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我國(guó)PET瓶坯注塑設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

Tag：我國(guó)   PET瓶坯   注塑設(shè)備   的   現(xiàn)狀   及   發(fā)展方向  
　　我國(guó)PET瓶坯注塑設(shè)備隨著碳酸飲料的灌裝而發(fā)展的，隨著PET瓶應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，對(duì)PET瓶坯注塑設(shè)備提出了更高的性能要求。國(guó)際上性能優(yōu)良的PET瓶坯注塑設(shè)備不斷進(jìn)入我國(guó)，推動(dòng)了我國(guó)PET瓶的發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)PET瓶坯注塑設(shè)備的科技進(jìn)步。但是我們應(yīng)當(dāng)清醒地看到，國(guó)產(chǎn)的PET瓶坯塑料成型設(shè)備進(jìn)不了大企業(yè)，好似散兵游勇在市場(chǎng)上零七八碎地敲打，成不了氣候。本文，作者根據(jù)自己所了解的情況，針對(duì)以上一些問(wèn)題，提出一些見(jiàn)解，供參考。

　　國(guó)內(nèi)PET瓶坯注塑機(jī)主要研發(fā)單層PET瓶坯的注射成型設(shè)備。國(guó)內(nèi)雖研發(fā)了有一定量的PET注射成型設(shè)備，但其質(zhì)量及技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比，至少相差二十年。國(guó)內(nèi)PET瓶生產(chǎn)的老大單位，沒(méi)有一臺(tái)PET瓶坯的注射成形設(shè)備是國(guó)產(chǎn)的，就說(shuō)明了這一問(wèn)題。作者認(rèn)為，PET瓶坯注射成形設(shè)備是高端設(shè)備，開(kāi)發(fā)的思路不同于研發(fā)普通的注射成形設(shè)備。國(guó)內(nèi)一些單位把研發(fā)PET瓶坯注塑機(jī)，作為普通的中、低端產(chǎn)品來(lái)研發(fā)，改變一下螺桿機(jī)筒就作為PET注塑機(jī)，這樣，開(kāi)發(fā)一開(kāi)始就走上了一條錯(cuò)誤的路線(xiàn)，所以搞來(lái)搞去總是在低端水平上徘徊。首先要糾正開(kāi)發(fā)思路，把開(kāi)發(fā)PET瓶坯注塑機(jī)作為高端產(chǎn)品來(lái)研發(fā)，才能開(kāi)發(fā)出高性能的適應(yīng)市場(chǎng)的ＰET瓶坯注塑機(jī)。

　　PET注塑機(jī)的主要性能隨著科技進(jìn)步而不斷提出新的要求。上世紀(jì)八十年代中期，PET瓶的應(yīng)用處于起步階段，熱流道技術(shù)還處于開(kāi)發(fā)階段，特別是熱流道技術(shù)運(yùn)用于PET瓶坯模具還不夠成熟，群腔PET瓶坯模具還處于研發(fā)階段，所以，對(duì)PET瓶坯注塑機(jī)的性能要求還沒(méi)有特別高的要求，例如，意大利新得多塑料機(jī)械有限公司1987年在上海介紹該公司的PET瓶坯注塑機(jī)的主要特征，主要介紹了螺桿和噴嘴方面為適應(yīng)PET瓶坯注射成型所作的研發(fā)，對(duì)其它方面還未觸及。隨著熱流道技術(shù)的發(fā)展，群腔模具發(fā)展，特別是PET瓶的應(yīng)用成幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)，對(duì)PET瓶坯注塑機(jī)的性能要求提出越來(lái)越高的要求，PET瓶坯注塑機(jī)為適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展，其機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)控制等方面更進(jìn)一步體現(xiàn)出專(zhuān)用注塑機(jī)的性能特征，主要表現(xiàn)在高速、高效、精密等方面。

　　在PET瓶坯的群腔模具未得到應(yīng)用之前,對(duì)PET瓶坯注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)性能的研究未得到足夠的重視,例如,意大利新得多塑料機(jī)械有限公司1987年在上海介紹該公司的PET瓶坯注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)是普通的肘桿合模機(jī)構(gòu)。隨著PET瓶坯群腔模具的應(yīng)用，對(duì)PET瓶坯注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)提出了新的要求，即合模機(jī)構(gòu)必須能長(zhǎng)期保持模板間平行度及合模力（鎖模力）的精度的穩(wěn)定性。

