吹氣流量等，如有可能，最好能控制瓶坯總體的溫度分布，瓶坯內(nèi)外壁的溫度梯度。在快速吹塑、冷卻過程中，瓶壁內(nèi)有誘導應力產(chǎn)生。對充氣飲料瓶來說，它可抗內(nèi)壓，有好處，但對熱灌裝瓶來說就要保證在玻璃化溫度以上讓它充分釋放。常見問題與解決方案1.上厚下薄：延后預吹時間，或降低預吹壓力，減少氣流量。2.下厚上薄：與上述相反。3.瓶頸下有皺折：預吹太晚或預吹壓力太低，或此處坯冷卻不好。4.底發(fā)白：瓶坯太冷；過分拉伸；預吹太早或預吹壓太高。5.瓶底有放大鏡現(xiàn)象：瓶底料太多；預吹太遲，預吹壓太低。6.瓶底里面有皺折：底部溫度太高（澆口處冷卻不好）；預吹太晚預吹壓力太低，流量太小。7.整個瓶混濁（不透明）：冷卻不夠。8.局部發(fā)白：過度拉伸，此處溫度過低，或預吹太早，或碰到拉伸桿了。9.瓶底偏心：與瓶坯溫度、拉伸、預吹、高壓吹等都可能有關系。降低瓶坯溫度；加快拉伸速度；檢查拉桿頭與底模間的間隙；延后預吹，減小預吹壓力；延后高壓吹；檢查瓶坯是否偏心。塑料瓶新型短瓶頸結構顯著降低生產(chǎn)成本發(fā)布：2008-6-417:14:08來自：模具網(wǎng)瀏覽：77次對于塑料瓶而言，最大程度地節(jié)約材料，除了可針對瓶體本身之外，瓶頸和瓶蓋的設計都是不可忽視的組成部分，但尤其重要的是不要忘記在改變瓶頸設計的同時保證或改進瓶型對現(xiàn)有生產(chǎn)線的適應性，必須考慮到與現(xiàn)有的預成型設備、吹塑設備和罐裝設備最大程度的兼容。短瓶頸技術為了盡可能降低PET瓶的材料成本，眾多公司陸續(xù)推出各自的短瓶頸技術。大量的技術讓加工商常常無所適從：應該選擇哪一種為我所用？但有一點是顯而易見的：在選擇瓶型時節(jié)約材料并不是唯一需要考慮的因素。首先短瓶頸表面與現(xiàn)有的瓶頸結構最大的兼容非常重要，這將直接影響現(xiàn)有的預成型工具、吹塑模具以及罐裝和封蓋生產(chǎn)線。瓶蓋設計專家瑞士Eschlikon的Corvaglia設計的短瓶頸是目前唯一保持了防盜環(huán)到頂端（tamperband）距離與改進前一致的短瓶頸。這意味著現(xiàn)有的夾緊裝置可以直接應用于新瓶的罐裝。而且，PCOCorvaglia的高度也與三頭螺紋的26.8mm“Alaska”瓶嘴一致。在同一條生產(chǎn)線上，從現(xiàn)有的Alaska瓶切換到PCOCorvaglia所需的工作非常簡單。瓶蓋的密封性能也是不可忽視的一個重要方面。在熱帶國家，可能路面狀況很差，對于填充了大量CO2的軟飲料或礦泉水要求瓶蓋具有優(yōu)異的密封性能。PCOCorvaglia是唯一在短瓶頸上完成兩圈以上螺紋的瓶型設計，其密封性能顯然不是其他的瓶頸結構，如有的只有一圈螺紋所可以相提并論的。此外，PCOCorvaglia表面可以適應不同規(guī)格的瓶型以及不同形式的瓶蓋。對于加氣飲料，打開瓶蓋時內(nèi)部壓力的釋放也應該是一個受控的過程，必須避免瓶蓋飛出傷害消費者。在此，PCOCorvaglia的744°單頭螺紋又一次表現(xiàn)出其優(yōu)越性。而其他的短瓶頸結構一般都少于兩圈螺紋，而且采用兩頭或三頭螺紋存在更大的噴出風險。節(jié)約材料與標準的PCO28相比，PCOCorvaglia短瓶頸每個瓶頸可以節(jié)約1.5gPET原料。另外，瓶蓋可以節(jié)約0.7-1.2g的原料。Corvaglia能夠提供三種應用PCOCorvaglia瓶頸的瓶蓋設計。最輕的一款只有1.8g，用于不加氣的水或飲料；2g和2.3g的瓶蓋用于加氣飲料，其中2.3g用于加氣較多的飲料。