【摘 要】
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聚对苯二甲酸乙二醇(PET)瓶性能优良,价格合理,在饮料包装中得到广泛的应用,人们对其预制件——瓶坯的成型周期的关注度越来越高。瓶坯的冷却时间占其成型周期的70%以上,缩短冷却时间是提高瓶坯的生产效率的重要途径。通过对瓶坯的成型过程进行分析,增加瓶坯的导热面积可以提高瓶坯的冷却效率。本文提出并研究异形结构的PET瓶坯,并以常规倒锥形瓶坯为基础瓶坯设计异形结构瓶坯。在保证成型瓶性能满足使用要求的条件
【基金项目】
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《二步法吹塑用瓶坯与瓶功能性结构构型基础研究及模具制造》的相关校企合作科研项目
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聚对苯二甲酸乙二醇(PET)瓶性能优良,价格合理,在饮料包装中得到广泛的应用,人们对其预制件——瓶坯的成型周期的关注度越来越高。瓶坯的冷却时间占其成型周期的70%以上,缩短冷却时间是提高瓶坯的生产效率的重要途径。通过对瓶坯的成型过程进行分析,增加瓶坯的导热面积可以提高瓶坯的冷却效率。本文提出并研究异形结构的PET瓶坯,并以常规倒锥形瓶坯为基础瓶坯设计异形结构瓶坯。在保证成型瓶性能满足使用要求的条件下,通过增加瓶坯在保压冷却过程中的导热面积,可有效提高瓶坯的冷却效率。在保证瓶坯体积不变和拉伸比在合理范围的条件下,给出了两种异形结构瓶坯的设计方案。利用Moldflow软件对异形结构瓶坯和常规倒锥形瓶坯的成型过程进行了有限元分析,证明了异形结构瓶坯设计方案的合理性。在相同的工艺条件下,异形结构对瓶坯的体积收缩率以及翘曲变形影响不大,但能明显提高瓶坯的冷却效率。通过实验对异形结构瓶坯的可行性及仿真结果的正确性进行验证,重点考察瓶坯的顶出温度以及由异形结构瓶坯拉伸吹塑成型的瓶子性能。实验结果表明:折线形瓶坯和内圆外折形瓶坯的出模温度分别比其基础瓶坯的出模温度减少24.9%、19.1%;相同加热条件下,异形结构瓶坯的加热温度更高;由异形瓶坯吹塑成型的瓶子有肉眼可见的条纹,瓶子的其他性能略差于由基础瓶坯吹塑而成的瓶子,但仍然满足使用要求。以异形结构瓶坯的波峰夹角、波峰数量和坯身圆角为影响因素进行三水平三因素正交试验,以瓶坯顶出时的体积收缩率、轴向翘曲变形和达到顶出温度的时间为考察指标,发现波峰夹角和波峰数量是影响瓶坯达到顶出温度的时间的关键因素,并得到异形结构瓶坯的结构参数最优组合是波峰夹角为100°,波峰个数为18、圆角大小为1mm。最后,结合异形结构瓶坯的冷却性能及其成型瓶的性能,给出了异形结构瓶坯的优化建议,在保证良好的冷却效果的条件下有效减少异形结构瓶坯的厚度差。
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