用英語描述牛奶生產的過程

2021-03-07 04:36:26 字數 5656 閱讀 9554

1樓:小事俺做主

吹塑,這裡主要指中空吹塑 ( 又稱吹塑模塑 ) 是藉助於氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空製品的方法,是第三種最  常用的塑料加工方法,同時也是發展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模 ( 凹模 ) ,與注塑成型相比,裝置造價較低,適  應性較強,可成型效能好 ( 如低應力 ) 、可成型具有複雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的製品。吹塑成型起源於 19 世紀 30 年代。

直到 1979  年以後,吹塑成型才進入廣泛應用的階段。這一階段,吹塑級的塑料包括:聚烯烴、工程塑料與彈性體;吹塑製品的應用涉及到汽車、辦  公裝置、家用電器、醫療等方面;每小時可生產 6 萬個瓶子也能製造大型吹塑件 ( 件重達 180kg) ,多層吹塑技術得到了較大的發展;  吹塑裝置已採用微機、固態電子的閉環控制系統,計算機 cae/cam 技術也日益成熟;且吹塑機械更專業化、更具特色。

  1 吹塑成型方法  1.1 成型方法  不同吹塑方法,由於原料、加工要求、產量及其成本的差異,在加工不同產品中具有不同的優勢。詳細的吹塑成型過程可參考文獻。

  這裡從巨集觀角度介紹吹塑的特點。中空製品的吹塑包括三個主要方法:擠出吹塑:

主要用於未被支撐的型坯加工;注射吹塑:主要用於由  金屬型芯支撐的型坯加工;拉伸吹塑:包括擠出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑兩種方法,可加工雙軸取向的製品,極大地降低生產成  本和改進製品效能。

此外,還有多層吹塑、壓制吹塑、蘸塗吹塑、發泡吹塑、三維吹塑等。但吹塑製品的 75 %用擠出吹塑成型, 24 %  用注射吹塑成型, 1 %用其它吹塑成型;在所有的吹塑產品中, 75 %屬於雙向拉伸產品。擠出吹塑的優點是生產效率高,裝置成本低,  模具和機械的選擇範圍廣,缺點是廢品率較高,廢料的**、利用差,製品的厚度控制、原料的分散性受限制,成型後必須進行修邊操  作。

注射吹塑的優點是加工過程中沒有廢料產生,能很好地控制製品的壁厚和物料的分散,細頸產品成型精度高,產品表面光潔,能經濟  地進行小批量生產。缺點是成型裝置成本高,而且在一定程度上僅適合於小的吹塑製品。  中空吹塑的工藝條件,要求吹脹模具中型坯的壓縮空氣必須乾淨。

注射吹塑空氣壓力為 0.55 ~ 1mpa ;擠出吹塑壓力為 0.2l ~  0.

62mpa ,而拉伸吹塑壓力經常需要高達 4mpa 。在塑料凝固中,低壓使製品產生的內應力低,應力分散較均勻,且低應力可改進製品的  拉伸、衝擊、彎曲等效能。 1.

2 製品種類吹塑製品有容器、工業製件兩類。其中容器包括:包裝容器,大容積儲桶 / 儲罐,以及可摺疊  容器。

但隨著吹塑工藝的成熟,工業製件的吹塑製品越來越多,應用範圍也日益廣泛。目前,容器約佔 80 %的市場份額,每年增長 4 %  左右;而工業及結構用製品佔總量的 20 %,每年增長速度為 12 %。容器消耗量的增長在於可旋扭塑料容器的應用範圍不斷擴大,工業  用製品的消耗量增長主要是由新型加工技術的改進所致,如多層型坯擠出、雙軸擠出、非軸對稱吹塑等。

表 2 列出了部分吹塑製品的應用  及其效能要求。  1.3 吹塑成型進展  (1) 原材料聚合物在成型過程中,首先通過口模時受高剪下力作用,然後物料呈現擠出膨脹及垂縮現象,在形成下垂的型坯時,其膨脹率  接近為零。

