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我国PET饮料瓶塑料成型机的现状及前景

我国PET饮料瓶塑料成形机随着饮料、啤酒、酒类等行业的发展,其应用前景广阔。但是,我国市场上高效性能的PET饮料瓶塑料成型机,基本上是进口产品。国产的PET饮料瓶塑料成形机跟不上市场的需求。?

  1  “一步法”注拉吹中空塑料成型机

  “一步法”注拉吹中空塑料成型机是PET饮料瓶的主要生产设备。“一步法”注拉吹中空塑料成型机把注射型坯、加热型坯、拉伸型坯与吹塑、成型制品脱模等工序在同一台设备上连续进行的高效设备。“一步法”注拉吹中空塑料成型机根据成型工序可分为:以日本青木固为代表的“三工位”注拉吹中空塑料成型机,以日本日精为代表的“四工位”注拉吹中空塑料成型机。“三工位”与“四工位”主要区别是,“三工位”是把注射型坯与加热型坯在一个工序上完成,“四工位”是把注射型坯与加热型坯在二个工序上完成。现在,我国使用的注垃吹中空塑料成型机基本上都是日本青木固和日本日精的设备,这值得每一家中空设备生产厂家深思。注拉吹中空塑料成型机有其自己的特点,是其它吹瓶机不能替代的。国外厂商看好中国市场,据他们估计,饮料包装行业,中国市场还需要不少于800台“一步法”注拉吹中空塑料成型机。?

  1.1  目前我国“一步法”注拉吹中空塑料成型机的研制概况

  我国塑料机械厂“一步法”研究开发注拉吹中空塑料成型机已有近十年的历史,走的是日本青木固式“三工位”及日本日精式“四工位”机型的道路,据了解,我国有不少于四个塑料机械厂投入研究开发,但是至今还没有一个塑料机械厂能生产出达到制品质量要求的注拉吹中空塑料成型机,在2003年上海第六届亚太国际橡胶工业展览会上展出的两台注拉吹中空塑料成型机成形的制品的质量达不到质量标准,早期投入开发的塑料机械厂基本上都放弃了这项目的研制。现在新投入开发出的注拉吹中空塑料成型机,在主机的机械机构和控制等方面有所进步,但在模具方面还不成熟。衡量注拉吹中空塑料成型机的质量标准,模具达不到要求,就不能吹出达到质量标准的制品,所以,就目前我国的注拉吹空塑料成型机总体技术水平来看,仍处于研制阶段,还达不到商品化的要求。?

  1.2  研制存在问题分析?

  经过近十年的研制,为什么我国的注拉吹中空塑料成型机还达不到商品化水平。究其原因,作者认为主要以下原因:?

  1.2.1  开发思路误区?

  只重主机开发,忽视模具开发。注拉吹中空塑料成型机是主机与模具两者结合的设备,从主机与模具两者对整机的重要性来说,主机只占整机的40%,而模具占整机的60%,主机开发成功,并不等于整机开发成功,只有主机与模具两者共同开发成功,才能说注拉吹中空塑料成型机开发成功。日本青木固式“三工位”及日本日精式“四工位”机型的技术关键是模具,而我们的一些塑料机械厂在开发注拉吹中空塑料成型机过程中,没有正确认识到主机与模具两者之间的关系,只重视开发主机,而没有把开发模具放在更重要的位子,失败的原因主要在此。?

  1.2.2  模具技术水平达不到要求?

  注拉吹中空塑料成型机的模具不同于注射成型模具,有其自己的特点。注拉吹中空塑料成型机的模具中,关键是注射型胚的模具,模具的材料对其性能有特殊要求,热胀冷缩系数小,传热效率高,热传导率高,模具的结构为热流道形式。从目前看我国的模具技术水平来看,还不能开发制造出达到质量标准的注拉吹中空塑料成型机的模具,据了解,有的模具厂对注拉吹中空塑料成型机的模具采用哪一种材料还不了解,怎么能开发出模具?模具厂缺少投入,使模具技术水平得不到发展。据了解。国外开发制造注拉吹中空塑料成型机的模具厂,自己都有注拉吹中空塑料成型机,开发的模具反复在主机上试验,直至达到要求。而国内没有一家模具厂为研制注拉吹中空塑料成型机的模具而购注拉吹中空塑料成型机作为模具的试制设备。?

