塑料中空容器的生產(chǎn)工藝、設備及其發(fā)展

（1）注塑型坯：注一吹法首先是將熔融的物料注入一個置有芯棒的型坯里，熔料在型坯中冷卻，便收縮在芯棒上，形成粘彈性的預塑型坯，在將型坯模打開，把帶有型坯的芯棒按著程序轉(zhuǎn)至新的吹塑公位進行吹塑成型。　

（2）吹塑成型：當芯棒轉(zhuǎn)至吹塑工位后，吹塑模具將帶有塑坯的芯棒鎖緊，并立即通入壓縮空氣至芯棒芯部，于是型坯在空氣壓力的作用下從芯棒壁上分離，開始膨脹，一直膨脹到吹塑模具的輪廓為止。型坯在吹塑模具內(nèi)成型后，帶有吹脹制品的芯棒就轉(zhuǎn)至脫模公位。　

（3）制品脫模：轉(zhuǎn)至脫模工位后的成型制品從芯棒上頂出落下或直接被輸送到包裝崗位�！�

由此可以看出，注一吹成型所要求的基本結(jié)構(gòu)應該是：　

Ⅰ．必須具備有與普通注塑機一樣的注塑裝置，將塑料進行塑化、熔融并注塑出型坯。　

Ⅱ．有兩套模具一套是型坯模具(成型型坯的),另一套是吹塑模具(成型制品的)。注塑模具和吹塑模具包括兩個半模，注塑模具是型坯的型腔，吹塑模具是制品的型腔，并有定位止口，當閉合時，能包住芯棒�！�

Ⅲ．有控制芯棒轉(zhuǎn)位或移位的順序裝置和定位裝置，能及時準確地控制芯棒的轉(zhuǎn)換工位。　

Ⅳ．有芯棒頂出機構(gòu)，完成制品的脫落程序�！�

　　注塑吹塑工藝一般地說，吹塑制品的質(zhì)量與注塑工序之間的關系較吹塑之間的關系要更加密切，型坯的構(gòu)成在整個成型周期中是非常關鍵的部分 。在這個程序中，塑料要進行塑化，在型坯模具上不設冷卻裝置，如果在型坯模具上進行溫度控制時，要使型坯的溫度均衡，因為多數(shù)型坯有輕重、薄厚分配不均的現(xiàn)象，因此注射過多的物料或因塑料類型不同 ，都會引起容器的重量發(fā)生變化。

　　芯棒與型坯模具的結(jié)構(gòu)應根據(jù)物料的性質(zhì)來設計，除塑料的密度外，注塑型坯的質(zhì)量還要通過注射效率、注射壓力、成型壓力、成型周期，以及脫模劑用量而調(diào)整。

　　在成型開始時，最初的型坯不能吹塑，收縮在芯棒上的型坯要撕下去，必須經(jīng)過數(shù)次注塑使型坯模具中的熱量穩(wěn)定、工藝穩(wěn)定之后才能開始，而且對每個芯棒都是如此。如果型坯模具太冷，型坯收縮嚴重，以致不能吹塑成所要求的中空制品；同樣，芯棒太熱型坯也會緊縮在芯棒上。如果型坯粘住芯棒的任何地方，中空制品的壁厚都會發(fā)生變化。因此要求芯棒、型坯模及熔體的溫度都要適合，例如：如果芯棒太熱，芯棒溫度也高，則熔體就會粘住芯棒。由于許多型坯的厚度不同，因而芯棒初始物料的溫度不均勻，如果某部分太熱，則型坯薄的部分經(jīng)過吹脹后會變得更薄。型坯厚的部分較熱，首先吹脹，如果是這種情況，熔體就會流動的太快，致使冷而薄的部分跟不上物料，這樣導致局部發(fā)生空洞�！�

　　在脫模階段，要檢驗中空制品的重量、尺寸和有否飛邊，缺料和孔洞等缺陷。若出現(xiàn)有較薄的部分在預塑之前可干混少量的硬蠟酸鋅或某些類型的脫模劑，有助于解決這個問題。由此可見在注吹成型方面最重要的問題是要解決最適宜的工藝條件，先注塑出有底型坯，然后在最適宜的工藝條件下進行吹塑成型，這里與普通注塑成型有不同。

