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我国PET瓶坯注塑设备的现状及发展方向(2) |
2009-05-06 |
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PET瓶坯注塑机的注射塑化机构处于不断发展过程中,向高速高效方向科技进步。在PET瓶坯注塑机的起步阶段，主要研究注射塑化如何减少在塑化注射过程的乙醛的产生，提高透明度。PET瓶坯的群腔模具的应用，降低PET瓶坯的制造成本，着重于高速高效的研发,高速高效是指高质量高速度成型,而不是指高的注射速度,PET的本身特性不容许高的注射速度，PET射出成型时若料温太高、螺杆剪切力太大或转速太快时均容易产生乙醛而导致酸化，通常成型后的PET瓶乙醛含量必须小于3ppm。对PET瓶坯的质量偏差提出了更高的要求，例如，质量在50克内的管坯最大负偏差为0.5克，质量在50克止70的管坯最大负偏差为1.5克、质量在70克止100的管坯最大负偏差为2.5克，所以精确计量也是研究开发的课题。高速注射塑化是PET瓶坯注塑机科技进步的重要特点。高速、高产化，可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。要实现高速注射塑化，从机构、结构、控制方面上进行开拓创新。普通的同轴一线式注射塑化机构由欲本身结构特点限制了生产率和质量的提高。要提高塑化能力只有两条途径，即提高塑化转速或加大螺杆直径；要提高PET的塑化质量基本上也有两条途径，即降低塑化温度或延长熔料在机筒中滞留时间。提高塑化转速，由于提高了剪切率会加速乙醛的产生率，不可采取，所以只能通过加大螺杆直径来提高塑化能力。降低塑化温度或延长熔料在机筒中滞留时间达到提高塑化质量，但同时降低了塑化能力。所以，要达到同时提高塑化能力和塑化质量，必须研发新的注射塑化机构，以满足高速高效的要求。根据注射塑化的特点，把注射和塑化的功能，从常规的一线式分为二线式，即把塑化与注射两种功能由常规的一个部件分为两个部件，塑化为螺杆独立运动，柱塞独立注射，注射与塑化两者之间互不干涉，塑化不占用成形周期，达到既提高塑化质量又提高塑化能力。通过加大塑化螺杆直径，达到提高塑化能力，同时，由于塑化独立于周期之外，可延长熔料在机筒中滞留时间，提高物料混炼塑化的均匀性；同时，由于塑化时间可适当延长，可提供实现低温塑化的足够时间，减少了因物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解的机率。 中华人民共和国图鉴社
塑化螺杆设计对PET的熔融、混炼均匀性与熔体温度有较大影响。PET瓶胚的注塑要采用低剪切、低压缩比（约2∶1）的螺杆，进料段应取得长些，过渡段与计量段则要取得短些。
高速注射塑化是PET瓶坯注塑机的重要特点。高速注射塑化并不是高速注射和高速塑化，而是把注射和塑化有机的结合起来，从机构、结构、控制方面上进行开拓创新，达到注射和塑化的总时间最小。国内多数单位的所谓PET瓶坯注塑机基本上只是把螺杆的长径比加大及在其它的螺杆参数方面作一些改动，根本达不到高速的性能要求。[3]加拿大HUSKY公司在2006上海国际橡塑展上展出的注射PET瓶坯的PET瓶坯专用注塑机，结合该公司的国际领先的热流道模具，成形一模96个瓶坯，周期不到7.5秒，合格率基本上达到100%。整机结构高速的主要的特点是塑化效率高，塑化注射机构把塑化与注射两种功能由常规的一个部件分为两个部件，塑化为螺杆独立运动，柱塞独立注射，螺杆塑化完成，熔料流道打开，将熔融料注入柱塞储料腔，计量到，融料流道关闭，然后，柱塞注料入模腔，这样，塑化不占用成形周期，提高了生产率。值得一提的是螺杆注料动作，该机在将熔融料注射动作是螺杆的注射不是单纯直线向前运动而是旋转的向前运动，旋转的方向同塑化旋转方向。作者认为，为适应PET的塑化，减少在加料过程中空气的进入，使加料过程中固体料填满螺槽，在将熔融料挤入至注射腔过程中，塑化螺杆旋转挤出，有利于排出进入机筒中固体料中的空气，同时，减少了塑化时间，缩短了生产周期。为减小熔融料的轴向温差，提高瓶坯质量，采用大直径螺杆塑化，缩短塑化行程，塑化行程在1D左右。这种设计思路值的我们参考。 tujian.org
