挤出吹塑成型及其工艺方式解析

吹塑成型是加工热塑性塑料中空制品的一种重要方法。其加工方式很多，但无论哪一种方法其基本原理都是先把塑料塑化成高弹态的管坯，然后放入吹塑模中，导入压缩空气，使坯壁膨胀，紧贴于模具型面成型，冷却定型后清理飞边及余料即成为中空制品。

1.适于吹塑成型的制品

吹塑成型可加工的制品很多，以下是一些典型的例子。

（1）包装容器 包括饮料、食品、药品、化妆品、油脂等各类瓶、罐、桶，袋包装液体或固体的包装容器，容量从几毫升到上千升，容器壁结构有单层、双层及多层复合结构等。

（2）工业用容器 包括大于30L的大型油类、化工材料包装桶，汽车燃油箱、水箱等。

（3）工业制品 包括汽车仪表盘、座椅、发动机罩壳、门内板等。

（4）管、膜类制品 包括多层共挤吹塑导管、管膜、弹性波纹管及进气管、三维弯管、薄膜及多层复合薄膜等。

（5）箱包类 包括各类包装箱、工具箱、双壁中空箱包等。

（6）泡沫制品 包括泡沫塑料箱、管、内衬、仪表盘等。

2.具体的吹塑成型方法

吹塑用塑料为热塑性塑料，熔融指数在0.04～1.12内，常用品种有PE、PP、PS、PVC、PET等，工业用品常用PC、PA、PAN、UHWMPE、POM、PSF、MPPO等。其主要吹塑成型方法有以下一些。

（1）挤出吹塑成型 挤出吹塑法是采用挤出吹塑机，将挤出的型坯直接置于吹塑模具中，合模锁紧后吹胀型坯成型，冷却后即可脱模取出制品。这方法所用设备及模具简单，投资少，成本低，工艺简单，效益高，是使用最早和最多的方法。主要用于制造形状不很复杂、可带有空心手柄、壁厚尺寸要求不高、有多种尺寸组成的一类单层结构的中空制品，如装食品、饮料用的瓶、桶包装容器，容器容量可从几毫升到几万毫升，甚至1000L的大型包装桶、槽。常用塑料有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物（EVA）及聚碳酸酯（PC）等。

挤出吹塑机按其型坯成型方式不同可分为连续式和间歇式两类。连续式是型坯连续挤出，由多套吹塑模轮流进行吹塑、冷却、脱模等工序，所用设备有往复式、转盘式等多种结构，是国内中、小企业普遍采用的方法。

间歇式是型坯间歇挤出的工艺，挤出机有螺杆式及柱塞式两种，并设置有储料腔，可储存塑化的熔料供下次挤出型坯用。这种方法挤出速度大，可改善型坯因自重下垂而导致的缺陷和型坯壁厚的均匀性，宜用于加工熔体强度低的材料。虽然这方法设备简单，投资少，操作及维护方便，但工作时设备起动频繁，能耗大，挤出机易损坏，所以目前应用得较少。

（2）注射吹塑工艺 该工艺是用注射成型先加工有底的型坯，然后移至吹塑模，吹胀冷却定型。按型坯加工方法不同可分为热坯法和冷坯法。热坯法是型坯在注射模中成型后，冷却到半熔状态即开模，连同型芯一起传递到吹塑模中进行吹塑成型。冷坯法是型坯注射成型冷却后从型芯上脱模，当吹塑时型坯套在型芯上先在加热槽中预热后才移入吹塑模吹塑成型。两者相比，前者生产效率高，质量稳定，废品率低；后者常用于加工小体积制品，瓶坯可保管储存，便于运往异地吹瓶，比较灵活。(www.xing528.com)

注射吹塑成型需采用专用设备，主要由注射系统、吹塑系统、型坯注射模、制品吹塑模及型坯芯棒（空心型芯）等组成。按型坯传递方式及一台设备可安装加工模具的数量，设备又可分为往复式、旋转式和单工位及多工位等各种结构的成型机械。