  1.2.3  主机厂与模具厂缺少合作?

  注拉吹中空塑料成型机的研制,主机厂与模具厂必需共同开发,各担风险,这是国外开发注拉吹中空塑料成型机成功的经验。例如,日本青木固和日本日精公司,都有为他们配套的模具厂,由主机厂提出要求,模具厂进行研制然后交用户使用。而我们有的主机厂本身对注拉吹中空塑料成型机的模具还很不了解的情况下,为节约研制成本,自己制造模具,结果,不但成形制品达不到质量标准,而且使主机的形象生产了不良的影响。?

  1.3  研制的方向

  1.3.1  模具?

  模具是注拉吹中空塑料成型机的研制重点。研制注拉吹塑料成型机模具的重点是研制注射型坯的模具,注射型坯的模具的研制重点是模具的材料、热流道喷嘴及热流道的设计、温度的控制系统。目前在我国注拉吹中空塑料成型机的模具达不到技术水平的情况下,主机厂可与国外有关模具厂合作。只要模具达到应用的水平,配上我们的主机,可以说,注拉吹中空塑料成型机能够走向市场。

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  1.3.2  主机?

  主机性能已达到基本性能要求,但与日本青木固和日本日精公司的设备有差距。研制重点是:?

  转盘运转高速及定位稳定性。转盘运行及定位性能影响成形的效率。注拉吹中空塑料成型机是高速成型设备,转盘高速运转是高速成型不可缺少的一个组成部分。转盘运转必须达到这样的要求,起步高速旋转,在离下一工位约100mm处,突然减速进行慢速旋转,至定位点无前后摆动无冲击稳妥定位。从各厂已开发的主机运行情况来看,盘高速运转速度不够,转盘在每一个工位定点处定位时有前后摆动现象,往往需摆动几次后才能定位,影响了生产效率,解决这一问题的关键是提高液压及电气的控制水平与控制精度。?

  1.3.3  吹塑合模机构

  日本青木固公司吹塑合模机构已用齿轮齿条高效高速同步合模机构,该合模机构的原理类同挤吹中空成型机的齿轮齿条同步合模机构,该合模机构对中性能重复精度高,而我们仍用已淘汰的低效、无自动对中性能的单方向合模机构或两模板在压力油作用下同时运行的合模机构,走国际上同类机制造厂走过的老路,齿轮齿条同步合模机构比单方向合模机构运行时间减少30%,比两模板在压力油作用下同时运行的合模机构能耗减少一半。?

  1.3.4  高速高效高品质低能耗?

  注拉吹中空塑料成型机的主要优点就是运行速度快,高效就是运行效率高,高品质就是成形制品的精度及透明度等品质高,低能耗就是成型制品的能耗低。高速高效高品质低能耗,是主机和模具综合技术水平的体现,是我们进一步努力的目标。目前,我国的注拉吹中空塑料成型机的周期运转时间,在不考虑制品质量情况下,成形600ml—模六件的PET瓶,运转周期时间比国际上同类机要慢约60%,降低了生产效率,增加了能耗。“三工位”由于不需要在吹塑过程中重新加热型坯,所以比“四工位”能耗低。日本青木固SB111-250LL-50S—模四腔3工位,循环时间仅为4S,8.5S就成形四个重26.2g瓶口直径为60mm的0.5L的瓶子。?

  2  “一步半法”注拉吹中空塑料成型机

  “一步半法”成型机同“一步法”注拉吹中空塑料成型机的主要区别是,在型坯注塑和拉伸之间有一段较长的过渡时间,即把常规注射型坯设备同一步法拉吹中空成型设备组合成综合式注拉吹中空塑料成型机,优点是,降低了模具的要求,再加热拉伸吹塑对型坯进行双向拉伸提高PET瓶子的取向结晶度,使其可在87℃热灌装。从目前我国研制的综合水平来看,“一步半法”注拉吹中空塑料成型机,适合国情,具有从主机到模具的研究和制造能力。研制的重点是如何提高生产率。?

