中空塑料成型機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢
中空塑料成型機(jī)是塑料機(jī)械的三大主導(dǎo)產(chǎn)品之一,。隨著塑料中空制品行業(yè)的快速發(fā)展,，中空制品的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，特別是汽車用中空制品發(fā)展較快,。適應(yīng)這一發(fā)展趨勢,，中空成型設(shè)備正向著多品種,、大型化、高效、高產(chǎn),、高速,、節(jié)能、電動化,、網(wǎng)絡(luò)診斷,、智能化等方向發(fā)展。
多層共擠出中空塑料成型機(jī)
在中空制品領(lǐng)域中,，多層共擠吹塑高阻隔性中空制品所占比重越來越大,，其成型工藝是利用復(fù)合模頭把幾種不同的原料擠出吹制成型。這類中空容器對CO2 ,、O2或汽油等具有很好的阻隔效果,。
目前，國內(nèi)對多層共擠出中空塑料成型機(jī)的開發(fā)主要集中在以下三個方面：
● 開發(fā)適合一定產(chǎn)品范圍的共擠出機(jī)頭（模頭）,，以滿足不同材料,、不同層數(shù)、不同制品直徑的要求,。
● 開發(fā)組合的機(jī)頭系統(tǒng),，它能根據(jù)不同的原料而特制出可能允許的組合數(shù)的機(jī)頭。
● 開發(fā)基礎(chǔ)機(jī)械程序,，它可用于不同數(shù)量的模塑工位、不同的生產(chǎn)速度以及不同制品設(shè)計的平臺,。
模頭是多層共擠出中空塑料成型機(jī)的心臟和大腦,，包括多級層疊式和疊加式。通常,，模頭應(yīng)滿足以下要求：
● 確保每一層達(dá)到最佳狀態(tài),，以獲得良好的圓周及側(cè)向材料分布。同時,，不受材料分布的影響,，可加工范圍廣泛的塑料原料，并可適應(yīng)不同的擠出量,。
● 螺旋芯棒組合系統(tǒng)應(yīng)具有高度的適應(yīng)性,。目前，多層結(jié)構(gòu)最多可達(dá)七層,，滿足了特殊制品的需要,，因此，該系統(tǒng)以其最優(yōu)的加工條件,，被多層共擠出機(jī)頭優(yōu)先采用,。
● 多層共擠出機(jī)頭的流變設(shè)計是設(shè)計中的關(guān)鍵，要求其在低擠出量下,，具有良好的自清潔功能,，在高擠出量下,，具有最小的剪切熱。
● 大型多層共擠出中空塑料成型機(jī)采用儲料式機(jī)頭,，該結(jié)構(gòu)是把主機(jī)頭放在各層機(jī)頭的上方,，配有同心的環(huán)形活塞，把機(jī)頭與儲料腔作成一體,，以使在低壓下能實(shí)現(xiàn)型坯的高速擠出,。
擠出機(jī)的適應(yīng)性及其組合是保證多層共擠出中空塑料制品質(zhì)量的前提。為此,，多層共擠出中空塑料成型機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)必須首先對所要加工的對象（包括制品,、制品各層材料的特性及各層材料之間的粘結(jié)性能以及增粘劑的特性）進(jìn)行充分的研究。在具體設(shè)計適應(yīng)這些塑化材料的擠出機(jī)時,，應(yīng)確定好所需配備的擠出機(jī)的數(shù)量及型式,。擠出機(jī)的設(shè)計原則是：能滿足不同流量、不同材料的塑化要求,，且其生產(chǎn)率應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)擠出機(jī)的生產(chǎn)率高,；螺桿和機(jī)筒的結(jié)構(gòu)隨著加工物料性質(zhì)的不同而不同；每個擠出裝置都應(yīng)配制自動控制的定量加料斗,，以精確控制加料量,。