以當前的原材料價格計算，使用這一技術在瓶子和瓶蓋上節(jié)約的原料量大約每1000個瓶子可以節(jié)約2.9-3.5歐元。裝蓋設備可以全效生產(chǎn)由于防盜環(huán)和螺紋的短距離設計，只有PCOCorvaglia可以使用PCO28或PCO19的瓶頸的防盜環(huán)設計。而其他的短瓶頸設計通常都會受到某些限制，例如，為了不影響封蓋性能需要使用折疊的防盜環(huán)等。本文版權由雅式持有，如欲轉(zhuǎn)載，請注明出處：“PET吹瓶發(fā)布：2008-6-417:13:47來自：模具網(wǎng)瀏覽：117次PET吹瓶過程中的節(jié)能Krones作為PET瓶全套解決方案的業(yè)界領先者之一，對于PET瓶加工不同環(huán)節(jié)的節(jié)能控制均有深刻的體會。加熱中節(jié)能在拉伸吹塑工藝中，首先，最好間隔一定時間就更換燈；其次，需要檢查燈與型坯的距離，從而可將加熱用的能量費用減少。研究表明：舊燈（使用約11,000小時后）比新燈多耗費高達30%的能量，因此，對燈的經(jīng)常性檢查和及時更換是明智的。第二個節(jié)省費用的要素是燈與型坯間的距離。在Krones新提出的燈的案例中，燈是緊靠著型坯放置的。這種新的塑化爐標準，可以促使在加熱過程中減少近10%的能量消耗。將吹塑工藝成本消費減至最小在吹塑過程中，減少死角空間體積也可減少相關消費成本。根據(jù)加工工程學，將500ml到250ml容器的閥區(qū)和吹塑噴嘴體積縮小不會產(chǎn)生任何缺陷，因為用于流動的橫截面面積仍是相同的。這個區(qū)域的縮小是Contiform機械的一個標準特徵，而且對于已經(jīng)安裝的拉伸吹塑設備也可以進行更新。將必須充滿壓縮氣體的容積縮小，氣體消耗成本可節(jié)省7%以上（在500ml容器時可高達25%），這一點取決于相關容器的尺寸。空氣再利用在吹塑中另一個顯著減少成本的做法是利用AirWizard來再利用空氣，這包括3或4個階段。如果將最后吹塑的空氣再用于預先吹脹中，能量成本可減少約9%。如果這一再利用不僅僅用于預先吹脹中，還用于拉伸的話，能源節(jié)省可達到22%。如果反覆利用的空氣再回喂到操作空氣網(wǎng)絡中，能源節(jié)省可以達到30%。如果將再利用空氣直接回喂到壓縮機中，一年能量成本甚至可以減少40%。操作Contiform機械的客戶，從S系列開始，都可以通過更新減少死角空間體積，明顯地減少操作費用PET瓶重量越來越輕在PET瓶生產(chǎn)過程中，降低瓶子的重量不只意味著原料成本的降低，同時在加工過程中各種能源的消耗也可以顯著降低。一年前，PETEngineering公司生產(chǎn)出10克的單次服務瓶。今天，該公司為BrauBeviale又提供了一個更輕的解決方案：一個100ml的瓶子只有5g重。這個專為乳類和功能性飲料設計的新容器，是PETEngineering公司與合作伙伴，加拿大的赫斯基注塑技術公司、美國的Invista公司和SleeverInternational聯(lián)合設計的。這一工藝使得耗費的原材料明顯減少，且某些產(chǎn)品需要的高性能抗氧化劑需求也得到優(yōu)化。該產(chǎn)品是一個高性能的瓶子，具有很好的視覺沖擊力，且通過采用合適襯套就能很容易地實現(xiàn)定制化生產(chǎn)。這一單劑量瓶相對于現(xiàn)在巿場上的相似容器來說，重量輕了2g左右，從而降低了生產(chǎn)費用，并減少容器對環(huán)境的影響。