PET瓶坯專用注塑機(jī)的研制及應(yīng)用技術(shù)研究

1、PET瓶坯專用注塑機(jī)的研制及應(yīng)用技術(shù)研究（  1.寧波海太工程研究院    2.寧波海太塑料機(jī)械有限公司   摘 要   本文簡(jiǎn)介了PET注塑機(jī)的綜合性能及應(yīng)用技術(shù)。    一.PET瓶坯專用注塑機(jī)的研制    改革開(kāi)放20多年以來(lái)，我國(guó)的塑料原料、塑料制品、塑料模具、塑料機(jī)械四大產(chǎn)業(yè)，都取得了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)形成了一條新興的產(chǎn)業(yè)鏈，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。塑料原料具有高分子聚合物獨(dú)有的聚集態(tài)和取向性，可通過(guò)共混和物理改性的方法，創(chuàng)造出五

2、顏十色的“塑料合金”，尤其納米塑料的誕生，更顯示了其強(qiáng)大的生命力，以塑代鋼、以塑代木、以塑代石、已廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。塑料機(jī)械是為塑料原料工業(yè)和塑料制品加工工業(yè)，提供技術(shù)裝備的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)鏈中起到極其重要的作用。當(dāng)前整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)正朝著組合化、專用化、系列化、復(fù)合化、個(gè)性化、智能化方向快速發(fā)展，圍繞節(jié)能、高效和滿足專用材料及特殊用途的需要，廣大科技工作者在技術(shù)創(chuàng)新中不斷地開(kāi)發(fā)出了許多新型和優(yōu)良的專用設(shè)備。如：低壓注射成型機(jī)、氣體輔助成型機(jī)、注-壓成型機(jī)、脈振注塑機(jī)、PET瓶坯專用機(jī)、PVC和BMC專用機(jī)等等。其他方面還有，多層擠出機(jī)、反應(yīng)擠出機(jī)、電磁動(dòng)態(tài)擠出機(jī)、雙壁中空吹塑機(jī)、多坐標(biāo)中空

3、成型機(jī)等等。   本文就PET瓶坯專用注塑機(jī)的研制及應(yīng)用技術(shù)向同行作一簡(jiǎn)介，以此促進(jìn)共同發(fā)展。   PET其化學(xué)名為：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，是目前塑料容器的主要用料。從工藝技術(shù)看塑料瓶類(lèi)容器普遍采用了中空成型技術(shù)，本技術(shù)包括，“注 - 拉 - 吹”一步成型法和二步成型法。一步法是“注 - 拉 - 吹”三道工序在同一臺(tái)制瓶機(jī)上完成，機(jī)器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、功能齊全，投資巨大，適合大批量連續(xù)生產(chǎn)。二步法是先由PET瓶坯專用機(jī)注射成型瓶坯，然后分散供給中空成型機(jī)完成二次加熱 - 拉伸 - 吹制成型。二步法普遍適合中小批量生產(chǎn)，投資較小。   海太

4、塑料機(jī)械有限公司為適應(yīng)市場(chǎng)需求，適時(shí)地成功研制了HT專用注塑機(jī)PET系列，包括：HTE160PET、HTL200PET、HTL250PET、HTL280PET、HTL320PET、HTL380APET。   PET塑料在熔點(diǎn)后穩(wěn)定期比較短、熔點(diǎn)又比較高，制品要求透明度很高。技術(shù)上必須把握幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：   包括準(zhǔn)確控制料溫、控制塑化時(shí)剪切熱的產(chǎn)生、高混煉的質(zhì)量、熱流道模具技術(shù)的應(yīng)用、充分的排氣和配裝隔熱板等措施。針對(duì)瓶坯多模腔成型的特點(diǎn)，PET專用機(jī)比普通機(jī)需要更高的鎖模精度。由于吸取式機(jī)械手在開(kāi)模后尚不具備自動(dòng)搜索制品的能力，因此模具的位置重復(fù)定位精度

5、必須通過(guò)高水平的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以保證機(jī)械手高效率工作的可靠性。       我們研發(fā)的PET瓶坯專用機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)。    合模部件為斜排列五支點(diǎn)正后角或付后角曲肘式機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)整體優(yōu)化處理綜合性能達(dá)到最佳值。具有大增力和增速比，擴(kuò)力、增速效果好，動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)特性佳，省力、節(jié)能。針對(duì)PET瓶坯多模腔成型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了夾板、支架、過(guò)橋、模板連體結(jié)構(gòu)，經(jīng)有限元分析，重量輕、剛性強(qiáng)。采用了卸荷槽拉桿配彈性螺母經(jīng)久耐用，拉桿鍍硬鉻耐磨耐腐蝕。可調(diào)式動(dòng)模板滑腳采用鋅基合金配鋼帶軌道，啟閉模輕快。開(kāi)合模速度、壓力三段控制，可靠