　　第一在注塑成型坯后，從有底型坯移向吹塑模時，常處在100～150℃左右的高溫狀態(tài)，在次高溫狀態(tài)下型芯和型坯難以脫模。

　　第二在容器口的部位沒有被拉伸，注塑的變形照原樣保持下來，又加之頂端存在料流的熔焊問題，所以此處是容器強度最薄弱的地方。為了改進這方面的缺點，對有些塑料要選擇配方。例如：當把硬脂酸的金屬鹽或酰胺化合物加到復合改性的高抗沖聚苯乙烯中時，在注吹成型時會使型坯與型芯的脫模性良好，并改進瓶口部位的吹塑質(zhì)量。

　　第三當有底型坯與芯棒的噴嘴部分分離，轉(zhuǎn)向吹塑模時，在型坯和粘在噴嘴上的熔融樹脂之間有拉絲現(xiàn)象，有時絲會粘在型坯上，這樣不僅有損于制品的外觀，而且一旦與容器內(nèi)的食品混合，從衛(wèi)生角度是不允許的。這種情況需要從改變成型條件和樹脂改性。例如：據(jù)報道，在通用PS中加適量的橡膠（2—7％）就可以改變粘絲現(xiàn)象，而且橡膠粒子的直徑對拉絲現(xiàn)象也有影響，當橡膠粒子大到10-30μm 時，能有效的防止拉絲現(xiàn)象，這種比普通注塑成型的橡膠粒子要大的多�！�

　　聚對苯二甲酸乙二酯（PET）吹塑瓶的生產(chǎn)按型坯的預成型不同可分為注塑拉伸吹塑（簡稱注拉吹）和擠出拉伸吹塑（簡稱擠拉吹）。在這兩種成型方法中，由于注拉吹工藝易控制，生產(chǎn)效率高，廢品少而較為通用。 PET吹瓶可分為兩類，一類是有壓瓶，如充裝碳酸飲料的瓶。另一類為無壓瓶，如充裝水、茶、油等的瓶。茶飲料瓶是摻混了聚萘二甲酸L—酯（PEN）的改性PET瓶或PET與熱塑性聚芳酯的復合瓶，在分類上屬熱瓶，可耐80℃以上，水瓶則屬冷瓶，對耐熱性無要求。再成型工藝上熱瓶與冷瓶相似�，F(xiàn)在主要討論冷瓶中的有壓飲料瓶成型工藝。

1．設備

　 隨著科技的不斷進步和生產(chǎn)的規(guī)�；�，PET吹瓶機自動化程度越來越高，由從前每小時生產(chǎn)幾千個瓶發(fā)展到每小時生產(chǎn)幾萬個瓶。操作也由過去的手動按鈕式發(fā)展為現(xiàn)在的全電電腦控制，大大降低了工藝操作上的難度，增加了工藝的穩(wěn)定性。目前，注拉吹設備的生產(chǎn)廠家主要有法國的SIDEL公司、德國的KRONES公司等。雖然生產(chǎn)廠家不同，但其設備原理相似，一般均包括供坯系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吹瓶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔機幾大部分。

2．吹塑工藝

　　PET瓶吹塑工藝流程。影響PET瓶吹塑工藝的重要因素有瓶坯、加熱、預吹、模具及環(huán)境等。

⑴ 瓶坯

　 設備吹塑料瓶時，首先將PET瓶切片注射成型為瓶坯，它要求兩次回收料比例不能超過（5％以下），回收次數(shù)不能超過兩次，而且分子量及粘度不能過低。注塑成型的瓶坯需要存放48h 以上方能使用。加熱后沒用完的瓶坯，必須在存放48h以上方能重新加熱使用。瓶坯的存放時間不能超過六個月。

　 瓶坯的優(yōu)劣很大程度上取決于PET材料的優(yōu)劣，應選擇易吹脹、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工藝。實驗表明，同樣粘度的PET材料成型的瓶坯，進口的原料要比國產(chǎn)料易吹塑成型，而同一批次的瓶坯，生產(chǎn)日期不同，吹塑工藝也可能有較大差別。瓶坯的優(yōu)劣決定吹塑工藝的難易，對瓶坯的要求是純潔、透明、無雜質(zhì)、無異色、注點長度及周圍暈斑合適。