注射吹塑法是用注射成型加工短管状有底型坯的，因此，吹塑制品底部无接缝，强度高，壁厚均匀，口部尺寸精确。瓶口螺纹可注射成型（螺纹精度可达±0.1mm），表面光滑，无刮痕，精度高（件重误差可控制在±0.1g），废料少，自动化程度高，生产效率高，但设备复杂，投资大，每个制品都需配备两套模具，可选用的塑料品种有限制，要选用既可供注射用（流动性要好），又适合吹塑用（流动性要低）的这种品级的材料。目前用于加工产量大的小型容器，常用的塑料有PE、PP、PS、PET、PVC、PC等。其中，医用容器常用PP，PE，日用品、化妆品用PE、PP、PS及透明PVC，食品包装用PE、PS、PET及无毒透明的PVC，特殊包装用PET、PC等。此外，目前还有些改性PP、PVC共聚物具有流动性兼备、熔体强度高的特点，可用其加工容器代替传统的玻璃瓶。

（3）拉伸吹塑成型 拉伸吹塑成型又称为双轴取向吹塑、双向拉伸吹塑或双定向拉伸吹塑等。这种方法是将挤出或注射成型加工的型坯，或用共挤、共注加工的复合材料型坯，经调温处理，使型坯达到可变形的适当温度后利用固定型坯的空心芯棒或夹具向下移动，在吹塑时先纵向拉伸型坯，与此同时或稍后即从芯棒内孔通入压缩空气，吹胀型坯成型即产生径向拉伸，因此制品是在双向拉伸作用下成型的高强度中空制品。但挤出拉伸成型时，因型坯为通孔的管坯，所以成型时应先预吹塑成型，制成封底的型坯才可在吹拉模内进行纵向和径向拉伸。

拉伸吹塑工艺可分为热坯法（又称一步法）和冷坯法（又称两步法），前者是将刚成型的热坯立即调节温度后进行拉吹加工。后者是成型后的型坯作为半成品储存，待加工时再进行调温处理及拉吹成型，也就是说，这种工艺将型坯及吹塑两道工序分开来进行，则适用于大批量生产，此法产量高，生产成本低，产品质量好，但设备投资大。一步法设备投资少，制品表面缺陷少，耗能也少，但制品壁较厚，操作技术要求高。

挤出拉伸吹塑常用于加工PVC等热敏性塑料、注射拉伸吹塑常用于热塑性聚酯等塑料。

拉伸吹塑制品具有刚性好、耐冲击，透明性好、阻隔性及耐化学药品性好，强度高，表面光洁，壁薄、节省材料、耐低温性好等优点，但必须严格控制拉伸温度、拉伸比、吹胀比等工艺参数。拉伸吹塑工艺目前常用于制作PET、PC、PVC、PEN、PP等塑料制品。其中，PET制品应用最广，又称为聚酯瓶，可用作热灌装容器，可多次重复使用，容量在0.2～20L内，形状有圆形、椭圆形、方扁形、小瓶口和广瓶口等多种。

（4）多层吹塑成型 为了提高容器的阻隔及阻湿性，阻止香味渗透，提高耐热性，适应热灌装和高温消毒以及容器物理力学性能的要求，常采用多层复合材料吹塑制品。多层复合材料制品可采用共挤或共注法先制成多层复合材料的型坯，然后再吹塑成中空容器。层数可从两层到六七层之多。多层复合材料可分为三个组成部分，外表面层为基层，选料应具有优良的力学性能、表面性能、耐热性、透明性、表面装饰性等性能；芯层为功能层，选料应具有阻隔、阻湿、保香等功能，以及耐热、改善表面质量等综合性能，当不同树脂层间相容性或热粘合性差时，则两层之间需设粘合层。制品层数、各层的颜色及材料根据容器的用途选择。例如：装食用油、番茄酱、调味汁、果汁、汤料、色拉酱等的容器，可采用PP/粘合剂/PET/粘合剂/回收料/PP组成的六层结构的吹瓶，通常其内外基层料可选PP、PE、PVC、PETG、PC或高性能薄料与回收料作其里衬组合的复合料，基层料厚通常占总厚度的60%～80%；芯层料常用EVOH、PVDC、PA、PET、PAN、PETG等，厚度占总厚的10%左右，粘合层常用马来酸酐、丙烯酸酯、EAA、EMAC、EEA等。