目前，多層共擠出中空塑料成型機(jī)的開發(fā)重點(diǎn)是：0.2～1L容器（用于盛裝化妝品及家用衛(wèi)生清潔劑）的2～3層共擠出中空塑料成型機(jī),；4～6層共擠出汽車油箱中空塑料成型機(jī),；220L大型多層共擠出中空塑料成型機(jī)。
大型擠吹中空塑料成型機(jī)
當(dāng)前,，縮短生產(chǎn)周期,、提高生產(chǎn)效率是大型擠吹中空塑料成型機(jī)的重要發(fā)展方向。為此,，其開發(fā)重點(diǎn)主要為：
● 提高機(jī)器的塑化能力,。應(yīng)開發(fā)高塑化性能和高輸送能力的螺桿機(jī)筒，大力推廣,、應(yīng)用帶強(qiáng)制喂料,、強(qiáng)制冷卻的高產(chǎn)量塑化擠出的“IKV”結(jié)構(gòu)。
● 提高吹氣壓力,、使用低溫干燥高壓空氣吹塑是縮短吹塑冷卻成型時間及提高制品質(zhì)量的關(guān)鍵,。
● 為了提高儲料式機(jī)頭的性能，應(yīng)研發(fā)高性能雙層心形包絡(luò)流道的儲料式機(jī)頭,。由于先進(jìn)先出,、快捷換色換料以及清理方便是高性能儲料式機(jī)頭的重要特征，因此，在開發(fā)生產(chǎn)機(jī)器的過程中,，應(yīng)積極應(yīng)用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù),，采用優(yōu)質(zhì)的鋼材和精密的加工設(shè)備。
● 近年來,，插銷式無拉桿合模機(jī)構(gòu)發(fā)展較快,，它具有鎖模力大、分布均勻,、裝卸模具容易,、容模量大、節(jié)能等方面的優(yōu)點(diǎn),，因此,，應(yīng)在大型擠吹中空塑料成型機(jī)中推廣使用。
另外,，插銷式無拉桿合模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向運(yùn)動部件應(yīng)采用摩擦系數(shù)小,、運(yùn)動平穩(wěn)、運(yùn)行精度高的滾珠直線導(dǎo)軌,，快速移模由伺服電機(jī)通過滾珠絲桿來實(shí)現(xiàn),。高壓鎖模是由一模板上的插銷插入另一模板上的鎖緊套后，分布在其中一個模板左右兩側(cè)的兩對以上的鎖模油缸通過拉緊另一模板來實(shí)現(xiàn)的,，反之,，則為高壓開模。
● 液壓同步驅(qū)動無拉桿合模機(jī)構(gòu)是一種最新的合模機(jī)構(gòu),，它采用互相對稱的兩套液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu),，分別同步驅(qū)動各自的模板。由于模板中心受驅(qū)動油缸的作用力,，所以能降低模板的重量,，減小鎖緊變形量,，從而使裝卸模具更容易,，容模量更大，以至于更適合機(jī)械手的操作,，性能上比插銷式無拉桿合模機(jī)構(gòu)更具有優(yōu)越性,，值得推廣應(yīng)用。
● 應(yīng)研發(fā)并推廣應(yīng)用徑向壁厚分布系統(tǒng)（PWDS）,，它與軸向壁厚分布系統(tǒng)（AWDS）聯(lián)合作用,，可獲得最佳的型坯及更為理想的制品壁厚分布。
單層小型擠吹中空塑料成型機(jī)
目前,，單層小型擠吹中空塑料成型機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)相對比較成熟,，今后，主要是向高效率、高生產(chǎn)率,、多工位,、多功能方向發(fā)展。
“一步法”注拉吹中空塑料成型機(jī)