接著型坯被吹脹緊貼在模具上,這時呈現低的膨脹率。過度的口模膨脹會產生廢品。過度的垂縮導致製件的頂端到底部壁厚厚  度不均勻,嚴重的甚至不能成型。

因此,在選擇適合吹塑的聚合物時,必須弄清其剪下及膨脹的粘彈特性。 hdpe 由於熱穩定性好,又有  多種改性產品,因而成為吹塑成型中應用最廣泛的塑料。通過共聚和共混作用,對吹塑成型用原材料的研究在連續擠出吹塑級樹脂方面也  取得了一些進展,如 pa6 、 pp 和 pet 。

間歇式型坯吹塑成型,理論上適用於結構板材和大型製件的二次加工,要求使用工程塑料,如  阻燃型 abs 、增強 pvc 、改性 ppo 和 pc 等,而這類擠出型塑料的耐高溫效能一般較差,僅有少數樹脂可在常規裝置上吹塑成型大型制  件。在聚萘二甲酸乙二酯 (pen)/pet 共混料吹塑成型時,需將防氧滲透和防水氣滲透的樹脂如 ( 乙烯 / 乙酸乙烯醇 ) 共聚物 (evoh)  和 hdpe 與 pet 形成複合層,併產生錨聯層,以改善 pen/pet 料的滲透性和熱穩定性。目前正研究將 hdpe 與 pa6 採用多層吹塑成型,  生產燃油油箱。

  (2) 裝置與工藝技術進展  吹塑機械裝置已有很大的改進。較新的成果有:  ①採用改進型紅外加熱技術進行再吹塑成型;  ②非常高速的旋轉擠塑壓力,主要應用在牛奶瓶的生產上;  ③模具附設在梭式壓機上以補償噴流現象;  ④多層連續擠出吹塑成型防滲透性容器;  ⑤通過對取向結晶和熱結晶、預成型坯和模溫、吹氣壓力,以及型坯在模腔內停留時間的嚴格控制,進行連續性熱定形 pet 瓶的生  產。

  由於市場對複雜、曲折的輸送管材製件的需求,推動了偏軸擠出吹塑技術的開發,這種技術籠統稱為 3d 或 3 維吹塑成型。  理論上,該工序十分簡單,型坯擠出後,被區域性吹脹並貼在一邊模具上,接著擠出機頭或模具轉動,按已編的 2 軸或 3 軸程式轉  動。難點在於要求具有非常大的慣性量的大型吹塑機械在高速合模時誤差要低於 10 %。

多層吹塑成型工藝常用於加工防滲透性容器,其改進工藝是增設一個閥門系統,在連續擠出過程中可更換塑料原料,因而可交替生產出硬質和軟質製品。生產大型製件如燃油箱或汽車外  結構板材時,在冷卻過程中需降低模腔內壓力以調整加工迴圈週期。解決方法是先將熔料儲存在擠出螺桿前端的熔槽中,再在相當高速下  擠出型坯,以最大限度減少型坯壁厚的變化,從而確保消除垂縮和擠出膨脹現象。

  儲料缸式機頭改進,使之能擠出熱敏性塑料如 abs — r 、改性 ppd 和 pvc 。而且,重新設計的機頭,在生產中可快速裝拆以方便  清理塑料,同時,對塑料的流變特性分析及計算機流道分析可設計流線型流道,以便於熱敏性塑料的成型。  (3) 控制程式及吹塑模擬型坯的程式控制已有數十年的經驗。

  主要問題是型坯可拉坯變薄的最薄程度 ( 如瓶頸部位 ) ,增厚的型坯拉坯的最大程度 ( 如容器瓶體或邊角部位 ) ,以及設計一個  壁厚度變化部位,例如凹邊和瓶肩等。其工作重點應集中在所使用塑料的粘彈性特性上。對試管狀的預成型坯壁厚的**,也就是設計具  有防滲透作用的型坯最佳壁厚厚度的選擇依據。