這個容器設計最關鍵的是瓶坯的設計，由Husky公司和PETEngineering公司聯(lián)合進行，從而使重量減至最小，而維持優(yōu)秀的技術性能。這個新的單劑量瓶設計成兩種版本：一種是用PET樹脂，另一種用的是PolyShieldPET樹脂。由于乳飲料單劑量瓶的優(yōu)異性能和降低的生產(chǎn)成本，該瓶將有望取代巿場上廣泛使用的HDPE瓶塑料擠出吹塑冷卻階段溫度場的有限元分析發(fā)布：2008-6-417:13:20來自：模具網(wǎng)瀏覽：51次擠出吹塑過程可分為三個主要的步驟：型坯成型；夾持及吹脹型坯；冷卻制品。對于厚度尺寸中等的制品，所需的冷卻時間約占整個成型周期的60％，對于厚壁制品更是高達90%。冷卻時間太長將降低生產(chǎn)效率；冷卻時間太短，制品出模后與空氣對流冷卻的過程相對緩慢，導致制品各部分的收縮率有較大差異，最終制品的翹曲過大。不同的冷卻速率會影響制品內(nèi)部微觀形態(tài)的演化以及最終殘余應力的分布，從而影響制品的使用性能。對擠出吹塑冷卻過程溫度場進行數(shù)值模擬，可以分析制品不同部位溫度隨時間的變化以及制品壁厚分布，這對于合理設計冷卻工藝，縮短開模時間，提高制品的合格率有著重要的意義。本文采用有限元法對聚丙烯(PP)擠出吹塑冷卻過程的溫度場進行數(shù)值模擬，在有限元模型的基礎上分析不同內(nèi)冷方式、制品壁厚以及初始溫度對制品溫度場的影響。1數(shù)學模型1.1基本方程擠出吹塑的冷卻過程熱傳遞問題可用以下方程描述：式中：ρ為密度；Cρ為比熱容；為溫度對時間的偏導，r為由于外界作用單位體積產(chǎn)生的熱量；k為熱導率；v為哈密頓運算子。1.2邊界條件擠出吹塑的冷卻方法可分為內(nèi)冷卻和外冷卻。內(nèi)冷卻是指使用冷卻介質(zhì)（在本文中內(nèi)冷卻介質(zhì)為空氣）通過熱對流冷卻吹塑制品內(nèi)壁，故內(nèi)壁的邊界條件可用對流項表示；外冷卻是指在模具壁內(nèi)開設冷卻系統(tǒng)，制品的熱量通過模具傳導至冷卻通道，然后由冷卻通道內(nèi)的冷卻介質(zhì)（在本文中外冷卻介質(zhì)為水）將熱量帶走。嚴格意義上來說，制品外壁的邊界條件為熱傳導，但是熱傳導問題涉及到接觸熱阻間題，難以建模，考慮到外壁的熱量多由冷卻水帶走，將模具材料的熱傳導率轉(zhuǎn)化為等效傳熱系數(shù)。內(nèi)外壁的邊界條件：式中：x=0與x=L制品的內(nèi)外表面；ho、hn為制品內(nèi)壁與外壁的傳熱系數(shù)；T0、Tn為冷卻空氣與冷卻水的溫度。2數(shù)學模型的求解2.1初始條件在熱分析過程中不考慮密度的變化，取PP的密度為840kg/m3。PP熱導率隨溫度的變化，如圖1所示。在本文研究的范圍內(nèi)熱導率的變化不是很大，變化的范圍為0.23W/mk0.33W/mk。但是當pp制品由粘流態(tài)轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)時，內(nèi)能發(fā)生變化，內(nèi)能的變化即為固化潛熱。固化潛熱在比熱容圖上表現(xiàn)出一峰值，由圖2可以看出，PP的相變發(fā)生在90℃附近。擠出吹塑冷卻過程的微分方程在一般情況下都難以求出解析解，建立在有限元基礎上的求解方法由于對邊界條件的適應能力強，可以方便合理地描述模具形狀，已成一種主要的數(shù)值解析方法。本文采用POLYFLOW有限元分析軟件對上述數(shù)學模型進行求解。制品為100ml軸對稱的吹塑瓶，所以只需分析1/4部分即可。