多层复合瓶是发展的方向,发展多层瓶坯设备是前提。我们在这方面基本上还是空白，国际上发展很快。Kortec公司在2003年NPE展览会上展示了一种144腔的“Ultra”共注射模具，和加拿大Husky公司的注塑机相配合，生产碳酸饮料瓶用的多层型坯，产量为35000支/h，走在世界前列，值的我们学习研究。多层共注射瓶的吹塑成型与单层PET瓶的吹塑成型基本差不多，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。国内珠海中富引进设备生产三层PET啤酒瓶。每年，我国的啤酒产量2400万吨/年，需要啤酒瓶约44亿只/年，这是一个很大的市场，所以，对多层共注射瓶坯设备应加紧研制。制约单层瓶坯的生产效率的主要因素是模具，我国瓶坯模具的研究开发及制造大大落后于国际水平，热流道技术及运用过不了关，先进的瓶坯模具都为进口设备。国际上，单层瓶坯的注塑模具的模腔数在四年前已达到了144腔，美国芝加哥举行的NPE2006瑞士的耐驰特公司(Netstal-MaschinenAG)在展会上推出了一台192腔预成型机，已向位于美国宾夕法尼亚州Reading的BerkshireBottlingWorks公司售出一台192腔预成型机。加拿大的赫斯基公司(HuskyInjectionMoldingSystemsLtd.)也展示一款专为锁模力约650吨的HuskyHyPET注塑机而设计的216腔预成型模具，应用于美国的AmcorPETPackaging公司。而我们还只能达到48腔,其技术及质量水平远远底于国际先进水平,进不了国内知名PET瓶坯生产公司。群腔瓶坯模具是PET瓶成型设备的主功方向。 copyright 中华人民共和国图鉴社
我国许多模具研发单位在PET瓶坯模具研发方面也做出了大量成绩，有一定数量的PET瓶坯模具已出口，也有一些已取代了进口PET瓶坯模具。广州华研精密机械有限公司采用CAD/CAM电脑辅助设计/制造，潜心研制PET瓶坯系列模具，设计的热流道，吸收了国外的先进技术，采用免剪浇口设计，热流道喷咀单独控温。在目前还数国内首创。模具在全自动条件下生产，无需员工的频繁操作，以减少工人的劳动力。模具的关键零件（型芯，型腔，口模）采用德国镜面防锈钢并经热处理（HRC45），保证了模具的使用寿命与瓶质量（正常使用150万次免维修，最大最小壁厚差小于0.1mm）。浙江黄岩裕盛聚酯模具厂制造有一出十二腔、一出十六腔、一出四十八腔PET瓶坯注塑模系列，优质吹瓶模等产品，吸收德国、日本、加拿大等国的先进技术，经过多年的精心研究，研制成功新一代YS2一出十六腔瓶坯等注塑模系列，能用国产注塑机生产出进口品质的PET瓶坯。高速成型周期是PET瓶坯性能的综合体现。总的说，成型周期越来越短，生产率越来越高。发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个成行过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量，各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司己采用网上远程监测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定，提高产品的精度和提升生产效率都极为有利。Netstal公司的PET-Line机型在NPE2006展厅引起了轰动，这种机器的锁模力约为600吨的192腔预成型机，每小时可铸造9万多个瓶坯，该机的预成型件循环时间仅为7.4秒。加拿大HUSKY公司在2006上海国际橡塑展上展出的注射PET瓶坯的Hy400瓶坯专用注塑机，结合该公司的国际领先的热流道模具，成形一模96个瓶坯，周期不到7.5秒，合格率基本上达到100%。整机结构高速的主要的特点是塑化效率高，塑化注射机构把塑化与注射两种功能由常规的一个部件分为两个部件，塑化为螺杆独立运动，柱塞独立注射，螺杆塑化完成，熔料流道打开，将熔融料注入柱塞储料腔，计量到，融料流道关闭，然后，柱塞注料入模腔，这样，塑化不占用成形周期，提高了生产率。值得一提的是螺杆注料动作，该机在将熔融料注射动作是螺杆的注射不是单纯直线向前运动而是旋转的向前运动，旋转的方向同塑化旋转方向。作者认为，为适应PET的塑化，减少在加料过程中空气的进入，使加料过程中固体料填满螺槽，在将熔融料挤入至注射腔过程中，塑化螺杆旋转挤出，有利于排出进入机筒中固体料中的空气，同时，减少了塑化时间，缩短了生产周期。为减小熔融料的轴向温差，提高瓶坯质量，采用大直径螺杆塑化，缩短塑化行程，塑化行程在1D左右。 tujian.org
本文对我国PET瓶坯成型设备的现状和发展方向作了论述，充分说明了我国PET瓶塑料成型设备大有发展前景，同时，我们应当看到PET瓶塑料成型设备与工业发达国家的差距较大。国际上典型的PET瓶坯注塑机生产设备为加拿大的HUSKEYPET注塑机，是国际上公认的领头羊，所以，我们应当认真研究其性能特点、机构特点、性能特点，开发出更具有性能优势的PET瓶坯注塑机。在市场国际化的今天，国产的PET瓶塑料成型设备，如果在性能上没有技术优势，那研制出来的设备只能当展品，不能当商品。
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