⑵ 加熱

　 瓶坯的加熱由加熱烘箱來完成，其溫度由人工來設定，自動調(diào)節(jié)。烘箱中由遠紅外燈管發(fā)出遠紅外線對瓶坯輻射加熱，由烘箱底步風機進行熱循環(huán)，使烘箱內(nèi)部溫度均勻。瓶坯在烘箱中向前運動的同時自轉(zhuǎn)，使瓶坯受熱均勻。

　 燈管的布置在烘箱中自上而下一般呈“區(qū)”字形，兩頭多中間少。烘箱的熱量由燈管開啟數(shù)量、整體溫度設定、烘箱功率及各段加熱比共同控制。燈管的開啟要結(jié)合預吹瓶進行調(diào)整。要使烘箱更好地發(fā)揮作用，其高度、冷卻板等的調(diào)整很重要，若調(diào)整不當吹塑時易出現(xiàn)脹瓶口（瓶口變大）、硬頭頸（頸部料拉不開）等缺陷。

⑶ 預吹

　　預吹是二步吹瓶法中很重要的一個步驟，它是指吹塑過程中在拉伸下降的同時開始預吹氣，使瓶坯初具形狀。這一工序中預吹位置、預吹壓力和吹氣流量是三個重要工藝因素。

　　預吹瓶形狀的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易與瓶子性能的優(yōu)劣。正常的預吹瓶形狀為紡錘形，異常的則有亞鈴狀、手柄狀等,造成異常情況的原因有局部加熱不當,預吹壓力或吹氣流量不足等,而預吹瓶的大小則取決于預吹壓力及預吹位置。在生產(chǎn)中要維持整臺設備所有預吹瓶的大小及形狀一致，若有差異要尋找具體原因，可根據(jù)預吹瓶情況調(diào)整加熱或預吹工藝。預吹壓力的大小隨瓶子規(guī)格、設備能力不同而異，一般容量大、預吹壓力要小，設備生產(chǎn)能力高，預吹壓力高。即使采用同一設備生產(chǎn)同一規(guī)格的瓶子，由于PET材料性能的差異，其所需預吹壓力也不盡相同。玻纖增強的PET材料，較小的預吹壓力即可使瓶子底部的大分子正確取向，另一些用料不當或成型工藝不適當?shù)钠颗�，注點附近有大量的應力集中不易消退，如果吹塑，常會在注點處吹破或應力測試中從注點處爆裂、滲漏。根據(jù)取向條件，此時可如所示把燈管移出2-3支至注點上方開啟，給予注點處充分加熱，提供足夠熱量，促使其迅速取向。對于已加熱二次使用的瓶坯或存放時間超標的瓶坯，由于時溫等差效應，二者成型工藝相似，與正常瓶坯相比，其要求的熱量要少，預吹壓力也可適當降低。

⑷ 輔機及模具

　　 輔機主要指維持模具恒溫的設備。模具恒溫對維持產(chǎn)品的穩(wěn)定性有重要作用。一般瓶身溫度高，瓶低溫度低。對冷瓶來說，由于其低部的冷卻效果決定了分子定向的程度，將溫度控制在5～8℃為佳，而瓶低部的溫度則要高得多。模具是影響PET瓶吹塑工藝的重要因素，模具形狀的優(yōu)劣會減輕或加大工藝調(diào)整的難度，如加強筋、過渡區(qū)的弧度及低部的散熱狀況等都對工藝調(diào)整有影響。

⑸ 環(huán)境

　　生產(chǎn)環(huán)境的好壞對工藝調(diào)整也有較大影響，恒定的條件可以維持工藝的穩(wěn)定及產(chǎn)品的穩(wěn)定。PET瓶吹塑成型一般在室溫、低溫狀態(tài)下為佳。

3.其他要求

　　有壓瓶應同時滿足應力測試與耐壓測試的要求。應力測試是為防止PET瓶灌裝飲料時瓶低與潤滑劑（堿性）接觸過程中產(chǎn)生分子鏈的降解而發(fā)生開裂、滲漏等進行的內(nèi)在質(zhì)量控制，耐壓測試則是防止瓶內(nèi)充入一定壓力氣體后產(chǎn)生爆裂而進行的質(zhì)量控制。為滿足這兩種需要，中心點厚度要控制在一定范圍內(nèi)，一般情況下是中心點薄，應力測試較好，耐壓較差，中心點厚，耐壓測試較好，應力測試較差。當然，應力測試的結(jié)果還與中心點周圍過渡區(qū)域料的堆積有很大的關系，這要根據(jù)實際經(jīng)驗進行調(diào)整。