　　PET瓶坯群腔模具相對(duì)于普通塑料制品的成形模具，具有精度高及剛性小的固有特征。一套PET瓶坯群腔模具的價(jià)格甚至超過(guò)主機(jī)的價(jià)格。所以合模機(jī)構(gòu)必須能起到良好保護(hù)模具的作用。要達(dá)到這一功能，合模機(jī)構(gòu)必須具備足夠的剛度、優(yōu)量的鎖模及啟模的速度特性、模板變形均勻及變形重復(fù)精度良好。

　　合模機(jī)構(gòu)要達(dá)到上述要求，采用哪一種合模機(jī)構(gòu)合適呢？這在開(kāi)發(fā)中必須明確的要點(diǎn)。合模機(jī)構(gòu)主要有肘桿合模機(jī)構(gòu)和液壓合模機(jī)構(gòu)，肘桿合模機(jī)構(gòu)又分為單支點(diǎn)、四支點(diǎn)、五支點(diǎn)合模機(jī)構(gòu)，液壓合模機(jī)構(gòu)又有單缸及四缸同步合模機(jī)構(gòu)。肘桿合模機(jī)構(gòu)由其本身固有的特點(diǎn)決定了其鎖模力的分布均勻性、機(jī)構(gòu)精度的長(zhǎng)期保持穩(wěn)定性不能達(dá)到較高的要求，這對(duì)保護(hù)高精度的群腔模具是不利的，合模機(jī)構(gòu)精度失衡會(huì)破壞模具的精度及使用壽命，雖然提高加工精度能提高合模機(jī)構(gòu)的精度，彌補(bǔ)肘桿合模機(jī)購(gòu)性能的欠缺，但不能從根本上克服其固有的缺點(diǎn)。四缸同步液壓合模機(jī)構(gòu)，由于液壓剛性軟，在高壓合模時(shí)合模力的分布均勻性有所改善，對(duì)模具性能的保護(hù)有了提高，但由于四缸不可能做到理想的同步高壓合緊模具。單缸液壓合模機(jī)構(gòu)其本身固有的特點(diǎn)對(duì)模具的精度的保護(hù)能達(dá)到理想的狀態(tài)，在合模力分布的均勻性、模具低壓保護(hù)、合模力穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)良的性能，是精密注塑機(jī)首選的合模機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述簡(jiǎn)要的分析，可以看出，為對(duì)PET瓶坯群腔模具起到良好的性能保護(hù)，PET瓶坯注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)應(yīng)首選單缸液壓合模機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)注塑機(jī)制造公司采用肘桿式合模機(jī)構(gòu)作為成型PET瓶坯注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)。用戶(hù)對(duì)PET瓶坯的注射成型設(shè)備也有了充分的了解，所以，決不會(huì)把一套進(jìn)口的價(jià)格昂貴的PET瓶坯群腔模具放到普通的肘桿式合模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)上去使用。肘桿式合模機(jī)構(gòu)的PET瓶坯注塑機(jī)，合模機(jī)構(gòu)形式?jīng)Q定了只能進(jìn)入低端PET瓶坯注塑機(jī)市場(chǎng)，無(wú)法進(jìn)入PET瓶坯注塑機(jī)的高端市場(chǎng)。 PET瓶坯注塑機(jī)的注射塑化機(jī)構(gòu)處于不斷發(fā)展過(guò)程中,向高速高效方向科技進(jìn)步。在PET瓶坯注塑機(jī)的起步階段，主要研究注射塑化如何減少在塑化注射過(guò)程的乙醛的產(chǎn)生，提高透明度。PET瓶坯的群腔模具的應(yīng)用，降低PET瓶坯的制造成本，著重于高速高效的研發(fā),高速高效是指高質(zhì)量高速度成型,而不是指高的注射速度,PET的本身特性不容許高的注射速度，PET射出成型時(shí)若料溫太高、螺桿剪切力太大或轉(zhuǎn)速太快時(shí)均容易產(chǎn)生乙醛而導(dǎo)致酸化，通常成型后的PET瓶乙醛含量必須小于3ppm。對(duì)PET瓶坯的質(zhì)量偏差提出了更高的要求，例如，質(zhì)量在50克內(nèi)的管坯最大負(fù)偏差為0.5克，質(zhì)量在50克止70的管坯最大負(fù)偏差為1.5克、質(zhì)量在70克止100的管坯最大負(fù)偏差為2.5克，所以精確計(jì)量也是研究開(kāi)發(fā)的課題。高速注射塑化是PET瓶坯注塑機(jī)科技進(jìn)步的重要特點(diǎn)。高速、高產(chǎn)化，可使投資者以較低的投入獲得較大的產(chǎn)出和高額的回報(bào)。要實(shí)現(xiàn)高速注射塑化，從機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、控制方面上進(jìn)行開(kāi)拓創(chuàng)新。普通的同軸一線(xiàn)式注射塑化機(jī)構(gòu)由欲本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制了生產(chǎn)率和質(zhì)量的提高。要提高塑化能力只有兩條途徑，即提高塑化轉(zhuǎn)速或加大螺桿直徑；要提高PET的塑化質(zhì)量基本上也有兩條途徑，即降低塑化溫度或延長(zhǎng)熔料在機(jī)筒中滯留時(shí)間。提高塑化轉(zhuǎn)速，由于提高了剪切率會(huì)加速乙醛的產(chǎn)生率，不可采取，所以只能通過(guò)加大螺桿直徑來(lái)提高塑化能力。降低塑化溫度或延長(zhǎng)熔料在機(jī)筒中滯留時(shí)間達(dá)到提高塑化質(zhì)量，但同時(shí)降低了塑化能力。所以，要達(dá)到同時(shí)提高塑化能力和塑化質(zhì)量，必須研發(fā)新的注射塑化機(jī)構(gòu)，以滿(mǎn)足高速高效的要求。根據(jù)注射塑化的特點(diǎn)，把注射和塑化的功能，從常規(guī)的一線(xiàn)式分為二線(xiàn)式，即把塑化與注射兩種功能由常規(guī)的一個(gè)部件分為兩個(gè)部件，塑化為螺桿獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，柱塞獨(dú)立注射，注射與塑化兩者之間互不干涉，塑化不占用成形周期，達(dá)到既提高塑化質(zhì)量又提高塑化能力。通過(guò)加大塑化螺桿直徑，達(dá)到提高塑化能力，同時(shí)，由于塑化獨(dú)立于周期之外，可延長(zhǎng)熔料在機(jī)筒中滯留時(shí)間，提高物料混煉塑化的均勻性；同時(shí)，由于塑化時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)，可提供實(shí)現(xiàn)低溫塑化的足夠時(shí)間，減少了因物料經(jīng)受過(guò)度剪切可能造成物料急驟升溫和熱分解的機(jī)率。