為了準確地求解厚度方向的溫度場，將厚度方向的尺寸劃為12等分，沿圓周方向的尺寸劃為20等分，將1/4部分吹塑瓶劃為6060個單元。外冷卻水的溫度（Tn）為20℃，內(nèi)冷卻空氣溫度（T0）為25℃。外冷卻傳熱系數(shù)為(hn）1175Wm-2K-1。分析不同內(nèi)冷方式、壁厚以及初始溫度對吹塑瓶溫度場的影響時，考慮三種內(nèi)冷卻方式：自然對流、強制對流和增強式對流（即通過增強冷卻空氣的流動速率以進一步提高傳熱系數(shù)），相對應的傳熱系數(shù)（h0）為10Wm-2K-1、100Wm-2K-1、250Wm-2K-1；吹塑瓶的初始溫.度（Ti）180℃、200℃、220℃；壁厚δ分別為2mm、3mm、4mm。2.2材料參數(shù)3結果與討論3.1軸向截面上的溫度場圖3為吹塑瓶在吹塑模中冷卻30s后截面上的溫度場的等值線圖，圖4為轉(zhuǎn)角處的等值線局部放大圖。由于內(nèi)冷卻傳熱系數(shù)低于外冷卻傳熱系數(shù)，因此，吹塑瓶內(nèi)壁的溫度明顯高于外壁的溫度。內(nèi)壁溫度約為86℃，壁厚中部約為71℃，外壁溫度約為30℃在軸向方向，瓶身部分溫度的等值線均較為平直，溫度分布比較有規(guī)律。可以通過研究瓶身上某一高度壁厚方向溫度隨時間的變化來考察溫度場的演化。選取距離瓶底40mm處，考察其30s內(nèi)溫度場隨時間變化的過程。圖5中每一條直線表明時間間隔為5s時厚度方向的溫度分布。在冷卻開始至5s，內(nèi)外壁的溫度下降都比較大，外壁溫度由180℃降至54℃，內(nèi)壁的溫度也下降至145℃。在5s-15s的冷卻時間內(nèi)各曲線間的間距較大，表明溫度下降得比較多；從15s開始后曲線間距較小，這說明冷卻效率較低，溫度下降較少。隨著冷卻時間的增加，最高溫度對應的壁厚位置向內(nèi)壁接近。對于PP料，由圖2可以看出，其相變發(fā)生在92℃左右，可以認為當吹塑瓶溫度低于90℃時，吹塑瓶的大部分熱量已經(jīng)通過模具冷卻水和冷卻空氣帶走，在圖3的條件下進行溫度場的模擬，冷卻30s后吹塑瓶溫度低于92℃。所以在考察初始溫度、壁厚及內(nèi)壁傳熱系數(shù).三個因子對吹塑瓶溫度分布的影響時，通過模擬在不同條件下距吹塑瓶底部40mm處冷卻30s后沿厚度方向的溫度分布，以評估各因子對其溫.度分布的影響。3.2內(nèi)壁傳熱系數(shù)對制品溫度分布的影響內(nèi)冷卻傳熱系數(shù)對于PP吹塑瓶溫度分布影響非常顯著。由圖6可以看出，當內(nèi)冷卻傳熱系數(shù)由100Wm-2K-1增至250Wm-2K-1時，冷卻30s后內(nèi)壁的溫度由84℃降至57℃。若內(nèi)壁采用自然冷卻方式，對吹塑瓶的冷卻不利，當外壁冷至接近模具溫度時，內(nèi)壁還處于110℃左右。冷卻水的傳熱系數(shù)雖然遠大于內(nèi)冷卻空氣的傳熱系數(shù)，但是PP傳導率較低，距離外壁較遠的材料的熱量很難在短時間內(nèi)傳導至外壁，所以增強內(nèi)壁傳熱系數(shù)可以大大提高冷卻速率。3.3初始溫度對制品溫度分布的影響從圖7可以看出，在不同初始溫度下，吹塑瓶冷卻30s后沿壁厚方向溫度值的差別很小。吹塑瓶外壁的溫度值相差最小，瓶壁中部相差較大。這是因為雖然初始溫度從180℃增加到220℃，但是內(nèi)外壁與吹塑瓶之間的溫度梯度也相應增大，加快了熱量的傳遞，造成初始溫度由180℃3.4壁厚對制品溫度分布的影響圖8表明壁厚的變化對吹塑瓶溫度分布的影響很大。吹塑瓶外壁由于冷卻水的對流冷卻，溫度相差較小；沿外壁至內(nèi)壁，溫度差值逐漸增大。