中空吹塑加工机的拓展及其工艺开发

2016-03-05

1 多层共挤出中空塑料成型机

多层吹塑高阻隔性中空制品在中空制品领域内占的比例越来越大，其工艺是通过复合模头把几种不同的原料挤出吹制成型中空制品，达到容器对CO2、O2、或汽油等的阻隔性能。

多层共挤出中空塑料成型机的研究主要有以下三点：(1)研究一定范围的共挤出机头（模头），以满足不同材料、不同层数、机头直径等要求；(2)研究组合包装系统，它能根据不同的原料特制出可能答应的组合数的机头；(3)研究基础机械程序，它可用不同数目的模塑工位和包括生产速度和制品设计的平台尺寸。

模头是多层共挤出中空塑料成型机的心脏和大脑，有多级层叠式、叠加式等。模头的性能应能达到：控制每一层达到最佳状态和完满的圆周及侧向材料分布，能不受材料分布的影响而加工变化广泛的塑料原料和不同的挤出量。螺旋芯棒组合系统，具有高度适应性，多段结构可达七层，满足了特殊制品的需要，加工条件最优，是多层共挤出机头优先采用的系统。多层共挤出机头的流变设计是设计中的关键，要能达到机头不依靠于生产率和原料分布有关的原料粘度，在低挤出量下具有良好的自清洁功能和高挤出量下的最小剪切热，每一层中具有良好的圆周分布，层组合原料分布均匀，能加工范围较宽的塑料原料、不同挤出量以及不同挤出量比。大型多层共挤出中空塑料成型机采用储料式机头，该结构是主机头在各层机头的上方，配制着同心的环形活塞，把机头与储料腔作成一体，使在低压下能实现型坯的高速挤出。

挤出机的适应性及组合是保证多层共挤出中空塑料制品质量的条件。研制者首先必须对所研制多层共挤出中空塑料成型机加工的对象（包括制品，制品各层材料的特性及各层材料之间的粘结性能，增粘剂的特性）作彻底的了解，然后设计适应所需塑化材料对象的挤出机，确定所需要配备挤出机的数目及型式。

挤出机应能适应不同流量、不同材料塑化，生产率应比标准的挤出机的生产率要高。螺杆和机筒的结构随着加工物料性质的不同而其结构不一样。每个挤出装置都应配制自动控制的定量加料斗，精确控制加料量。

产品开发重点：0.2L～1L的化妆品及家用卫生清洁剂2～3层共挤出中空塑料成型机；4～6层共挤出汽车油箱中空塑料成型机；220L大型多层共挤出中空塑料成型机。

2 大型挤吹中空塑料成型机

缩短生产周期、进步生产效率是大型挤吹中空塑料成型机技术进步的重要内容。

进步塑化能力是进步生产效率的先决条件。研发高塑化性能和高输送能力的螺杆机筒。推广应用带强制喂料强制冷却的高产量塑化挤出“IKV”结构。

缩短吹塑冷却成型时间。进步吹气压力，使用低温干燥高压空气吹塑，是缩短吹塑冷却成型时间及进步制品质量的关键。

进步储料式机头的性能。研发高性能双层心形包络的流道的储料式机头。先进先出，快捷换色换料，清理方便，是高性能储料式机头的重要特性，积极的做法是采用先进的CAD手段加上优质的钢材和精密的加工设备及先进CAE加工方法。

插销式无拉杆合模机构是近年来发展起来的一种合模结构，具有锁模力大且分布均匀、装卸模具轻易、容模量大、节能等特点，导向运动副采用摩擦系数小、运动平稳、运行精度高的滚珠直线导轨，快速移模由伺服电机通过滚珠丝杠来实现，高压锁模是一模板上的插销插进另一模板上的锁紧套后，分布在一模板左右两侧的两对以上的锁模油缸拉紧另一模板实现高压锁模，反之，则为高压开模。

液压同步驱动无拉杆合模机构。它是采用互相对称的两套液压驱动机构同步分别驱动各自的模板，由于模板中心受驱动油缸的作用力，所以能降低模板的重量，减小锁紧变形量，装卸模具更轻易、容模量更大、更适合机械手的操纵，性能上比插销式无拉杆合模机构更具有优越性，值得推广应用。