　　塑化螺桿設(shè)計(jì)對(duì)PET的熔融、混煉均勻性與熔體溫度有較大影響。PET瓶胚的注塑要采用低剪切、低壓縮比（約2∶1）的螺桿，進(jìn)料段應(yīng)取得長(zhǎng)些，過(guò)渡段與計(jì)量段則要取得短些。

　　高速注射塑化是PET瓶坯注塑機(jī)的重要特點(diǎn)。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機(jī)的結(jié)合起來(lái)，從機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、控制方面上進(jìn)行開(kāi)拓創(chuàng)新，達(dá)到注射和塑化的總時(shí)間最小。國(guó)內(nèi)多數(shù)單位的所謂PET瓶坯注塑機(jī)基本上只是把螺桿的長(zhǎng)徑比加大及在其它的螺桿參數(shù)方面作一些改動(dòng)，根本達(dá)不到高速的性能要求。[3]加拿大HUSKY公司在2006上海國(guó)際橡塑展上展出的注射PET瓶坯的PET瓶坯專(zhuān)用注塑機(jī)，結(jié)合該公司的國(guó)際領(lǐng)先的熱流道模具，成形一模96個(gè)瓶坯，周期不到7.5秒，合格率基本上達(dá)到100%。整機(jī)結(jié)構(gòu)高速的主要的特點(diǎn)是塑化效率高，塑化注射機(jī)構(gòu)把塑化與注射兩種功能由常規(guī)的一個(gè)部件分為兩個(gè)部件，塑化為螺桿獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，柱塞獨(dú)立注射，螺桿塑化完成，熔料流道打開(kāi)，將熔融料注入柱塞儲(chǔ)料腔，計(jì)量到，融料流道關(guān)閉，然后，柱塞注料入模腔，這樣，塑化不占用成形周期，提高了生產(chǎn)率。值得一提的是螺桿注料動(dòng)作，該機(jī)在將熔融料注射動(dòng)作是螺桿的注射不是單純直線(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)而是旋轉(zhuǎn)的向前運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的方向同塑化旋轉(zhuǎn)方向。作者認(rèn)為，為適應(yīng)PET的塑化，減少在加料過(guò)程中空氣的進(jìn)入，使加料過(guò)程中固體料填滿(mǎn)螺槽，在將熔融料擠入至注射腔過(guò)程中，塑化螺桿旋轉(zhuǎn)擠出，有利于排出進(jìn)入機(jī)筒中固體料中的空氣，同時(shí)，減少了塑化時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期。為減小熔融料的軸向溫差，提高瓶坯質(zhì)量，采用大直徑螺桿塑化，縮短塑化行程，塑化行程在1D左右。這種設(shè)計(jì)思路值的我們參考。