這是由預成型坯的結晶程度,所使用塑料與溫度相關的應力一應變彈性特性,以及由注塑  加工形成的凍結應力程度和分佈等情況來決定的。 1980 年, ge 公司就為熱成型和吹塑成型開發了: pita 程式設計。

  型坯吹塑成型的控制軟體必須綜合考慮如下因素:不均勻的型坯壁厚;型坯截坯口和環繞型吹塑管材截口;在合模前預先吹脹型坯;  吹脹過程控制和截坯口開設的部位;以及結構件吹塑成型中對型坯邊緣的裁切定位等。目前,商業化的吹塑成型模擬軟體主要有原美國的  actech 公司的 c — pita 、比利時的 polyflow 等。

數值模擬的難度在於:大應變、非線性材料行為、接觸問題以及膨脹過程中一些物  理非穩定性,而這些複雜性將導致產生一系列需要迭代求解的非線性方程。其中,材料、吹塑成型機理的研究一直是研究的難點、熱點,  如拉伸吹塑被廣泛應用,但對該過程的模擬所需要的應力誘導結晶的數學描述,到目前為止尚無合適的方法。

而擠出吹塑的型坯,是聚合  物熔體流經環形模頭時形成的,環形管道的幾何形狀和材料的粘彈性質將直接影響型胚膨脹,現有的粘彈性知識還無法描述這個過程。  與相對成熟的注塑 cae 技術相比,吹塑成型軟體目前正處於發展的初期階段。  1.

4 吹塑成型的發展趨勢  吹塑將隨著市場對其製品的需求,在材料、機械、輔助裝置、控制系統、軟體等方面有如下發展趨勢。  (1) 原材料為滿足吹塑製品的功能、效能 ( 醫藥、食品包裝 ) 要求,吹塑級的原料將更加豐富,加工效能更好。如 pen 類材料,不僅強  度高、耐熱性好、氣體阻隔性強、透明、耐紫外線照射,可適用於吹制各種塑料瓶體,並且填充溫度高,對二氧化碳氣體、氧氣阻隔效能  優良,且耐化學藥品。

  (2) 製品包裝容器、工業製品將有較大增長,而且注射吹塑、多層吹塑會有快速的發展。  (3) 吹塑機械及裝置吹塑機械的精密高效化;輔助生產 ( 操作 ) 裝置的自動化。「精密高效」不僅指機械裝置在生產成型過程中具有較  高的速度和較高的壓力,而且要求所生產的產品在外觀尺寸波動和件重波動方面均能達到較高的穩定性,也就是說生產製品各個部位的尺  寸和外形幾何形狀精度高,變形及收縮小,製品的外觀及內在質量和生產效率等指標均要達到較高的水準。

輔助操作包括去飛邊、切割、  稱重、鑽孔、檢漏等,其過程自動化是發展的趨勢之一。  (4) 吹塑成型模擬吹塑機理的研究更加深入,吹塑模擬的數學模型的合理構建,數值演算法的快速、準確是模擬的關鍵,吹塑成型模擬將會  在製品質量**、控制中發揮越來越重要的作用。  2 影響吹塑製品質量的因素及常見缺陷的排除  2.

1 吹塑成型的影響因素  下面從吹塑成型過程分析各個階段的成型引數。吹塑成型過程可分為四個階段:  (1) 型坯形成階段聚合物在擠出機中的輸送、熔融、混煉、泵出成型為型坯的形成階段;在這一階段,影響壁厚分佈的主要工藝引數有:

  ①材料的分子量分佈、平均分子量;  ②吹塑機的溫度控制系統和螺桿轉速,其中溫度控制系統包括料斗溫度,料筒 1 區、 2 區、 3 區、 4 區溫度,法蘭溫度,以及儲  料模頭 1 區、 2 區、 3 區、 4 區溫度。  (2) 型坯下料階段型坯從模脣與模芯的間隙中擠出為下料階段。此時,型坯離模膨脹和型坯垂伸這兩種現象影響型坯成型。

