隨著中空吹塑成型技術(shù)(擠吹、注吹、注拉吹)的進(jìn)步,特別是大型中空成型設(shè)備、多層共擠中空成型工藝及設(shè)備的發(fā)展,帶動(dòng)了其它中空成型技術(shù)的最新發(fā)展,它們包括氣體輔助注射成型、半殼注射技術(shù)(shell technology)、旋轉(zhuǎn)成型、吸塑成型技術(shù)等。
1、擠吹中空成型技術(shù)
擠吹中空塑料成型機(jī)是中空容器成型的主要設(shè)備,世界上80%~90%的中空容器是采用擠吹成型的。在我國(guó)中空塑料成型機(jī)的發(fā)展歷程中,擠吹中空塑料成型機(jī)是發(fā)展最快和最完善的機(jī)種。近幾年來(lái),擠吹成型工藝技術(shù)的最新發(fā)展主要體現(xiàn)在三維(3D)吹塑復(fù)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?gòu)U料或者無(wú)飛邊的吹塑成型。近年來(lái),市場(chǎng)對(duì)復(fù)雜、曲折的輸送管材制件的需求推動(dòng)了這一技術(shù)的進(jìn)步。3D吹塑成型工藝通常是使用6~8軸的機(jī)械手來(lái)運(yùn)送型坯并將其放置在吹塑模具內(nèi)進(jìn)行吹脹。
(2) 大型中空吹塑成型技術(shù)
大型中空吹塑成型技術(shù)屬于擠吹工藝。目前,采用大型吹塑機(jī)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(jī)一般包括擠出機(jī)、機(jī)頭、合模裝置、吹脹裝置、型坯壁厚控制系統(tǒng)、制品取出裝置、液壓站和強(qiáng)弱電控制系統(tǒng)。一般的外輔設(shè)備包括混送料系統(tǒng)和余料粉碎回收系統(tǒng)等。按其擠出型坯的方式,大型中空機(jī)可分為儲(chǔ)料式和連續(xù)擠出式,而按型坯的結(jié)構(gòu)又可分為單層或多層。目前,國(guó)內(nèi)的200L雙L全塑桶絕大多數(shù)都采用單層儲(chǔ)料式中空機(jī)吹制,下面就以該類大型吹塑機(jī)為例,從其最為重要的幾個(gè)系統(tǒng)組成來(lái)介紹一下大型吹塑成型機(jī)的技術(shù)進(jìn)展。
擠出機(jī)
大型中空機(jī)所加工的原料一般是HMWPE,所配置的擠出機(jī)若采用常規(guī)設(shè)計(jì),則其塑化效率明顯不足。例如,使用國(guó)產(chǎn)的f150/25擠出機(jī)來(lái)加工HMWPE粉料,其塑化能力僅為250kg/h。因此,大型中空機(jī)應(yīng)采用帶強(qiáng)迫喂料結(jié)構(gòu)和強(qiáng)制冷卻段結(jié)構(gòu)的單螺桿擠出機(jī),即具有IKV結(jié)構(gòu)的擠出機(jī)。這種擠出機(jī)在相同長(zhǎng)徑比條件下,其塑化量較常規(guī)設(shè)計(jì)可提高50%以上,且擠出量穩(wěn)定,再加之合理的屏障段和混煉段設(shè)計(jì),還能獲得很高的塑化質(zhì)量。
儲(chǔ)料式機(jī)頭
儲(chǔ)料式機(jī)頭的流道主要有3種形式,即單層心形包絡(luò)流道、雙層心形包絡(luò)流道和雙層螺旋流道。
早期的中空機(jī)機(jī)頭較多采用單層心形包絡(luò)流道,這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)對(duì)成型制品要求不高。而隨著用戶對(duì)容器質(zhì)量要求不斷提高,尤其在大型容器方面,存在熔合縫強(qiáng)度不足的問(wèn)題,于是又出現(xiàn)了雙層心形包絡(luò)流道和螺旋流道的設(shè)計(jì)。雙層心形包絡(luò)流道之所以使融合縫區(qū)的強(qiáng)度得以提高,是因?yàn)榭墒箶D出的型坯被完整的熔料層所覆蓋,而不像單層心形包絡(luò)流道那樣會(huì)使型坯的圓周存在明顯的熔合縫區(qū)。雙層螺旋流道的優(yōu)勢(shì)則是內(nèi)外層分別由兩臺(tái)擠出機(jī)供料,并同時(shí)儲(chǔ)料。特別是由于制品的內(nèi)層可以使用非著色料,使這種流道非常有競(jìng)爭(zhēng)力。
對(duì)儲(chǔ)料式中空機(jī)機(jī)頭而言,衡量其水平的一個(gè)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(shí)際上卻是很難實(shí)現(xiàn)的。即使是一個(gè)設(shè)計(jì)不錯(cuò)的機(jī)頭,其換料時(shí)間也往往需要幾個(gè)小時(shí)。雖然近幾年出現(xiàn)了一種可提升流道的液壓裝置,通過(guò)它可實(shí)現(xiàn)外部清理,進(jìn)而達(dá)到加速換料的目的,但該裝置同時(shí)帶來(lái)了機(jī)頭結(jié)構(gòu)龐大、制造和裝配精度要求高以及實(shí)際清理時(shí)工人的勞動(dòng)環(huán)境差等問(wèn)題。因此,要想加快換料速度,首要任務(wù)是采用正確設(shè)計(jì)的流道,盡量減少滯留區(qū)域。
模裝置
近年來(lái),大型中空機(jī)的合模裝置逐步趨向于采用兩板銷鎖式機(jī)構(gòu)。該裝置的移模運(yùn)動(dòng)是由油缸或伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于采用了滾柱直線導(dǎo)軌,使其具有剛性高、運(yùn)動(dòng)精度高及運(yùn)動(dòng)輕快的優(yōu)點(diǎn)。這種兩板式合模裝置的合模力是由兩對(duì)或三對(duì)位置可調(diào)的銷鎖缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了方便模具安裝,這些銷鎖缸可以簡(jiǎn)單地從模板上取下來(lái),并通過(guò)沿軸向的調(diào)整來(lái)適應(yīng)不同的模具厚度。與此相似的還有一種被稱為“胡氏機(jī)構(gòu)”的鎖模裝置,它的原理同銷鎖式機(jī)構(gòu)基本相同,只是可以用在要求鎖模力更大的合模機(jī)構(gòu)上。在合模裝置的液壓控制方面,現(xiàn)在一般都采用比例液壓閥,以精確控制合模的速度,進(jìn)而有利于制品的成型。
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