6、的低速、低壓護(hù)模功能，有效地保護(hù)模具的安全。異常情況時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。高精度的電子尺位置檢測(cè)，控制移模和頂出行程及位置，移模定位±0.1mm 。確保機(jī)械手快捷準(zhǔn)確的吸取多腔位制品。液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪調(diào)模裝置，同步性好。能按設(shè)定的鎖模壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)模，準(zhǔn)確可靠。電腦控制的高壓定量自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，具有檢測(cè)和報(bào)警功能。具有機(jī)械、電氣、液壓三重連鎖安全保護(hù)。包含多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。   注射部件配有A、B、C三種或A、B、C、D四種PET專用螺桿，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低了乙醛含量。優(yōu)良的混煉質(zhì)量，確保瓶坯顏色更加均勻、成型更加穩(wěn)定。雙導(dǎo)柱支承、雙缸平衡快速注射。大扭矩液壓馬達(dá)預(yù)塑

7、質(zhì)量穩(wěn)定，高精度電子尺位置檢測(cè)，計(jì)量準(zhǔn)確。多級(jí)注射速度和壓力及兩級(jí)保壓壓力設(shè)定，可從注射時(shí)間、位置、壓力三種方式控制保壓切換點(diǎn)，保證成型質(zhì)量。多級(jí)預(yù)塑背壓和預(yù)塑速度由電腦調(diào)控，螺桿預(yù)塑防流涎和自動(dòng)清料。防止冷料啟動(dòng)功能，確保螺桿、料筒不受損害。   液壓部件根據(jù)瓶坯產(chǎn)品特點(diǎn)、多項(xiàng)結(jié)構(gòu)，配置經(jīng)過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，生產(chǎn)效率更高、工藝更加穩(wěn)定。變頻和伺服控制、定量泵或變量泵驅(qū)動(dòng)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)突出。集成式閥板響應(yīng)快、精度高。預(yù)塑背壓可調(diào)整式設(shè)定，操作方便。   電控部分采用進(jìn)口專用電腦單色、彩色液晶顯示。中/英文兩種文字可轉(zhuǎn)換。多重CPU控制，運(yùn)行速度快捷。手動(dòng)、半自動(dòng)、全

8、自動(dòng)三種工作模式。六段PID溫度控制精確。高精度閉環(huán)控制壓力、速度、位置，確保精密注射成型質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)檢視和故障報(bào)警與診斷。   具有以下選配功能：1）   頂出雙油路結(jié)構(gòu)，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可提高生產(chǎn)率。2）   移模雙油路結(jié)構(gòu)，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和周邊配套設(shè)備可大幅提高生產(chǎn)率。   二.PET瓶坯專用注塑機(jī)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)  目前在客戶中使用最多的是用增強(qiáng)級(jí)GF-PET打瓶坯。PET在熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性較好，壓力對(duì)粘度的影響比溫度要大，因此，主要從壓力著手來(lái)改變?nèi)垠w的流動(dòng)性。   

9、; 1.        塑料的處理由于PET大分子中含有脂基，具有一定的親水性，粒料在高溫下對(duì)水比較敏感，當(dāng)水份含量超過(guò)極限時(shí)，使加工中PET分子量下降，制品帶色、變脆。因此在加工前必須對(duì)物料進(jìn)行干燥，其干燥溫度為1500C ，4小時(shí)以上，一般為1700C ，34小時(shí)?？捎每丈浞z驗(yàn)材料是否完全干燥?；厥樟系谋壤话悴灰^(guò)25% ，且要把回收料徹底干燥。    2. 注塑機(jī)的選擇   PET由于在熔點(diǎn)后穩(wěn)定的時(shí)間短，而熔點(diǎn)又較高，因此需選用的溫控段較多、塑化時(shí)自摩擦產(chǎn)生熱量

10、少的較高射膠壓力及射速的注射裝置，并且制品的實(shí)際重量（含水口料）不能小于機(jī)器注射量的2/3 。基于這些要求，海太工程研究院研發(fā)了HT專用注塑機(jī)PET系列。選擇鎖模力時(shí)，按63MPa模腔平均應(yīng)力乘以模腔投影面積來(lái)確定。   3.        模具及澆口設(shè)計(jì)  熱流道系統(tǒng)塑料模具已成功和廣泛地用于多模腔模具小制件的成型，瓶坯模一般有20幾個(gè)模腔，最多的達(dá)到96模腔成型。還有多澆口的復(fù)雜件和大制件，如：汽車(chē)儀表盤(pán)、外殼、保險(xiǎn)杠成型模具等等。因此PET瓶坯模具不主張采用內(nèi)部加熱的無(wú)流道模具系統(tǒng)，因?yàn)檫@