  3  拉吹中空塑料成型机?

  拉吹中空塑料成型机是把已成形的型坯进行加热后拉伸吹塑成形。拉吹中空塑料成型机根据其成型工序可分为:把加热型坯与拉伸吹塑成型放在两台设备上进行的“二步法”,把加热型坯与拉伸吹塑成型放在一台设备上进行的“一步法”。“二步法”的拉吹中空塑料成型机,在我国已非常成熟,也是许多小型企业生产碳酸饮料瓶的主要设备,投资成本少,主要缺点是生产效率低。一步法拉吹中空塑料成型机在我国已研制成功,今后,“一步法”拉吹中空塑料成型机将取代“二步法”的拉吹中空塑料成型机。?

  3.1  “一步法”拉吹中空塑料成型机研制的方向?

  3.1.1  提高成形速度?

  “一步法”拉吹中空塑料成型机主要优点是成形速度快,所以,提高成形速度是其努力追求的主要目标。法国Sidler公司,其型号为SBO-24KC。拉伸吹塑模具的腔数为48,成型0.5LPET瓶产量达到60000个/h。提高成形速度的关键是:优化加热系统以减少时间,提高瓶坯的运转输送传动速度,提高瓶坯快速稳定定位的性能,缩短模具开合和吹塑压紧头升降时间,增加成形腔数。?

  3.1.2  瓶坯质量检测装备

  瓶坯质量检测装备,国内还是空白。“一步法”拉吹中空塑料成型机所用的瓶坯大多数是外购的,因此瓶坯的质量决定了成品的成型率。提高成型率的前提,必须对瓶坯的质量进行检测。德国Krones研制出了一种瓶坯质量检测装置,能检测瓶坯的同心度、内径等质量,每小时可检测72000个瓶坯,该装置可安装在自动堆垛台之后,也可以安装在Contiform中空塑料成型机的横进给轮上。?

  3.2  联机作业中空塑料成型生产线

  联机作业中空塑料成型生产线是指将瓶坯的加热拉伸吹塑成型、原料的灌装、贴标、包装等多道工序集于一次完成,尤其使灌充不需要对瓶进行再清洗,不需要空气输送带,灌充可在封闭无污染的环境中进行。例如,日本Placo公司把吹塑成型、制品、飞边切除(口部、内孔为模内冲切,底部由装在模具下部的冲裁机构切除)组成一体,用以生产矿泉容器。?

  3.3  瓶坯的注射成型设备

  瓶坯的注射成型是拉吹中空塑料瓶的基础。目前,我国瓶坯的注射成型设备,只能生产单层瓶坯,并且生产效率低。?

  发展的方向?

  提高单层瓶坯的生产效率。制约生产效率的主要因素不是注塑机而是模具,瓶坯模具的研究开发及制造大大落后于国际水平,热流道技术及运用过不了关,先进的瓶坯模具都为进口设备。国际上,单层PET瓶坯的注塑模具的模腔数在二年前已达到了144腔,而我们还在20腔上徘徊不前。

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  我国PET饮料瓶塑料成形机随着饮料、啤酒、酒类等行业的发展,其应用前景广阔。但是,我国市场上高效性能的PET饮料瓶塑料成型机,基本上是进口产品。国产的PET饮料瓶塑料成形机跟不上市场的需求。?