（5）薄膜吹塑成型 吹塑成型除了可加工中空容器外还可加工薄膜、板制品、管制品及中空托盘等。薄膜吹塑是用挤出法先将塑料挤成管坯，后向坯内吹入空气使其连续膨胀到一定尺寸，即可制成连续的管状膜，冷却后折叠卷绕成双层平膜，也可用共挤法加工多层膜、彩虹膜等制品。

（6）管材吹塑成型 吹塑成型广泛用于吹塑聚烯烃类的热塑性弹性体波纹套管，聚酯类热塑性弹性体进气管（TPE），汽车用的油、气、水导管，驱动杆的套管等。这类制品要求有柔软性和弹性，可弯曲，并有一定的强度、耐油、耐水、耐酸等性能，而且它们常是有三个坐标方向弯曲的肠状管，并且同一根管上不同部位材料的软硬程度也不同，因此用普通的方法时，成型加工工艺很复杂。近年来，人们开发了三维吹塑专利技术及专用设备，至今已获得广泛的应用。设备有型坯挤出机，在机头下方设置倾斜（45°）可沿x和y方向移动的工作台，加工成三维立体型腔的吹塑模可安装在工作台上，并随其做坐标移动。工作时可用一台或两台以上的挤出装置，各自按顺序指令挤出不同材质的配料，由于模具可按指令做坐标移动，从而使型坯准确地铺设于规定的立体型腔段中，当完成铺设一段后，紧接铺设第二段，直至铺满全部型腔，立即合模吹塑，即制得不同材质熔接为一体的三维弯管。这种工艺不仅大大地改进了三维弯管的加工方法，基本上无废料（或少废料），可加工多向拐弯的复杂管件，而且可按不同部位，选用不同性能的材料。例如，管件接口部位用硬质料，中间部位用柔韧料，使管件具有多功能性，也可按使用要求制成组件，各组件可组装成各种形式的管线。

（7）低发泡吹塑成型 吹塑成型的发泡制品通常为低发泡和微发泡结构，一般看不到明显的泡沫体，其成型过程基本与普通塑料相似。该工艺可分为注射吹塑及挤出吹塑两种形式，主要用于吹塑聚苯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料。

吹塑用的原料有可发性粒料及由树脂、助剂和发泡剂组成的配方料两种。可发性粒料是一种含有发泡剂并经预发泡的颗粒料，可直接用于加工。配方料常为原料在塑化过程中加入发泡剂进行发泡加工的物料。可发性粒料常用于注射成型，配方料常用于挤出成型。

泡沫塑料吹塑加工的主要步骤为：先用挤出或注射法加工型坯，注射型坯一般还未发泡或少量发泡，挤出型坯一般均已发泡；然后将型坯放入吹塑模具中加热软化发泡；接着进行吹塑冷却定型后脱模取出制品。注射的型坯可以储存待用，挤出型坯一般直接用于吹塑加工。

用泡沫塑料吹塑的制品有箱体，瓶、玩具、汽车仪表板、车门内衬、管道、膜管（片）等。泡沫体的结构，常为表层未发泡或少发泡料，内层为低发泡体组成的结构泡沫体，也可制成内外层不同品级或不同材质组成的复合低发泡制品。泡沫塑料吹塑制品的优点是节省材料，具有较好的刚性、绝热性、缓冲性、柔软性，手感好，外观呈珠光色彩，成型冷却时间比普通吹塑短。但是吹塑过程中泡孔会发生变长、变扁的变形，泡孔分布不均匀，泡孔易被拉破而降低制品的强度，所以不宜制作薄壁制品。型坯加工及吹塑加工时控制工艺条件较严，故该工艺尚未广泛应用。

（8）双壁吹塑成型 常规吹塑制品的壁部都为单层结构，但随着塑料品种和成型技术的发展，现在的箱包制品、平板制品，壳体及盒盖等制品都用双壁吹塑技术制成双壁结构，甚至箱包上的手把，铰链连接、搭扣锁等也可与制品一起吹塑成型。这类制品皆为薄壁中空截面（或填充泡沫塑料）的全封闭双壁结构，并需选用适当的材料和合理的结构设计。成型工艺及模具按制品而定，图3-2所示为双壁深拉制品的吹塑模塑工艺过程示意图。