一步法三工位注拉吹塑料中空成型技术（一）
日期：2010-1-7 13:09:03 点击：
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一步法注拉吹塑料中空成型是当今世界先进的拉伸制瓶工艺技术，采用高压高速注射瓶坯、对瓶坯进行轴向拉伸和双向吹塑拉伸、冷却定型等工艺技术。注射、拉伸、吹塑工序在一台设备上依次完成，即“一步法”制瓶工艺。
塑料瓶经拉伸后透明度、表面刚度、抗冲击性、阻气透性等综合机械性能得到了较大提高，生产效率高，制品内在质量及尺寸精度容易得到保证。
1、一步法注拉吹工艺设备简介
一步法注拉吹工艺设备的主机是注拉吹塑料中空成型机及其注拉吹模具，主要由注射装置、升降转位装置、拉伸吹塑装置、脱模装置、液压系统、气路系统、电控系统、微机自动控制系统、机架、安全罩、注射瓶坯模、拉伸吹塑成型模等部分组成，集成了注拉吹专用控制电脑、变频控制器、电液比例控制系统、热流道模具等一些先进工艺装备。
一步法注拉吹设备的辅机主要有塑料除湿干燥机、空气压缩机、空气除湿机、模具冷却机等，是集“机、电、液、气、微机”的一体化高端技术装备，本项目创新性地综合运用了P ID 温控技术、变频技术、微机自动控制技术、热流道模具技术等一些先进的技术，与国内目前普遍使用的挤吹机、注吹机、注拉吹二步法设备相比，在自动化程度、成品率、节约能耗、减少废料等多方面都具有明显的技术优势。适于生产带瓶颈、精度高、透明度好、无毒、对内容物保存效果好的高档塑料瓶，广泛用于加工医药、保健品、食品、化妆品及化工等行业的PET、PEN、PP 等高档包装瓶。
2、设备及技术特点
2.1 三工位
包括注射瓶坯工位、拉伸吹塑工位、脱模工位，参见图1 。
图1 三工位示意图
2.2 一步法工艺
瓶坯注射成型、瓶坯拉伸、瓶子吹塑成型等工序在该机上依次完成。
2.3 变频与电液比例复合调速技术的应用
变频与电液比例复合调速专利技术应用于注拉吹制瓶工艺在国际上尚属首次，并取得了很大实效，较以往采用变量泵供油、双泵供油或双联泵组供油具有很多优势。主要体现在小流量高压工况时：
（1）双泵供油时，因为各工况之间的流量变化时间都在3s 以内，而泵由零转速启动到额定转速的时间在3s 左右，所以该机在高压小流量时不能停掉大泵，只能全流量供油、卸荷阀卸荷，造成能耗。
（2）双联泵组供油时，在高压小流量工况时，小泵供高压油，大泵卸荷，但泵仍然是全流量供油，由溢流阀泄油，造成能耗。
（3）变量泵供油，可以实现泵的供油流量自动控制，并在高压状态时减小流量，从而保持对输出功率的控制，因而能耗较低，自动化程度较高，但是成本高，国内使用还较少。
能耗大会使系统发热，并且泵在全流量下长期工作，使泵的运行精度和使用寿命都会受到一些影响。应用变频与电液比例复合调速微机控制系统，按照系统的工况需要实现压力和流量的最优化控制，从而大幅度降低液压系统的溢流损耗，具有显著的节能降耗效果，比普通技术节电30% 以上。机器在微机控制下运行时，微机利用位移传感尺精确测控动作行程并判断机器在整个工作循环中处于哪个工况，然后根据工况要求将设定的频率信号输送给变频器从而控制电动机无级调速，控制定量泵的输出流量。
该技术的特点是：避免了供油过量溢流造成的功耗和发热现象；油泵不会在全流量下长期供油，其寿命大大提高；供油量调节是无级调节，变换平稳，不会造成冲击现象；特别是在高压小流量工况时，其优点更加突出和明显，通过变频可以在一定调速范围内通过变频参数预置，使电动机在低转速下经定量泵提供负载要求的油压，电动机在较低的功率输出下运行，降低能耗，减少系统发热量，使整个系统的运行更加安全可靠；还可以使电动机软启动，减少了对电网的冲击。
2.4 以PET 为主要生产原料
PET 原料为半结晶性塑料，结晶点260℃，其塑化温度控制在280℃左右；水敏性强，易吸湿水解，必须在150℃的干燥空气中干燥4h以上，使水分含量低于0.005%；瓶坯温度在95℃时拉伸吹塑，易于成型，质量易于控制；在170℃时结晶速度最快，所以要迅速冷却通过结晶区，选用结晶速度慢的品种，特性黏度值70～85 ml/g。
2.5 一模多腔
设备成型时可使用一模多腔，并可连续全自动生产。
2.6 热流道模具设计
国外的先进技术已经在使用计算机软件包，对一模多腔热流道模具进行精密设计计算。应用先进计算机模拟技术对塑料成型特性、介质冷却特性、热量传递特性、流道参数、型腔应力变化等各方面因素进行精确模拟分析。
在国内，热流道模具的设计和制造已经成为制约一步法注拉吹工艺设备国产化的瓶颈，业内人士应该寻找突破口进行重点攻关。最近几年，很多塑料中空成型设备的制造商也一直在关注着一步法注拉吹工艺设备的进展，但是制造工艺问题少有涉足。宁波千普机械制造有限公司依托自主技术，与浙江大学等大专院校紧密合作，在2000年开始注拉吹工艺设备的研发，产品试制成功后在模具和成型工艺方面进行了几十次的试验探索，取得了较为明显的成绩。
2.7 高效PET 塑化螺杆
PET 的熔点在260℃，在95℃左右吹塑，温度控制要相对精确，确保成型稳定。由于PET是结晶型塑料，所以瓶坯注射成型工艺要求采用快速冷却方法以迅速通过结晶区，因而在注射结束后的保压冷却时间只有3s左右，要在这样短的时间内完成高质量的塑化过程，这就要求PET塑化螺杆必须是高效的。最近几年我国的PET 塑料瓶坯加工工艺及装备技术都有了很大的提高，为PET注拉吹制瓶实现一步法奠定了基础，并且随着技术引进和不断地探索，相信具有我国自主知识产权的注拉吹一步法成型设备会赶上世界先进水平。
3 设备优势
（1）一步法工艺，比二步法工艺生产效率高、劳动强度低、无二次污染。
