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塑料中空容器成型技術的進步



  隨著中空吹塑成型技術(擠吹、注吹、注拉吹)的進步,特別是大型中空成型設備、多層共擠中空成型工藝及設備的發展,帶動了其它中空成型技術的最新發展,它們包括氣體輔助注射成型、半殼注射技術(shell technology)、旋轉成型、吸塑成型技術等。

  1、擠吹中空成型技術

  擠吹中空塑料成型機是中空容器成型的主要設備,世界上80%~90%的中空容器是采用擠吹成型的。在我國中空塑料成型機的發展歷程中,擠吹中空塑料成型機是發展最快和最完善的機種。近幾年來,擠吹成型工藝技術的最新發展主要體現在三維(3D)吹塑復雜中空容器和大型包裝容器上。

  (1) 三維(3D)吹塑成型工藝

  三維(3D)吹塑成型也稱為少廢料或者無飛邊的吹塑成型。近年來,市場對復雜、曲折的輸送管材制件的需求推動了這一技術的進步。3D吹塑成型工藝通常是使用6~8軸的機械手來運送型坯并將其放置在吹塑模具內進行吹脹。

  (2) 大型中空吹塑成型技術

  大型中空吹塑成型技術屬于擠吹工藝。目前,采用大型吹塑機成型的容器主要是IBC桶(500~2000L)和200L雙L全塑桶。

  大型中空吹塑機一般包括擠出機、機頭、合模裝置、吹脹裝置、型坯壁厚控制系統、制品取出裝置、液壓站和強弱電控制系統。一般的外輔設備包括混送料系統和余料粉碎回收系統等。按其擠出型坯的方式,大型中空機可分為儲料式和連續擠出式,而按型坯的結構又可分為單層或多層。目前,國內的200L雙L全塑桶絕大多數都采用單層儲料式中空機吹制,下面就以該類大型吹塑機為例,從其最為重要的幾個系統組成來介紹一下大型吹塑成型機的技術進展。

  擠出機

  大型中空機所加工的原料一般是HMWPE,所配置的擠出機若采用常規設計,則其塑化效率明顯不足。例如,使用國產的f150/25擠出機來加工HMWPE粉料,其塑化能力僅為250kg/h。因此,大型中空機應采用帶強迫喂料結構和強制冷卻段結構的單螺桿擠出機,即具有IKV結構的擠出機。這種擠出機在相同長徑比條件下,其塑化量較常規設計可提高50%以上,且擠出量穩定,再加之合理的屏障段和混煉段設計,還能獲得很高的塑化質量。

  儲料式機頭

  儲料式機頭的流道主要有3種形式,即單層心形包絡流道、雙層心形包絡流道和雙層螺旋流道。
  早期的中空機機頭較多采用單層心形包絡流道,這主要是因為當時對成型制品要求不高。而隨著用戶對容器質量要求不斷提高,尤其在大型容器方面,存在熔合縫強度不足的問題,于是又出現了雙層心形包絡流道和螺旋流道的設計。雙層心形包絡流道之所以使融合縫區的強度得以提高,是因為可使擠出的型坯被完整的熔料層所覆蓋,而不像單層心形包絡流道那樣會使型坯的圓周存在明顯的熔合縫區。雙層螺旋流道的優勢則是內外層分別由兩臺擠出機供料,并同時儲料。特別是由于制品的內層可以使用非著色料,使這種流道非常有競爭力。

      對儲料式中空機機頭而言,衡量其水平的一個重要方面就是其換料的速度。盡管使用者希望換料的速度越快越好,但實際上卻是很難實現的。即使是一個設計不錯的機頭,其換料時間也往往需要幾個小時。雖然近幾年出現了一種可提升流道的液壓裝置,通過它可實現外部清理,進而達到加速換料的目的,但該裝置同時帶來了機頭結構龐大、制造和裝配精度要求高以及實際清理時工人的勞動環境差等問題。因此,要想加快換料速度,首要任務是采用正確設計的流道,盡量減少滯留區域。

      模裝置

  近年來,大型中空機的合模裝置逐步趨向于采用兩板銷鎖式機構。該裝置的移模運動是由油缸或伺服電機通過滾珠絲杠來實現的。由于采用了滾柱直線導軌,使其具有剛性高、運動精度高及運動輕快的優點。這種兩板式合模裝置的合模力是由兩對或三對位置可調的銷鎖缸來實現的。為了方便模具安裝,這些銷鎖缸可以簡單地從模板上取下來,并通過沿軸向的調整來適應不同的模具厚度。與此相似的還有一種被稱為“胡氏機構”的鎖模裝置,它的原理同銷鎖式機構基本相同,只是可以用在要求鎖模力更大的合模機構上。在合模裝置的液壓控制方面,現在一般都采用比例液壓閥,以精確控制合模的速度,進而有利于制品的成型。

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