  1.“一步法”注拉吹中空塑料成型机

  “一步法”注拉吹中空塑料成型机是PET饮料瓶的主要生产设备。“一步法”注拉吹中空塑料成型机把注射型坯、加热型坯、拉伸型坯与吹塑、成型制品脱模等工序在同一台设备上连续进行的高效设备。“一步法”注拉吹中空塑料成型机根据成型工序可分为:以日本青木固为代表的“三工位”注拉吹中空塑料成型机,以日本日精为代表的“四工位”注拉吹中空塑料成型机。“三工位”与“四工位”主要区别是,“三工位”是把注射型坯与加热型坯在一个工序上完成,“四工位”是把注射型坯与加热型坯在二个工序上完成。现在,我国使用的注垃吹中空塑料成型机基本上都是日本青木固和日本日精的设备,这值得每一家中空设备生产厂家深思。注拉吹中空塑料成型机有其自己的特点,是其它吹瓶机不能替代的。国外厂商看好中国市场,据他们估计,饮料包装行业,中国市场还需要不少于800台“一步法”注拉吹中空塑料成型机。?

  1.1  目前我国“一步法”注拉吹中空塑料成型机的研制概况

  我国塑料机械厂“一步法”研究开发注拉吹中空塑料成型机已有近十年的历史,走的是日本青木固式“三工位”及日本日精式“四工位”机型的道路,据了解,我国有不少于四个塑料机械厂投入研究开发,但是至今还没有一个塑料机械厂能生产出达到制品质量要求的注拉吹中空塑料成型机,在2003年上海第六届亚太国际橡胶工业展览会上展出的两台注拉吹中空塑料成型机成形的制品的质量达不到质量标准,早期投入开发的塑料机械厂基本上都放弃了这项目的研制。现在新投入开发出的注拉吹中空塑料成型机,在主机的机械机构和控制等方面有所进步,但在模具方面还不成熟。衡量注拉吹中空塑料成型机的质量标准,模具达不到要求,就不能吹出达到质量标准的制品,所以,就目前我国的注拉吹空塑料成型机总体技术水平来看,仍处于研制阶段,还达不到商品化的要求。

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  1.2  研制存在问题分析?

  经过近十年的研制,为什么我国的注拉吹中空塑料成型机还达不到商品化水平。究其原因,作者认为主要以下原因:?

  1.2.1  开发思路误区?

  只重主机开发,忽视模具开发。注拉吹中空塑料成型机是主机与模具两者结合的设备,从主机与模具两者对整机的重要性来说,主机只占整机的40%,而模具占整机的60%,主机开发成功,并不等于整机开发成功,只有主机与模具两者共同开发成功,才能说注拉吹中空塑料成型机开发成功。日本青木固式“三工位”及日本日精式“四工位”机型的技术关键是模具,而我们的一些塑料机械厂在开发注拉吹中空塑料成型机过程中,没有正确认识到主机与模具两者之间的关系,只重视开发主机,而没有把开发模具放在更重要的位子,失败的原因主要在此。?

  1.2.2  模具技术水平达不到要求?

  注拉吹中空塑料成型机的模具不同于注射成型模具,有其自己的特点。注拉吹中空塑料成型机的模具中,关键是注射型胚的模具,模具的材料对其性能有特殊要求,热胀冷缩系数小,传热效率高,热传导率高,模具的结构为热流道形式。从目前看我国的模具技术水平来看,还不能开发制造出达到质量标准的注拉吹中空塑料成型机的模具,据了解,有的模具厂对注拉吹中空塑料成型机的模具采用哪一种材料还不了解,怎么能开发出模具?模具厂缺少投入,使模具技术水平得不到发展。据了解。国外开发制造注拉吹中空塑料成型机的模具厂,自己都有注拉吹中空塑料成型机,开发的模具反复在主机上试验,直至达到要求。而国内没有一家模具厂为研制注拉吹中空塑料成型机的模具而购注拉吹中空塑料成型机作为模具的试制设备。?

  1.2.3  主机厂与模具厂缺少合作?

  注拉吹中空塑料成型机的研制,主机厂与模具厂必需共同开发,各担风险,这是国外开发注拉吹中空塑料成型机成功的经验。例如,日本青木固和日本日精公司,都有为他们配套的模具厂,由主机厂提出要求,模具厂进行研制然后交用户使用。而我们有的主机厂本身对注拉吹中空塑料成型机的模具还很不了解的情况下,为节约研制成本,自己制造模具,结果,不但成形制品达不到质量标准,而且使主机的形象生产了不良的影响。?