研发及推广应用径向壁厚分布系统（PWDS），它与轴向壁厚分布系统（AWDS）两者互相联合作用，可获得最佳的型坯及更为理想的制品壁厚分布。

3 单层小型挤吹中空塑料成型机

单层小型挤吹中空塑料成型机的技术进步重点是向高效率、高生产率、多工位、多功能方向发展。

4 “一步法”注拉吹中空塑料成型机

“一步法”注拉吹中空塑料成型机研究开发包括主机和模具两个方面。注拉吹中空塑料成型机是主机和模具两者结合的设备，从主机与模具两者对整机的重要性来说，主机只占整机的40％，而模具要占整机的60％。模具是“一步法”注拉吹中空塑料成型机的研制重点。注射型坯的模具是模具中的研制重点。

转盘运转高速及定位稳定性，是主机的研究重点。

推广应用齿轮齿条同步吹塑合模机构，进步合模机构对中性能的重复精度及生产效率。

5 拉吹中空塑料成型机

进步成型速度是拉吹中空塑料成型机努力追求的主要目标，关键是：优化加热系统以减少加热时间，进步瓶坯的运转输送速度，进步瓶坯快速稳定定位的性能，缩短模具开合和吹塑压紧头升降时间，增加成型腔数。

开发能检测瓶坯的同心度、内径等精度质量的检测系统。

开发将瓶坯的加热拉伸吹塑成型、原料的灌装、贴标、包装等多道工序集于一次完成的联机作业拉吹中空生产线。该生产线的特点是：液体原料的灌充不需要对瓶进行再清洗，灌充可在封闭无污染的环境中进行，例如，采用净化压缩空气吹塑成型输液瓶后，立即注进药液，再由传送机构输送到包装工位进行包装。

6 多层共注射瓶坯设备

多层复合瓶是发展的方向，发展多层共注射瓶坯设备是条件。多层共注射瓶的吹塑成型与单层PET瓶的吹塑成型基本差未几，可用单层拉吹中空设备进行。多层共注射瓶是专为啤酒包装而开发的，有三层的，也有五层的。

7 注吹中空塑料成型机

注吹中空塑料成型机是不对注射型坯进行拉伸只对型坯进行吹塑成形的在同一台设备上“一步法”完成从原料到成形塑料瓶的生产，自动化程度高，特别适于成型大批量外形复杂的螺纹瓶口的小型中空容器。注吹中空塑料成型机是把注塑机同中空成型机的吹塑模结合成一体的设备。注射吹塑材料广泛、成形的瓶口螺纹精度高密封性好、制品无接缝强度高、无边角料节约本钱等优点，特别在医药药品包装瓶行业有了长足的应用。

注吹中空塑料成型机的发展方向是缩短成型周期，进步单机单模生产率，减少换模停机时间，进步吹塑速度，优化传热系统，以进步产量。

8 三维（3D）挤吹中空塑料成型机

三维（3D）挤吹中空塑料成型机是适应成型形态复杂的中空产业零部件的需要而新发展的设备，是一种少废物或无飞边的中空成形，主要具有以下优点：

对合模力的要求较低，切除料边的工作量减少，不必对成型品的外表面重新修正。热敏性塑料成型过程中的降解几率明显减少。三维（3D）挤吹中空塑料成型工艺是，型坯被挤出后，被预吹涨并贴紧在一边模具壁上，挤出头或模具按成形编制的程序进行2轴或3轴的转动，当类似肠形的型坯布满模腔时，另一边模具闭合并包紧型坯，使之与后续的型坯分离，这时整个型坯被吹胀并贴紧在模腔的壁上成型。

开发三维（3D）挤吹中空塑料成型机的要点：了解用于3D导管的新型树脂及其发展趋势，应用领域的扩展；开发三维运行机构及其控制系统；开发适应新型树脂塑化的机构及机头；积极消化吸收国外先进技术，站在高出发点上开发三维（3D）挤吹中空塑料成型机。

9 注射中空塑料成型设备

注射中空塑料成型是无吹塑的特殊中空成形，在模具、控制系统、成型工艺、后处理等方面不同于普通注塑及挤吹的成型，成型制品的主要优点是：制品度高，外形及表面质量高，特别适合于成型一些外形复杂的产业中空制品。 注射中空塑料成型设备，在以下几方面进行开发：