當厚度由4mm降至3mm時，曲線間距較小，最高溫度間的差值僅為17℃。但是當壁厚降至2mm時，壁厚方向上的最高溫度為42℃，與壁厚3mm和4mm吹塑瓶的最高溫度差值達52℃4結論在建立擠出吹塑冷卻過程的數(shù)學模型的基礎上，應用POLYFLOW軟件對PP吹塑瓶的冷卻過程進行數(shù)值求解，分析了不同內(nèi)冷傳熱系數(shù)、初始溫度、壁厚對冷卻過程的影響。在本文研究的范圍內(nèi)，各因子對吹塑瓶溫度分布的影響依次為：壁厚＞內(nèi)冷傳熱系數(shù)＞初始溫度。從減小開模時間的角度考慮，在滿足制品性能要求的基礎上應盡量減小壁厚，提高內(nèi)冷卻傳熱系數(shù)。吹塑機自動風環(huán)原理及應用發(fā)布：2008-6-417:13:14來自：模具網(wǎng)瀏覽：77次在吹塑薄膜生產(chǎn)過程中，薄膜厚薄均勻度是一個很關鍵的指標，其中縱向厚薄均勻度可以通過擠出和牽引速度穩(wěn)定性加以控制，而薄膜橫向厚薄均勻度一般依耐于模頭精密制造，且隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化而變化，為了提高薄膜橫向厚薄均勻度，須引進自動橫向厚薄控制系統(tǒng)，常用控制方法有自動模頭（熱膨脹螺絲控制）和自動風環(huán)，這里主要介紹自動風環(huán)原理與應用。1.基本原理：自動風環(huán)結構上采用雙風口方式，其中下風口風量保持恒定，上風口圓周上分為若干個風道，每個風道由風室、閥門、電機等組成，由電機驅(qū)動閥門調(diào)整風道開口度，控制每個風道風量大小。控制過程中，由測厚探頭檢測到薄膜厚薄信號傳送到計算機，計算機把厚薄信號與當前設定平均厚度進行對比，根據(jù)厚薄偏差量以及曲線變化趨勢進行運算，控制電機驅(qū)動閥門移動，當薄膜偏厚時，電機正向移動，風口關小；相反，電機反向移動，風口增大，通過改變風環(huán)圓周上各點風量大小，調(diào)整各點冷卻速度，使薄膜橫向厚薄偏差控制在目標的范圍。2.控制方案設計自動風環(huán)是一種在線實時控制系統(tǒng)，系統(tǒng)被控對象為分布在風環(huán)上的若干個電機。由風機送來的冷卻氣流經(jīng)風環(huán)風室恒壓后分配到每個風道上，由電機驅(qū)動閥門作開合運動以調(diào)整風口及風量的大小，改變模頭出料處膜坯的冷卻效果，從而控制薄膜厚度，從控制過程看，薄膜厚度變化與電機控制量之間找不到明確關系，不同厚度薄膜以及閥門不同位置厚薄變化與控制量之間程非線性無規(guī)律變化，每調(diào)整一個閥門時對相鄰點影響都很大，且調(diào)整有滯后性，使不同時刻之間又互相關聯(lián)，對于這種高度非線性、強耦合、時變性和控制不確定性系統(tǒng)，其精確數(shù)學模型幾乎無法建立，即使能建立數(shù)學模型，也非常復雜，難以求解，以致沒實用價值，而傳統(tǒng)控制對較確定控制模型控制效果較好，而對于高度非線性，不確定性，復雜反饋信息控制效果很差甚至無能為力。鑒于此我們選擇了模糊控制算法。同時采用改變模糊量化因子方式更好適應系統(tǒng)參數(shù)的改變。3.模糊控制結構原理及實施模糊控制工作原理：模糊控制過程中，根據(jù)厚度設定值s與反饋值y的偏差量e以及偏差量的變化率e'，按模糊控制算法運算，得出輸出控制量u，再轉(zhuǎn)換為電機控制脈沖，驅(qū)動閥門開口量，調(diào)整風量，控制薄膜厚薄度。實際控制過程中，偏差量e及偏差量的變化率e'分別乘以量化因子Ke，Ke'得出模糊量E，E'再調(diào)用查表程序