　　多層復(fù)合瓶是發(fā)展的方向,發(fā)展多層瓶坯設(shè)備是前提。我們?cè)谶@方面基本上還是空白，國(guó)際上發(fā)展很快。Kortec公司在2003年NPE展覽會(huì)上展示了一種144腔的“Ultra”共注射模具，和加拿大Husky公司的注塑機(jī)相配合，生產(chǎn)碳酸飲料瓶用的多層型坯，產(chǎn)量為35000支/h，走在世界前列，值的我們學(xué)習(xí)研究。多層共注射瓶的吹塑成型與單層PET瓶的吹塑成型基本差不多，可用單層拉吹中空設(shè)備進(jìn)行。多層共注射瓶是專(zhuān)為啤酒包裝而開(kāi)發(fā)的，有三層的，也有五層的。國(guó)內(nèi)珠海中富引進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)三層PET啤酒瓶。每年，我國(guó)的啤酒產(chǎn)量2400萬(wàn)噸/年，需要啤酒瓶約44億只/年，這是一個(gè)很大的市場(chǎng)，所以，對(duì)多層共注射瓶坯設(shè)備應(yīng)加緊研制。制約單層瓶坯的生產(chǎn)效率的主要因素是模具，我國(guó)瓶坯模具的研究開(kāi)發(fā)及制造大大落后于國(guó)際水平，熱流道技術(shù)及運(yùn)用過(guò)不了關(guān)，先進(jìn)的瓶坯模具都為進(jìn)口設(shè)備。國(guó)際上，單層瓶坯的注塑模具的模腔數(shù)在四年前已達(dá)到了144腔，美國(guó)芝加哥舉行的NPE2006瑞士的耐馳特公司(Netstal-MaschinenAG)在展會(huì)上推出了一臺(tái)192腔預(yù)成型機(jī)，已向位于美國(guó)賓夕法尼亞州Reading的BerkshireBottlingWorks公司售出一臺(tái)192腔預(yù)成型機(jī)。加拿大的赫斯基公司(HuskyInjectionMoldingSystemsLtd.)也展示一款專(zhuān)為鎖模力約650噸的HuskyHyPET注塑機(jī)而設(shè)計(jì)的216腔預(yù)成型模具，應(yīng)用于美國(guó)的AmcorPETPackaging公司。而我們還只能達(dá)到48腔,其技術(shù)及質(zhì)量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)底于國(guó)際先進(jìn)水平,進(jìn)不了國(guó)內(nèi)知名PET瓶坯生產(chǎn)公司。群腔瓶坯模具是PET瓶成型設(shè)備的主功方向。