模具滑动注射中空塑料成型，其原理是：首先将中空制品一分为二，两部分分别注射形成半成品，然后将两部分半成品和模具滑动至对合位置，二次合模，在制品的两部分结合缝再注射塑料熔体（二次注射），最后得到完整的中空制品。与吹塑中空制品相比，该法成型的中空制品具有表面精度高、尺寸精度高、壁厚均匀、设计自由度大。在制造外形复杂的中空制品时，模具滑动注射中空塑料成型法与超声波焊接相比的优点是：不需将半成品从模具中取出，因而可避免半成品在模具外冷却所引起制品外形精度下降的题目，避免焊接法产生局部应力引起熔接缝区强度下降题目。

半壳注射中空塑料成型，其原理是：首先用注射的方法生产两个半壳，然后将两个半壳焊接起来成为中空制品。半壳注射中空塑料成型的关键是制品的设计，要使半壳制品被取出模具冷却及焊接后，制品精度达到要求。汽车发动机的进气管，汽车油箱等，可用半壳注射中空塑科成型。

可熔型芯注射中空塑料成型，其原理是：利用低熔点的金属作为注射模具的型芯来生产内外表面外形复杂并且要求光洁以及内部尺寸要求精确的中空塑料制品。这种技术的关键是：塑料注射时，型芯不得熔化；作型芯的金属的熔体以及用来熔化型芯的介质不会腐蚀塑料；在熔化型芯的温度下，制件不会发生变形。可熔型芯注射中空塑料成型在汽车发动机的全塑多头集成进气管领域内已得到广泛应用，新的用途有：汽车水泵，离心热水泵，航天器油泵，水泵推进轮等。

10 电动中空塑料成型机

电动中空塑料成型机是需积极开发的产品。电动中空塑料成型机有两类：驱动机构以电动为主、液压或气动驱动为副；全电动驱动(包括伺服电动驱动，变频电动驱动)。节能是中空塑料成型机拓展中的一个主题，走电动化是中空塑料成型机节能的主要道路。

全电动挤吹中空塑料成型机，关键处是用高效率电驱动取代液压驱动，用节能电驱动取代传统电驱动。全电动挤吹中空塑料成机不但节能，而且能减少噪音引起的环境污染以及进步整体性能。

一步法“注拉吹”中空塑料成型机主要是成型饮料瓶、果浆瓶、输液瓶等，为进步其制品的自洁性，研制全电动驱动装置是很有必要。主要关键是实现转盘机构、瓶坯成型合模机构、拉吹同步合模机构、注射塑化机构等实现全电动驱动。

全电动拉吹中空塑料成型机的主要优点是：精确定位，速度快，无震动，自洁性高，效率高。实现全电动“一步法”拉吹中空塑料成型机，主要是合模机构的驱动为电驱动，例如用伺服马达传动滚珠丝杠驱动肘杆合模机构。

11 滚塑中空成型机

对用其他成型方法难以成型的中空异型的复杂制品用滚塑中空成型具有明显的上风，特别在化工行业大有发展远景。所有的热塑性粉状塑料都可以滚塑成型，并扩展到交联和热固性塑料领域。

滚塑中空成型机总体技术上向自动化，高速化方向发展。在加热方式上由热风循环法及明火加热法向油套加热法、熔盐加热及红外线加热法等自动控制加热系统方向发展。

多层滚塑中空成型的开发。多滚塑燃料油箱与多层共挤出燃料油箱在本钱和性能方面具有竞争能力。

12 中空制品后处理设备及工艺的开发

中空制品后处理设备及工艺的开发，直接关系到主机的推广应用。中空制品有其特殊性，例如有的中空制品对阻隔性、阻透性、耐化学性等有特殊要求，除采用共挤出多层中空制品能达到其特殊要求外，也可以对某些单层中空制品采用特殊的后处理工艺达到其性能的特殊要求，有些单层中空制品的本钱低，更能适应市场。中空制品后处理设备及工艺，主要是对制品的表面涂层的处理方法，主要有物理法和化学法。进步单层PET瓶的阻隔性，只有通过对制品的后处理来进步其阻隔性，例如，对单层PET瓶采用等离子增强化学蒸气沉淀技术（简称ACTIS）技术，在瓶内涂以0.1um高度氢化无定型碳，对氧的阻隔性进步了30倍，对CO2的阻隔性进步了7倍，包装的啤酒味道与玻璃包装的味道没有差别。

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