對“一步法”注拉吹中空塑料成型機(jī)的研究開發(fā)包括主機(jī)和模具兩個方面,。由于注拉吹中空塑料成型機(jī)是主機(jī)與模具兩者結(jié)合的設(shè)備,，所以，從對整機(jī)的重要性來說,，主機(jī)只占整機(jī)的40%,，而模具要占整機(jī)的60%。因此,，模具是“一步法”注拉吹中空塑料成型機(jī)的研制重點(diǎn),，而注射型坯的模具又是模具中的研制重點(diǎn)。主機(jī)的研究重點(diǎn)則是轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)的高速度及定位的穩(wěn)定性,。例如,，推廣應(yīng)用齒輪、齒條同步吹塑合模機(jī)構(gòu),，以提高合模機(jī)構(gòu)的重復(fù)精度及生產(chǎn)效率,。
拉吹中空塑料成型機(jī)
提高成型速度是拉吹中空塑料成型機(jī)努力追求的目標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)是：優(yōu)化加熱系統(tǒng)以減少加熱時間,；提高瓶坯的運(yùn)轉(zhuǎn)輸送傳動速度,；提高瓶坯快速穩(wěn)定定位性能；縮短模具開合以及吹塑壓緊頭的升降時間,；增加成型腔數(shù),。另外，研究開發(fā)能夠檢測瓶坯的同心度和內(nèi)徑的質(zhì)量檢測系統(tǒng)對降低拉吹中空塑料成型機(jī)的廢品率,、提高生產(chǎn)效率也是非常重要的,。
總之，應(yīng)大力開發(fā)將瓶坯的加熱拉伸吹塑成型,、原料的灌裝,、貼標(biāo)、包裝等多道工序集于一次完成的聯(lián)機(jī)作業(yè)拉吹中空生產(chǎn)線,。該生產(chǎn)線的特點(diǎn)是：灌充液體原料時,，可直接在封閉無污染的環(huán)境中進(jìn)行，而不需要對瓶進(jìn)行再清洗,。例如,，采用凈化壓縮空氣吹塑成型輸液瓶后，可立即注入藥液,，再由傳送機(jī)構(gòu)輸送到包裝工位進(jìn)行包裝,。
多層共注射瓶坯設(shè)備
多層復(fù)合瓶是中空容器的發(fā)展方向,，它是專為啤酒的包裝而開發(fā)的，有三層和五層兩種類型,。要發(fā)展多層復(fù)合瓶,，開發(fā)多層注射瓶坯設(shè)備是其前提條件。多層共注射瓶的吹塑成型與單層PET瓶的吹塑成型相似,，可用單層拉吹中空設(shè)備完成,。
注吹中空塑料成型機(jī)
注吹中空塑料成型機(jī)不對注射型坯進(jìn)行拉伸，只對型坯進(jìn)行吹塑,，是以“一步法”完成從原料到塑料瓶的整個生產(chǎn)過程,。這種設(shè)備自動化程度高，特別適于大批量成型形狀復(fù)雜的,、帶有螺紋瓶口的小型中空容器,。
注吹中空成型機(jī)是把注塑機(jī)同中空成型機(jī)的吹塑系統(tǒng)結(jié)合成一體的設(shè)備。該設(shè)備具有所用材料廣泛,、成型的瓶口螺紋精度高且密封性好,、制品無接縫且強(qiáng)度高、無邊角料而使成本更低等方面的優(yōu)點(diǎn),，尤其在醫(yī)藥包裝行業(yè)得到了更廣泛的應(yīng)用,。
注吹中空塑料成型機(jī)的發(fā)展方向是縮短成型周期以提高產(chǎn)量，為此,，必須提高單機(jī),、單模生產(chǎn)率，減少換模停機(jī)時間,，提高吹塑速度,，優(yōu)化傳熱系統(tǒng)。
三維（3D）擠吹中空塑料成型機(jī)
三維（3D）擠吹中空塑料成型機(jī)是為了成型形狀復(fù)雜的中空工業(yè)零部件而新發(fā)展的設(shè)備,，是一種廢料少或無飛邊的中空成型機(jī),。這種成型機(jī)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：
● 對合模力的要求較低；
● 減少了切除料邊的工作量,，不必對成型品的外表面重新修正,；
● 熱敏性塑料成型過程中的降解幾率明顯減少。