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塑料瓶经拉伸后透明度、表面刚度、抗冲击性、阻气透性等综合机械性能得到了较大提高，生产效率高，制品内在质量及尺寸精度容易得到保证。
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1、一步法注拉吹工艺设备简介
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一步法注拉吹工艺设备的主机是注拉吹塑料中空成型机及其注拉吹模具，主要由注射装置、升降转位装置、拉伸吹塑装置、脱模装置、液压系统、气路系统、电控系统、微机自动控制系统、机架、安全罩、注射瓶坯模、拉伸吹塑成型模等部分组成，集成了注拉吹专用控制电脑、变频控制器、电液比例控制系统、热流道模具等一些先进工艺装备。
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一步法注拉吹设备的辅机主要有塑料除湿干燥机、空气压缩机、空气除湿机、模具冷却机等，是集“机、电、液、气、微机”的一体化高端技术装备，本项目创新性地综合运用了P ID 温控技术、变频技术、微机自动控制技术、热流道模具技术等一些先进的技术，与国内目前普遍使用的挤吹机、注吹机、注拉吹二步法设备相比，在自动化程度、成品率、节约能耗、减少废料等多方面都具有明显的技术优势。适于生产带瓶颈、精度高、透明度好、无毒、对内容物保存效果好的高档塑料瓶，广泛用于加工医药、保健品、食品、化妆品及化工等行业的PET、PEN、PP 等高档包装瓶。
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2、设备及技术特点
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2.1 三工位
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包括注射瓶坯工位、拉伸吹塑工位、脱模工位，参见图1 。
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图1 三工位示意图
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2.2 一步法工艺
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瓶坯注射成型、瓶坯拉伸、瓶子吹塑成型等工序在该机上依次完成。
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2.3 变频与电液比例复合调速技术的应用
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变频与电液比例复合调速专利技术应用于注拉吹制瓶工艺在国际上尚属首次，并取得了很大实效，较以往采用变量泵供油、双泵供油或双联泵组供油具有很多优势。主要体现在小流量高压工况时：
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（1）双泵供油时，因为各工况之间的流量变化时间都在3s 以内，而泵由零转速启动到额定转速的时间在3s 左右，所以该机在高压小流量时不能停掉大泵，只能全流量供油、卸荷阀卸荷，造成能耗。
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（2）双联泵组供油时，在高压小流量工况时，小泵供高压油，大泵卸荷，但泵仍然是全流量供油，由溢流阀泄油，造成能耗。
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（3）变量泵供油，可以实现泵的供油流量自动控制，并在高压状态时减小流量，从而保持对输出功率的控制，因而能耗较低，自动化程度较高，但是成本高，国内使用还较少。
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该技术的特点是：避免了供油过量溢流造成的功耗和发热现象；油泵不会在全流量下长期供油，其寿命大大提高；供油量调节是无级调节，变换平稳，不会造成冲击现象；特别是在高压小流量工况时，其优点更加突出和明显，通过变频可以在一定调速范围内通过变频参数预置，使电动机在低转速下经定量泵提供负载要求的油压，电动机在较低的功率输出下运行，降低能耗，减少系统发热量，使整个系统的运行更加安全可靠；还可以使电动机软启动，减少了对电网的冲击。
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2.4 以PET 为主要生产原料
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2.7 高效PET 塑化螺杆
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PET 的熔点在260℃，在95℃左右吹塑，温度控制要相对精确，确保成型稳定。由于PET是结晶型塑料，所以瓶坯注射成型工艺要求采用快速冷却方法以迅速通过结晶区，因而在注射结束后的保压冷却时间只有3s左右，要在这样短的时间内完成高质量的塑化过程，这就要求PET塑化螺杆必须是高效的。最近几年我国的PET 塑料瓶坯加工工艺及装备技术都有了很大的提高，为PET注拉吹制瓶实现一步法奠定了基础，并且随着技术引进和不断地探索，相信具有我国自主知识产权的注拉吹一步法成型设备会赶上世界先进水平。
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