  1.3  研制的方向

  1.3.1  模具?

  模具是注拉吹中空塑料成型机的研制重点。研制注拉吹塑料成型机模具的重点是研制注射型坯的模具,注射型坯的模具的研制重点是模具的材料、热流道喷嘴及热流道的设计、温度的控制系统。目前在我国注拉吹中空塑料成型机的模具达不到技术水平的情况下,主机厂可与国外有关模具厂合作。只要模具达到应用的水平,配上我们的主机,可以说,注拉吹中空塑料成型机能够走向市场。?

  1.3.2  主机?

  主机性能已达到基本性能要求,但与日本青木固和日本日精公司的设备有差距。研制重点是:?

  转盘运转高速及定位稳定性。转盘运行及定位性能影响成形的效率。注拉吹中空塑料成型机是高速成型设备,转盘高速运转是高速成型不可缺少的一个组成部分。转盘运转必须达到这样的要求,起步高速旋转,在离下一工位约100mm处,突然减速进行慢速旋转,至定位点无前后摆动无冲击稳妥定位。从各厂已开发的主机运行情况来看,盘高速运转速度不够,转盘在每一个工位定点处定位时有前后摆动现象,往往需摆动几次后才能定位,影响了生产效率,解决这一问题的关键是提高液压及电气的控制水平与控制精度。

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  1.3.3  吹塑合模机构。

  日本青木固公司吹塑合模机构已用齿轮齿条高效高速同步合模机构,该合模机构的原理类同挤吹中空成型机的齿轮齿条同步合模机构,该合模机构对中性能重复精度高,而我们仍用已淘汰的低效、无自动对中性能的单方向合模机构或两模板在压力油作用下同时运行的合模机构,走国际上同类机制造厂走过的老路,齿轮齿条同步合模机构比单方向合模机构运行时间减少30%,比两模板在压力油作用下同时运行的合模机构能耗减少一半。

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  1.3.4  高速高效高品质低能耗?

  注拉吹中空塑料成型机的主要优点就是运行速度快,高效就是运行效率高,高品质就是成形制品的精度及透明度等品质高,低能耗就是成型制品的能耗低。高速高效高品质低能耗,是主机和模具综合技术水平的体现,是我们进一步努力的目标。目前,我国的注拉吹中空塑料成型机的周期运转时间,在不考虑制品质量情况下,成形600ml—模六件的PET瓶,运转周期时间比国际上同类机要慢约60%,降低了生产效率,增加了能耗。“三工位”由于不需要在吹塑过程中重新加热型坯,所以比“四工位”能耗低。日本青木固SB111-250LL-50S—模四腔3工位,循环时间仅为4S,8.5S就成形四个重26.2g瓶口直径为60mm的0.5L的瓶子。

  ?  2.  “一步半法”注拉吹中空塑料成型机

  “一步半法”成型机同“一步法”注拉吹中空塑料成型机的主要区别是,在型坯注塑和拉伸之间有一段较长的过渡时间,即把常规注射型坯设备同一步法拉吹中空成型设备组合成综合式注拉吹中空塑料成型机,优点是,降低了模具的要求,再加热拉伸吹塑对型坯进行双向拉伸提高PET瓶子的取向结晶度,使其可在87℃热灌装。从目前我国研制的综合水平来看,“一步半法”注拉吹中空塑料成型机,适合国情,具有从主机到模具的研究和制造能力。研制的重点是如何提高生产率。?

  3  拉吹中空塑料成型机?

  拉吹中空塑料成型机是把已成形的型坯进行加热后拉伸吹塑成形。拉吹中空塑料成型机根据其成型工序可分为:把加热型坯与拉伸吹塑成型放在两台设备上进行的“二步法”,把加热型坯与拉伸吹塑成型放在一台设备上进行的“一步法”。“二步法”的拉吹中空塑料成型机,在我国已非常成熟,也是许多小型企业生产碳酸饮料瓶的主要设备,投资成本少,主要缺点是生产效率低。一步法拉吹中空塑料成型机在我国已研制成功,今后,“一步法”拉吹中空塑料成型机将取代“二步法”的拉吹中空塑料成型机。?