三維（3D）擠吹中空成型工藝是：型坯被擠出后,，通過預(yù)吹漲使其貼緊在一邊的模具壁上,；然后,，擠出頭或模具按編制的成型程序進(jìn)行2軸或3軸的轉(zhuǎn)動,，當(dāng)類似腸形的型坯充滿模腔時，另一邊模具開始閉合并包緊型坯,，使之與后續(xù)的型坯分離,，這時整個型坯被吹脹并貼緊在模腔的壁上而完成成型,。
開發(fā)三維（3D）擠吹中空塑料成型機(jī)時，應(yīng)該在充分了解適用于3D導(dǎo)管的新型樹脂及其發(fā)展趨勢的前提下,，開發(fā)三維運(yùn)行機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng),，尤其要開發(fā)適合新型樹脂塑化的機(jī)構(gòu)和機(jī)頭，在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,，盡可能站在高起點(diǎn)上開發(fā)三維（3D）擠吹中空塑料成型機(jī),。
注射中空塑料成型機(jī)
注射中空塑料成型是無吹塑的特殊中空成型，它在模具,、控制系統(tǒng),、成型工藝、后處理等方面均不同于普通的注塑和擠吹成型,。該成型方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：制品強(qiáng)度高,，制品的外形及表面質(zhì)量高。因此,，該成型方法特別適合于成型一些形狀復(fù)雜的工業(yè)用中空制品,。
注射中空塑料成型機(jī)主要包括以下成型方式：
● 模具滑動注射中空塑料成型。其原理是：首先將中空制品一分為二,，兩
部分分別被注射形成半成品,；然后，將兩部分半成品及其模具滑動至對合位置,，二次合模后,，在制品的兩部分結(jié)合縫處再注射入塑料熔體（二次注射）；最后得到完整的中空制品,。
與吹塑中空制品相比,，該法成型的中空制品具有表面和尺寸精度高、壁厚均勻,、設(shè)計自由度大的優(yōu)點(diǎn),。在制造形狀復(fù)雜的中空制品時，模具滑動注射中空塑料成型法與超聲波焊接法相比的優(yōu)點(diǎn)是：不需將半成品從模具中取出,，因而可避免半成品在模具外冷卻所造成的制品形狀精度下降以及焊接法產(chǎn)生局部應(yīng)力而引起的熔接縫區(qū)強(qiáng)度下降等問題,。
● 半殼注射中空塑料成型。其原理是：首先用注射的方法生產(chǎn)兩個半殼,，然后將兩個半殼焊接起來而成為中空制品,。半殼注射中空塑料成型的關(guān)鍵在于制品的設(shè)計。通常,，汽車發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管和汽車油箱等制品可用這種方法成型,。
● 可熔型芯注射中空塑料成型。其原理是：利用低熔點(diǎn)的金屬作為注射模具的型芯來生產(chǎn)內(nèi)外表面形狀復(fù)雜,、光潔度高以及內(nèi)部尺寸要求精確的中空塑料制品,。這一技術(shù)的關(guān)鍵是：塑料注射時,，型芯不得熔化；用作型芯的金屬在熔化時以及用來熔化型芯的介質(zhì)不會腐蝕塑料,；在熔化型芯的溫度下,，制件不會發(fā)生變形。
目前,，可熔型芯注射中空塑料成型技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)的全塑多頭集成進(jìn)氣管領(lǐng)域內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用,，其新的用途有：汽車水泵、離心熱水泵,、航天器油泵,、水泵推進(jìn)輪等。
電動中空塑料成型機(jī)
電動中空塑料成型機(jī)是今后需要積極開發(fā)的產(chǎn)品,，它包括兩種類型：驅(qū)動機(jī)構(gòu)以電動為主,，以液壓或氣動為輔；全電動驅(qū)動,，包括伺服電機(jī)驅(qū)動和變頻電機(jī)驅(qū)動,。