　　PET瓶吹塑工藝的調(diào)整，是針對相應的材料進行的，如果材料不佳，對工藝的要求就很苛刻，甚至于難以吹塑出合格的瓶子。

全自動注一吹中空成型機系列使用范圍：本機采用注射吹塑工藝一次成型中空容器的吹瓶機，能生產(chǎn)具有高瓶頸精度高檔容器。可廣泛用于制造醫(yī)藥、食品、化妝品及化工等行業(yè)的包裝瓶。

　　主要技術(shù)特點：

1．瓶頸采用高壓注射成型，瓶口、瓶頸及其上螺紋精度高，制品規(guī)格統(tǒng)一，外表光潔。

2．合模和開模采用快一慢運動，高壓鎖模采用蓄能器直壓齙保壓，生產(chǎn)率高。

3．水平三公位回轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)工作臺大，一模多腔成型，生產(chǎn)率高。

4．制品脫模自動化，火焰處理自動化及計數(shù)包裝自動化，三者有機結(jié)合，可確保物品不受污染，滿足食品醫(yī)藥行業(yè)衛(wèi)生要求。

5．電器及氣動系統(tǒng)中沒有抽插芯動作，適當增加附件，使用三片模具，可成型較深凹底的制品。

6．具有低壓模保系統(tǒng)，芯棒電氣保護系統(tǒng)和安全操作保護系統(tǒng)。

7．機械、液壓和電器系統(tǒng)均設有可調(diào)環(huán)節(jié)可滿足不同制品的工藝要求。

8.原料適應性強，可成型大部分熱塑性塑料，如PE、PP、PS等。

工藝比較：，

（1）擠吹：　

a．適用于PVC，PE，PP

b．合模線深，影響外觀和強度

c．有頭尾料，需要更多人工和輔助設備進行回用

d．瓶口螺紋精度差．

（2）注吹：

a．適用于PE，PP

b．不適合300毫升以上的容器

c．不適合扁形，異形容器

d．臥式注吹機生產(chǎn)的容器，由于重力作用，容易產(chǎn) 生壁厚不均　

（3）注拉吹

a．適用于PET，PP，PC，PMMA有機玻璃等

b．型坯的精確率高，保證瓶口和螺紋精度

c．產(chǎn)品無飛邊，節(jié)省材料，無須粉碎機和攪拌機

d．產(chǎn)品廢品率極低

e．耐沖擊韌性好，剛性提高，阻隔性能改善，表面透明度和光澤度好

f．無合模線，抗跌能力好　

2．發(fā)展歷程：

　 第一階段：直至七十年代末八十年代初，大量使用玻璃容器，和采用擠吹工藝生產(chǎn)的PVC，PE塑料藥瓶。

　 第二階段：八十年代末至九十年代，仍然沿用較多玻璃容器，但注吹工藝一起以其先進性取代了擠吹工藝。為了提高醫(yī)藥包裝容器得檔次，國家重點扶植了一批國營企業(yè)如：上海海昌、無錫紅光、武漢夏美、山東新華、秦皇島塑料等引進了一批美國WEATON的注吹機大大提高了PE藥瓶的市場占有和質(zhì)量。

　 第三段：九十年代初期隨著注拉吹的工藝在國內(nèi)逐步發(fā)展，PET藥品瓶開始進入藥品包裝舞臺，以廣東南方包裝公司為代表，引進了日本青木固研究所的一部法拉吹設備大量生產(chǎn)PET藥瓶并成功的將PET藥瓶在中國南方鋪開。與此同時，由于玻璃生產(chǎn)工藝對環(huán)境的影響，醫(yī)藥局出臺政策，將采用塑料制品來取代玻璃容器。