  3.1  “一步法”拉吹中空塑料成型机研制的方向?

  3.1.1  提高成形速度?

  “一步法”拉吹中空塑料成型机主要优点是成形速度快,所以,提高成形速度是其努力追求的主要目标。法国Sidler公司,其型号为SBO-24KC。拉伸吹塑模具的腔数为48,成型0.5LPET瓶产量达到60000个/h。提高成形速度的关键是:优化加热系统以减少时间,提高瓶坯的运转输送传动速度,提高瓶坯快速稳定定位的性能,缩短模具开合和吹塑压紧头升降时间,增加成形腔数。?

  3.1.2  瓶坯质量检测装备

  瓶坯质量检测装备,国内还是空白。“一步法”拉吹中空塑料成型机所用的瓶坯大多数是外购的,因此瓶坯的质量决定了成品的成型率。提高成型率的前提,必须对瓶坯的质量进行检测。德国Krones研制出了一种瓶坯质量检测装置,能检测瓶坯的同心度、内径等质量,每小时可检测72000个瓶坯,该装置可安装在自动堆垛台之后,也可以安装在Contiform中空塑料成型机的横进给轮上。

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  3.2  联机作业中空塑料成型生产线

  联机作业中空塑料成型生产线是指将瓶坯的加热拉伸吹塑成型、原料的灌装、贴标、包装等多道工序集于一次完成,尤其使灌充不需要对瓶进行再清洗,不需要空气输送带,灌充可在封闭无污染的环境中进行。例如,日本Placo公司把吹塑成型、制品、飞边切除(口部、内孔为模内冲切,底部由装在模具下部的冲裁机构切除)组成一体,用以生产矿泉容器。?

  3.3  瓶坯的注射成型设备

  瓶坯的注射成型是拉吹中空塑料瓶的基础。目前,我国瓶坯的注射成型设备,只能生产单层瓶坯,并且生产效率低。?

  发展的方向?

  提高单层瓶坯的生产效率。制约生产效率的主要因素不是注塑机而是模具,瓶坯模具的研究开发及制造大大落后于国际水平,热流道技术及运用过不了关,先进的瓶坯模具都为进口设备。国际上,单层PET瓶坯的注塑模具的模腔数在二年前已达到了144腔,而我们还在20腔上徘徊不前。?

  多层共注射瓶坯设备。

  多层复合瓶是发展的方向,发展多层瓶坯设备是前提。我们在这方面基本上还是空白,国际上发展很快。Kortec公司在2003年NPE展览会上展示了一种144腔的“Ultra”共注射模具,和加拿大Husky公司的注塑机相配合,生产碳酸饮料瓶用的多层型坯,产量为35000/h走在世界前列,值得我们学习研究。多层共注射瓶的吹塑成型与单层PET瓶的吹塑成型基本差不多,可用单层拉吹中空设备进行。

  4  结语?

  本文对我国PET瓶塑料成型机的现状和发展作了论述,充分说明了我国PET瓶塑料成型机大有发展前景,同时,我们应当看到,我国PET瓶塑料成型机与工业发达国家的差距较大,要做的工作很多,在消化吸收国外先进技术的同时,积极开发适应市场需要及具有潜在发展前景的设备。多层共注射瓶坯设备。

  多层复合瓶是发展的方向,发展多层瓶坯设备是前提。我们在这方面基本上还是空白,国际上发展很快。Kortec公司在2003年NPE展览会上展示了一种144腔的“Ultra”共注射模具,和加拿大Husky公司的注塑机相配合,生产碳酸饮料瓶用的多层型坯,产量为35000/h走在世界前列,值得我们学习研究。多层共注射瓶的吹塑成型与单层PET瓶的吹塑成型基本差不多,可用单层拉吹中空设备进行。

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