11、些系統(tǒng)存在著固有的無(wú)流動(dòng)區(qū)和較高的壓力降。這會(huì)導(dǎo)致熔料長(zhǎng)時(shí)間的滯留、材料降解、過(guò)量的壓力或出現(xiàn)不完全充填缺陷，不能獲得高質(zhì)量和高效率的追求。熱流道系統(tǒng)塑料模具可實(shí)現(xiàn)多個(gè)位置澆注，有效縮短多模腔瓶坯模具和長(zhǎng)制件模具的流道長(zhǎng)度。消除了注道和流道所需要的等待，減少循環(huán)時(shí)間保證高效率。在熱流道系統(tǒng)模具中沒(méi)有明顯的溫度和壓力損失，塑制品殘余應(yīng)力很小。  為了保證熱流道系統(tǒng)模具的高質(zhì)量和高效率，我們應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面：1）   流道應(yīng)通過(guò)外部加熱，并且防止過(guò)熱點(diǎn)和熱不均勻狀態(tài)，即加熱器以對(duì)稱均勻分布在流道四周。2）   注道頂端應(yīng)設(shè)冷料穴，防止冷料進(jìn)入流

12、道至模腔。流道通徑一般不小于13mm ，注射量大的或較長(zhǎng)的流道需較大的通徑。3）   各流道連接應(yīng)圓滑，不能存在熔料掛模和降解的死角，轉(zhuǎn)角的地方應(yīng)有凸型端塞。4）   采用PID溫度控制，以保持熔料和模具溫度的準(zhǔn)確穩(wěn)定。5）   射嘴應(yīng)該短且直，超過(guò)150mm的長(zhǎng)射嘴應(yīng)設(shè)兩個(gè)溫度控制區(qū)，每個(gè)射嘴應(yīng)有獨(dú)立封閉的控制器。6）   模具與注塑機(jī)模板之間應(yīng)有隔熱板，其厚度為12mm左右，隔熱板一定要能承受高壓。7）   模具排氣必須充足，正確的排氣有助于防止局部過(guò)熱或碎裂以及在樹(shù)脂流的尾端造成燒焦痕。排

13、氣不足會(huì)減慢充填速率，有可能導(dǎo)致模具充填不充分，因此設(shè)置排氣槽是非常必要的。排氣槽沿著分模線每相隔25-50mm開(kāi)一個(gè)，排氣槽的寬度一般不小于6mm ，其深度一般不超過(guò)0.03mm ，否則容易產(chǎn)生飛邊。澆口設(shè)計(jì)對(duì)成型質(zhì)量和高效率也十分關(guān)鍵，PET瓶坯模具屬于多模腔成型，因此需要位置足夠多的澆口和合理布局，這樣可以減少壓力損失使熔料流動(dòng)前緣交匯點(diǎn)的早期冷卻最小化，從而獲得較好的熔合線強(qiáng)度。澆口的位置應(yīng)讓熔料從厚壁部位流向薄壁部位，使熔合線最小化，澆口的位置還要遠(yuǎn)離沖擊和應(yīng)力區(qū)。另外選擇合適的澆口尺寸和澆口過(guò)渡段的長(zhǎng)短保持盡可能的短，以保證熔料的充填有一個(gè)合理的壓力和速度。為避免夾氣來(lái)至澆口的熔料

14、流，應(yīng)將夾氣導(dǎo)向排氣槽。采用撞流澆口設(shè)計(jì)將防止流入的熔料直接打到模腔壁或型芯上，從而避免出現(xiàn)漩紋缺陷。為使漩紋、放射斑和澆口白暈缺陷不產(chǎn)生，澆口應(yīng)與流道有一個(gè)合適的角度（見(jiàn)附圖）    4. 工藝要點(diǎn)  1）   熔膠溫度可用空射法度量。2702950C不等，增強(qiáng)級(jí)GF-PET可設(shè)為2903150C等。  2）   注射速度一般注射速度要快，可防止注射時(shí)過(guò)早凝固。但過(guò)快，剪切率高使物料易碎。射料通常在4秒內(nèi)完成。  3）   背壓越低越好，以免磨損。一般不超過(guò)1MPa 。  4）   滯留