　　我國(guó)許多模具研發(fā)單位在PET瓶坯模具研發(fā)方面也做出了大量成績(jī)，有一定數(shù)量的PET瓶坯模具已出口，也有一些已取代了進(jìn)口PET瓶坯模具。廣州華研精密機(jī)械有限公司采用CAD/CAM電腦輔助設(shè)計(jì)/制造，潛心研制PET瓶坯系列模具，設(shè)計(jì)的熱流道，吸收了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，采用免剪澆口設(shè)計(jì)，熱流道噴咀單獨(dú)控溫。在目前還數(shù)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。模具在全自動(dòng)條件下生產(chǎn)，無(wú)需員工的頻繁操作，以減少工人的勞動(dòng)力。模具的關(guān)鍵零件（型芯，型腔，口模）采用德國(guó)鏡面防銹鋼并經(jīng)熱處理（HRC45），保證了模具的使用壽命與瓶質(zhì)量（正常使用150萬(wàn)次免維修，最大最小壁厚差小于0.1mm）。浙江黃巖裕盛聚酯模具廠(chǎng)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，優(yōu)質(zhì)吹瓶模等產(chǎn)品，吸收德國(guó)、日本、加拿大等國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)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，能用國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)生產(chǎn)出進(jìn)口品質(zhì)的PET瓶坯。高速成型周期是PET瓶坯性能的綜合體現(xiàn)�？偟恼f(shuō)，成型周期越來(lái)越短，生產(chǎn)率越來(lái)越高。發(fā)達(dá)國(guó)家的擠出機(jī)已普遍采用現(xiàn)代電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，對(duì)整個(gè)成行過(guò)程的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、各段機(jī)身溫度、主螺桿和喂料螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量，各種原料的配比、電機(jī)的電流電壓等參數(shù)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，并采用微機(jī)閉環(huán)控制。有的公司己采用網(wǎng)上遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、診斷和控制，對(duì)擠出成型生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制。這對(duì)保證工藝條件的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的精度和提升生產(chǎn)效率都極為有利。Netstal公司的PET-Line機(jī)型在NPE2006展廳引起了轟動(dòng)，這種機(jī)器的鎖模力約為600噸的192腔預(yù)成型機(jī)，每小時(shí)可鑄造9萬(wàn)多個(gè)瓶坯，該機(jī)的預(yù)成型件循環(huán)時(shí)間僅為7.4秒。加拿大HUSKY公司在2006上海國(guó)際橡塑展上展出的注射PET瓶坯的Hy400瓶坯專(zhuān)用注塑機(jī)，結(jié)合該公司的國(guó)際領(lǐng)先的熱流道模具，成形一模96個(gè)瓶坯，周期不到7.5秒，合格率基本上達(dá)到100%。整機(jī)結(jié)構(gòu)高速的主要的特點(diǎn)是塑化效率高，塑化注射機(jī)構(gòu)把塑化與注射兩種功能由常規(guī)的一個(gè)部件分為兩個(gè)部件，塑化為螺桿獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，柱塞獨(dú)立注射，螺桿塑化完成，熔料流道打開(kāi)，將熔融料注入柱塞儲(chǔ)料腔，計(jì)量到，融料流道關(guān)閉，然后，柱塞注料入模腔，這樣，塑化不占用成形周期，提高了生產(chǎn)率。值得一提的是螺桿注料動(dòng)作，該機(jī)在將熔融料注射動(dòng)作是螺桿的注射不是單純直線(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)而是旋轉(zhuǎn)的向前運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的方向同塑化旋轉(zhuǎn)方向。作者認(rèn)為，為適應(yīng)PET的塑化，減少在加料過(guò)程中空氣的進(jìn)入，使加料過(guò)程中固體料填滿(mǎn)螺槽，在將熔融料擠入至注射腔過(guò)程中，塑化螺桿旋轉(zhuǎn)擠出，有利于排出進(jìn)入機(jī)筒中固體料中的空氣，同時(shí)，減少了塑化時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期。為減小熔融料的軸向溫差，提高瓶坯質(zhì)量，采用大直徑螺桿塑化，縮短塑化行程，塑化行程在1D左右。

　　本文對(duì)我國(guó)PET瓶坯成型設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展方向作了論述，充分說(shuō)明了我國(guó)PET瓶塑料成型設(shè)備大有發(fā)展前景，同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)看到PET瓶塑料成型設(shè)備與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距較大。國(guó)際上典型的PET瓶坯注塑機(jī)生產(chǎn)設(shè)備為加拿大的HUSKEYPET注塑機(jī)，是國(guó)際上公認(rèn)的領(lǐng)頭羊，所以，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究其性能特點(diǎn)、機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、性能特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出更具有性能優(yōu)勢(shì)的PET瓶坯注塑機(jī)。在市場(chǎng)國(guó)際化的今天，國(guó)產(chǎn)的PET瓶塑料成型設(shè)備，如果在性能上沒(méi)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，那研制出來(lái)的設(shè)備只能當(dāng)展品，不能當(dāng)商品。

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