影響壁厚分佈  的主要工藝引數是吹塑機的模頭直徑和壁厚控制系統,其中控制系統包括軸向壁厚控制系統和周向壁厚控制系統,以調整模脣與模芯的間  隙。  (3) 型坯預吹階段為避免型坯內表面的接觸、粘附,改善製品壁厚的均勻性,要對型坯進行預吹脹。在型坯預吹階段,從型坯下方往型坯  內噴氣,以護持型坯,減小其垂伸。

在這一階段,影響壁厚分佈的主要工藝引數有:預吹壓力、預吹時間。  (4) 型坯高壓吹階段高壓吹脹型坯,使之貼緊模具型腔,實現產品塑性成型階段。

該階段,影響產品成型的是型坯受高壓吹脹變形、型坯  與模腔接觸變形。而影響壁厚分佈的主要工藝引數有:材料的收縮率;吹氣壓力、時間;模具材料、結構、模具排氣系統以及模具冷卻系  統,如冷卻水道分佈、冷卻水進水溫度等。

儘管影響吹塑製品質量的因素較多,但當生產條件、製品要求確定後,調整吹塑工藝引數能有  效改善製品質量。優化的工藝引數可以提高生產效率,降低原材料消耗,優化產品的綜合效能。  2.

2 吹塑成型工藝條件的設定  工藝條件調整的目的是,在滿足產品最小壁厚要求的基礎上,產品壁厚儘可能均勻,產品件重儘可能小 ( 減少材料消耗 ) 。工藝參  數設定的合理方法是,將經驗與數值分析技術結合。基本過程為,  ①利用已建立的計算機模型,模擬吹塑模具、下料型坯、夾料板等狀態;  ②輸入各階段對型坯壁厚分佈影響的引數;  ③對得到的模擬結果進行分析,通過計算機模擬顯示哪些部位壁厚達不到要求,而哪些部位壁厚超厚;  ④利用人工經驗,調整輸入的引數,重複①~③的過程,保證產品各部位在達到最小壁厚的前提下,儘可能減小產品各部位壁厚。

  ⑤對多個工藝方案的結果分析、比較,最終確定優化的工藝引數。拉伸吹塑又稱雙軸取向吹塑,是在聚合物的高彈狀態下通過機械方  法軸向拉伸型坯、用壓縮空氣徑向吹脹 ( 拉伸 ) 型坯以成型包裝容器的方法。拉伸吹塑有一步法、二步法。

  2.3 吹塑成型常見的製品缺陷及其改進這裡給出擠出吹塑成型、注射吹塑成型、拉伸吹塑成型常見的問題、產生的原因及解決辦法。  (1) 擠出吹塑擠出吹塑是擠出成型最主要的成型方法。

有連續擠出和不連續擠出兩種方法。表 5 給出擠出吹塑常見製品缺陷及改進方法。  (2) 注射吹塑注射吹塑是先用注射法制成有底型坯,再將它吹移至吹塑模具中成型中空製品。

注射吹塑可對製品進行精確的控制,能生產  無刮痕、精度高、表面光滑的製品,無需二次加工;其中製品的件重可控制在± 0 . 1g ,螺紋的精度可為± 100 μ m 。注射吹塑常見制  品缺陷及改進方法見表 6 。  (3) 拉伸吹塑  3 結語  吹塑成型技術是隨著塑料工業、機械製造等多種技術的進步而不斷髮展的,在吹塑產品的設計、生產過程中,不斷融人現代設計思  想、設計工具,工程技術人員應充分利用先進的設計理念,結合人工經驗,使製品設計、製造各個環節的效率提高,從而提高吹塑製品的  質量及市場競爭能力。

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