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塑料中空容器成型技术的进步



  随着中空吹塑成型技术(挤吹、注吹、注拉吹)的进步,特别是大型中空成型设备、多层共挤中空成型工艺及设备的发展,带动了其它中空成型技术的最新发展,它们包括气体辅助注射成型、半壳注射技术(shell technology)、旋转成型、吸塑成型技术等。

  1、挤吹中空成型技术

  挤吹中空塑料成型机是中空容器成型的主要设备,世界上80%~90%的中空容器是采用挤吹成型的。在我国中空塑料成型机的发展历程中,挤吹中空塑料成型机是发展最快和最完善的机种。近几年来,挤吹成型工艺技术的最新发展主要体现在三维(3D)吹塑复杂中空容器和大型包装容器上。

  (1) 三维(3D)吹塑成型工艺

  三维(3D)吹塑成型也称为少废料或者无飞边的吹塑成型。近年来,市场对复杂、曲折的输送管材制件的需求推动了这一技术的进步。3D吹塑成型工艺通常是使用6~8轴的机械手来运送型坯并将其放置在吹塑模具内进行吹胀。

  (2) 大型中空吹塑成型技术

  大型中空吹塑成型技术属于挤吹工艺。目前,采用大型吹塑机成型的容器主要是IBC桶(500~2000L)和200L双L全塑桶。

  大型中空吹塑机一般包括挤出机、机头、合模装置、吹胀装置、型坯壁厚控制系统、制品取出装置、液压站和强弱电控制系统。一般的外辅设备包括混送料系统和余料粉碎回收系统等。按其挤出型坯的方式,大型中空机可分为储料式和连续挤出式,而按型坯的结构又可分为单层或多层。目前,国内的200L双L全塑桶绝大多数都采用单层储料式中空机吹制,下面就以该类大型吹塑机为例,从其最为重要的几个系统组成来介绍一下大型吹塑成型机的技术进展。

  挤出机

  大型中空机所加工的原料一般是HMWPE,所配置的挤出机若采用常规设计,则其塑化效率明显不足。例如,使用国产的f150/25挤出机来加工HMWPE粉料,其塑化能力仅为250kg/h。因此,大型中空机应采用带强迫喂料结构和强制冷却段结构的单螺杆挤出机,即具有IKV结构的挤出机。这种挤出机在相同长径比条件下,其塑化量较常规设计可提高50%以上,且挤出量稳定,再加之合理的屏障段和混炼段设计,还能获得很高的塑化质量。

  储料式机头

  储料式机头的流道主要有3种形式,即单层心形包络流道、双层心形包络流道和双层螺旋流道。
  早期的中空机机头较多采用单层心形包络流道,这主要是因为当时对成型制品要求不高。而随着用户对容器质量要求不断提高,尤其在大型容器方面,存在熔合缝强度不足的问题,于是又出现了双层心形包络流道和螺旋流道的设计。双层心形包络流道之所以使融合缝区的强度得以提高,是因为可使挤出的型坯被完整的熔料层所覆盖,而不像单层心形包络流道那样会使型坯的圆周存在明显的熔合缝区。双层螺旋流道的优势则是内外层分别由两台挤出机供料,并同时储料。特别是由于制品的内层可以使用非着色料,使这种流道非常有竞争力。

      对储料式中空机机头而言,衡量其水平的一个重要方面就是其换料的速度。尽管使用者希望换料的速度越快越好,但实际上却是很难实现的。即使是一个设计不错的机头,其换料时间也往往需要几个小时。虽然近几年出现了一种可提升流道的液压装置,通过它可实现外部清理,进而达到加速换料的目的,但该装置同时带来了机头结构庞大、制造和装配精度要求高以及实际清理时工人的劳动环境差等问题。因此,要想加快换料速度,首要任务是采用正确设计的流道,尽量减少滞留区域。

      模装置

  近年来,大型中空机的合模装置逐步趋向于采用两板销锁式机构。该装置的移模运动是由油缸或伺服电机通过滚珠丝杠来实现的。由于采用了滚柱直线导轨,使其具有刚性高、运动精度高及运动轻快的优点。这种两板式合模装置的合模力是由两对或三对位置可调的销锁缸来实现的。为了方便模具安装,这些销锁缸可以简单地从模板上取下来,并通过沿轴向的调整来适应不同的模具厚度。与此相似的还有一种被称为“胡氏机构”的锁模装置,它的原理同销锁式机构基本相同,只是可以用在要求锁模力更大的合模机构上。在合模装置的液压控制方面,现在一般都采用比例液压阀,以精确控制合模的速度,进而有利于制品的成型。

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