　 直到01年前形成一種格局：南方包裝采用一步法青木機生產(chǎn)的塑料PET瓶拿下大部分南方市場，而華中、華東、華北市場仍然以PE瓶為主，但出現(xiàn)一部分用兩步法注拉吹機（黃巖機為代表）生產(chǎn)的PET瓶。

3．設備的發(fā)展歷程：

　　我國醫(yī)藥包裝品進年來迅速發(fā)展，其塑料包裝容器需求量日趨增加，塑料包裝容器成型設備也不斷增長。由于吹塑成型設備在運行過程中首先對瓶口進行注射，保證瓶口的精度，然后在吹塑瓶體，因而能防止內(nèi)的氣體向瓶內(nèi)滲透，保證了瓶口與瓶蓋之間具有密切性能。我國塑料注射吹塑成型中空容器的設備在“六五”和“七五”期間雖能少量生產(chǎn)，但設備本身的精度及各項性能均不及國外設備。

　　目前此類設備的生產(chǎn)要提高精密程度上下功夫，成為名符其實的精密注吹機。所謂“精密注吹機”，不僅指設備成型過程中高速高壓具有很好的穩(wěn)定性，而且要求生產(chǎn)出的容器尺寸波動和質(zhì)量波動方面達到較高的穩(wěn)定性，也就是說生產(chǎn)的容器各部尺寸和幾何形狀精度要高，容器的外觀及內(nèi)在質(zhì)量生產(chǎn)效率等其它指標也能達到較高水平，本文就目前及今后一段時間內(nèi)我國注吹機的發(fā)展作如下幾個方面預測：

（1）具有高度靈敏性、高的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性的液壓控制系統(tǒng)。

　　在液壓系統(tǒng)中，為了能起到能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制功能，其精密注吹機的柱塞式螺桿是由液壓馬達驅(qū)動，并由液壓系統(tǒng)控制注塑，其注塑壓力注塑速度、塑化壓力等均由安裝系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)的控制閥進行單程序的控制和均勻調(diào)節(jié)。

　　吹機螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是依靠電子儀器進行工作，電子指示由傳感器和顯示器組成，根據(jù)單向脈沖的不同差別，讓計算機確定的螺桿轉(zhuǎn)速數(shù)值，精確地在顯示器上顯示數(shù)值。

（2）具有能進行微調(diào)的控制性能，優(yōu)良可靠的操作及使用方便的電子控制系統(tǒng)。

　注吹機螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是依靠電子儀器進行工作，電子指示由傳感器和顯示器組成，根據(jù)單向脈沖的不同差別，讓計算機確定的螺桿轉(zhuǎn)速數(shù)值，精確地在顯示器上顯示數(shù)值。

（3）能進行高速高壓注射型坯，吹塑時能使容器的收縮量最小。

　精密注吹機的另一特點是注射壓力高壓的方向發(fā)展，其目的是降低吹塑成型后的收縮率，增加容器的密度。由于注射壓力高，注射速度快，與普通注吹機比較，其合模系統(tǒng)的剛性好，耐久性好，有足夠的注模吹的合模力，能抵抗高壓、高速注入的熔融塑料的壓力，模具變形最小。

（4）具有優(yōu)良的塑化裝置，能使塑料在均勻溫度下充分塑化，并能正確計量

　當熔料注射到型坯模具內(nèi)，開始向吹塑模內(nèi)形成時，注吹機內(nèi)筒的柱塞螺桿轉(zhuǎn)動，使上料器把裝入料汁的塑料顆粒向螺桿前端輸送，并在熱的作用下，使物料塑化。當機筒前端堆積的熔料與設定的注射量相當時，對螺桿產(chǎn)生一定的推力，使螺桿對熔件進行準確的計量并能在顯示器上出現(xiàn)，保證了預塑量的準確。

（5）精密注射型坯膜，吹塑模具的設計與制造技術(shù)

　精密型坯模、吹塑模具的設計與制造是獲得精密容器的先決條件。因此在型坯模吹塑模具的設計中，應重點考慮塑料原料的收縮率，以及模具結(jié)構(gòu)設計影響容器精度的因素，盡可能減少這些因素。這些因素大致有原材料收縮率大小，收縮率的分配，注塑型坯及注塑流通口的位置大小，型坯模溫控制管道及吹塑模冷水管道的分布，還有模具材料的選擇等。