吹塑加工塑料挤出吹塑的机理问题

吹塑加工是一种重要且发展很快的塑料成型方法，主要用于成型包装容器，还打入了10多年前认为不大可能的工业制件市场，例如，汽车配件(仪表板等)、家电配件、建筑用件与医用配件。

吹塑加工的设备价格较低(约为注塑的1P3～1P2)、能耗低(注塑中，模具型腔内的压力为15～140MPa；而吹塑时型坯的吹胀压力一般低于1MPa)、适应性强(可成型结构复杂、双壁的制作)，它弥补了注塑的不足，成型的工业制件具有高度的整体性，综合性能好，附加值高，成本较低。

挤出吹塑制品的各种性能与尺寸均与塑料在吹塑过程的各个阶段中所经历的热机械历程紧密相关，这些阶段包括型坯成型、型坯吹胀与制品冷却。因此，很有必要对这三个阶段的机理问题进行研究。吹塑的机理与挤出和注塑的不同，例如其中的型坯吹胀阶段要经受大变形，且涉及几何非线性、材料非线性与接触非线性等。本文采用不同的方法对塑料挤出吹塑三阶段的机理进行研究。

1型坯膨胀的神经网络预测

型坯成型阶段主要受离模膨胀与垂伸这两种现象的影响。膨胀是因机头内聚合物熔体的非线性粘弹性形变所致，会使型坯的直径与壁厚变大，并相应减小其长度；垂伸的作用效果则与膨胀的相反。这两种相反现象的综合效应决定了型坯吹胀前的尺寸与形状。

预示型坯吹胀前的尺寸，有利于以最少的原料消耗取得所要求的制品性能。近期，国外学者多采用数值方法(如有限元法)对挤出吹塑中的型坯膨胀进行模拟。本文采用人工神经网络方法来预测型坯的膨胀。神经网络特别适用于需要同时考虑许多因素和条件的、不精确的以及模糊的信息处理问题。作者认为，采用神经网络来研究挤出吹塑中的型坯膨胀至少有这些优点：(1)不需或最少的简化假设；(2)不需采用本构方程；(3)可在线预测；(4)较快的响应。

实验装置主要由塑料挤出机、型坯机头与视频图象捕获系统三部分构成。挤出机的螺杆直径为25mm，机头模口的直径与间隙分别为15mm与2mm，图象捕获系统主要包括彩色摄象机、计算机和视频图象捕获卡。采用的塑料为HDPE(高密度聚乙烯)，牌号HHMTR2144，美国PhillipsPetroleumSingaporeChemicals生产，其熔体指数(190/2.16)为0.18g/10min。