全電動擠吹中空塑料成型機(jī)是用高效率電驅(qū)動取代液壓驅(qū)動，用節(jié)能電驅(qū)動取代傳統(tǒng)電驅(qū)動,，具有節(jié)能,、減少噪聲和污染以及提高整機(jī)性能等優(yōu)點(diǎn)。
由于“一步法”注拉吹中空塑料成型機(jī)主要用于成型飲料瓶,、果汁瓶,、輸液瓶等，所以,，使用全電動驅(qū)動裝置可以提高這些制品的自潔性,。全電動驅(qū)動裝置的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、瓶坯成型合模機(jī)構(gòu),、拉吹同步合模機(jī)構(gòu),、注射塑化機(jī)構(gòu)的全電動驅(qū)動。在全電動驅(qū)動裝置中,，全電動拉吹中空塑料成型機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：定位精確,，速度快，無振動,，自潔性高,，效率高。若要實(shí)現(xiàn)“一步法”拉吹中空塑料成型機(jī)的全電動化,，需要把合模機(jī)構(gòu)的驅(qū)動變?yōu)殡婒?qū)動,，例如采用伺服馬達(dá)傳動、滾珠絲杠驅(qū)動的肘桿合模機(jī)構(gòu),。
滾塑中空成型機(jī)
對于用其他成型方法難以成型的異型復(fù)雜的中空制品,，選用滾塑中空成型則具有明顯的優(yōu)勢，這種成型方法特別在化工行業(yè)中大有發(fā)展前途,。這是因?yàn)樗械臒崴苄苑蹱钏芰隙伎梢詽L塑成型,，并已擴(kuò)展到交聯(lián)和熱固性塑料領(lǐng)域。
滾塑中空成型機(jī)總體的技術(shù)發(fā)展趨勢是向自動化,、高速化方向發(fā)展,。在加熱方式上，是由熱風(fēng)循環(huán)法及明火加熱法向油套加熱法,、熔鹽加熱法及紅外線加熱法等可自動控制的加熱系統(tǒng)方向發(fā)展,。
目前，已開發(fā)出多種汽車用多層滾塑中空成型制品,。例如,，多層滾塑燃料油箱在成本和性能方面可與多層共擠出燃料油箱相媲美。
中空制品后處理設(shè)備及工藝
中空制品后處理設(shè)備及工藝的開發(fā),，直接關(guān)系到主機(jī)的推廣應(yīng)用,。中空制品有其特殊性，例如,，有的中空制品對阻隔性,、阻透性、耐化學(xué)性等有特殊要求,。
為了滿足中空制品的這些要求,，除了采用多層共擠出技術(shù)以外，還可以對某些單層中空制品采用特殊的后處理工藝,。一般,，單層中空制品采用后處理法可比共擠出多層中空制品的成本更低，更能適應(yīng)市場需求,。
中空制品后處理工藝主要是針對制品的表面涂層進(jìn)行處理,，具體方法包括物理法和化學(xué)法。例如,，對單層PET瓶采用等離子增強(qiáng)化學(xué)蒸氣沉淀技術(shù)（簡稱ACTIS技術(shù)）,，在瓶內(nèi)涂以0.1μm高度氫化無定型碳后, 可使瓶子對氧的阻隔性提高30倍,對CO2的阻隔性提高7倍, 從而使PET瓶包裝的啤酒味道與玻璃瓶包裝的味道沒有差別。
總之,，中空塑料成型機(jī)的發(fā)展方向是向著多品種,、大型化、高效,、高產(chǎn),、高速、節(jié)能,、電動化,、網(wǎng)絡(luò)診斷,、智能化等方向發(fā)展。中空塑料成型機(jī)的潛在應(yīng)用市場是汽車零部件領(lǐng)域,。我國的中空塑料成型機(jī)制造企業(yè)只有立足于新產(chǎn)品的開拓和產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新,，才能夠跟上國外先進(jìn)水平的步伐。
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