国产吹塑机技术的现状及发展

【摘 要】 本文通过对中空吹塑机械的介绍，中空吹塑机械的成型类型和典型结构形式，以及中空吹塑机械的历史现状及其发展趋势，分析和探讨中空吹塑机械的相关内容。

【关键词】 吹塑设备 吹塑机头 模具冷却 型坯控制 发展趋势

吹塑是制造中空热塑性产品的常用成型方法，吹塑成型可分为注塑吹塑成型和挤出吹塑成型两种。挤出吹塑设备的应用范围更加广泛，能够生产的产品非常之多，产品可以是一层或多层聚烯烃中空制品，广泛应用于食品、医药、化工、农药、化妆品等领域。挤出吹塑设备可使用的材料较为广泛如：PS、PE、PVC、PS等多种材料的中空制品。

挤出吹塑设备的优点是生产效率高，设备成本低，模具及机械的选择余地大，缺点是废品及产生的边料多，需及时的回收利用，产品的壁厚控制及原料的扩散受局限，成型后需进行修边整理。

（1）中空挤出吹塑成型机按出料方式分：有连续挤出吹塑和储料式间歇挤出吹塑成型两种。

1）连续挤出吹塑成型是由挤出机连续不断的通过机头挤出塑料型坯来供给成型模具吹塑成型。目前有单螺杆的单层挤出和多螺杆的多层共挤。优点是成型设备简单、投资少、易操作，是目前国内中小型企业普遍采用的基本成型方法。连续挤出吹塑成型法的生产过程又有往复式、轮换出料式和转盘式三种。①往复式连续挤出中空成型吹塑机，由挤出机连续挤出型坯，当型 坯足够长时，吹塑模具移至机头下方合模夹持型坯并切断型坯，移返吹塑工位。有单工位和双工位两种机型来保证生产过程的连续性。②轮换出料式连续挤出中空成型吹塑机，在挤出机前端采用换向阀来控制熔体轮换通过挤出机两侧的型坯机头挤出型坯，实现连续生产。③转盘式连续挤出中空成型吹塑机，挤出机连续挤出型坯，型坯被旋转工位模具夹持后，绕转盘轴旋转到不同的工位来完成吹塑成型的连续过程。吹塑模具可按水平或垂直转盘设置。2）储料式间歇挤出中空成型吹塑机是由挤出机不断地将熔融塑化好的熔体挤进储料缸机头的储料腔中，待储料腔中的物料达到所需数量时，再将储料腔中的物料快速推出。优点是最大限度减少型坯壁厚在挤出过程中的变化，从而消除垂缩和挤出膨胀现象对产品壁厚和质量带来的影响。目前有单层和双层两种储料缸机头。3）挤出机的传动形式最常用的是使用挤出机专用减速箱通过皮带轮与电机连接，优点是设备简单、维修方便、成本低；缺点是传动效率低、损失传动过程的能耗、产生粉尘污染。为获得好的传动方法，目前有尝试一种使用挤出机专用减速箱与电机直接连接，简化的中间皮带轮传动的过程，能耗与寿命有待验证。另一种是使用直驱电机使得传动的连接更简化，但是直驱电机受螺杆的后坐力其轴承的使用寿命需要考验，一旦轴承损坏，维修困难、费用高。是否能在螺杆料筒连接处增加推力包过渡来提高直驱电机的使用寿命和维修成本，有待进一步研究改善。

（2）加热系统节能的发展现状。1）挤出机的加热形式目前有远红外加热向电磁加热发展的趋势，电磁加热有节能效果，但是电磁加热所产生的电磁辐射是否会影响到电子控制系统的控制精度和性能、对生产环境的工人有无影响善待考证。2）挤出机加热器外安装耐高温保温布包，其保温布包有三层组成，内层是受热面，使用高温玻璃纤维布；夹层是保温层，使用复合保温材料；外层是表面层，使用铁氟龙涂覆玻璃纤维布，最终达到保温隔热节能的效果。3）存在的问题是在挤出机加热温度达到塑化要求或塑化剪切热达到塑化温度或高于塑化温度时，需对料筒进行散热时无法对料筒冷却降温，需要进一步的研究改善。

（3）随着社会的进步、市场经济的发展，人们对中空吹塑产品的要求越来越高，竞争越来越激烈，要求产品轻量化、多样化，对加工成型设备及工艺要求越来越高。如何提高产品壁厚的均匀性、降低产品的重量、降低成本成为关注的焦点，关键是如何控制挤出料坯的壁厚符合成型产品壁厚工艺要求。目前使用有轴向壁厚控制系统和径向壁厚控制系统来分别控制料坯的轴向和径向壁厚，达到较理想的产品。径向壁厚控制系统都是依赖进口，国内处在研发阶段，国内中空吹塑企业常采用的方法是通过挤出口模的异性修整来改善产品径向壁厚的均匀，但还是跟国外进口的径向壁厚控制系统有很大的差距。

（4）中空吹塑成型是将熔体坯料在模具中吹涨冷却定型后获得产品，为了提高效率缩短生产周期，加快冷却速度，除对模具进行冷却外，还可以对制品进行内冷却，即向制品内通入各种冷却介质，进行直接冷却。常见的冷却方式有：1）模具冷却，在设计模具时充分考虑模具的冷却水路的走向，使产品型坯在模具内吹胀紧贴模具型腔壁时得到均匀充分的冷却定型，所以中空吹塑模具冷却设计的好坏非常重要。2）产品内冷却，在中空吹塑成型过程中，产品的外壁与模具接触，由模具的冷却系统与产品外表面进行热交换冷却，而产品的内壁与吹胀空气接触，传递的热量少，冷却也较慢。中空吹塑产品内外冷却速度的差异，延长了产品的冷却时间，易使制品产生翘曲、变形影响产品质量。随着挤出吹塑成型技术的发展，已开发出如下几种冷却技术：将型坯吹胀用的压缩空气，进行制冷处理；型坯经预吹胀后，注入液态N2或液态CO2；型坯内循环注入压缩空气；进行型坯吹胀冷却。中空吹塑成型采用内冷却方式，可明显地提高容器生产效率，它需要采用专门装置及特殊的冷却介质。3）模外冷却，将初步冷却定型的产品取出，放在模外冷却定型装置中继续冷却，可以减少制品在模具内的冷却时间，缩短成型周期，修正因成型周期短带来的变形质量影响，提高生产效率。主要用于中、大型产品的吹塑成型。

（5）未来中空吹塑机的发展，是将各种技术高度组合集成，高度自动化。如将自动称重上料系统、直驱电机带动的挤出系统、轴向壁厚控制系统、径向壁厚控制系统、多层连续共挤、双层储料式机头、自动去除边料、电磁加热系统、冷却定型、自动侧漏、自动称重、边料回用等各种技术有机的融合成完善、稳定的自动生产线。高质量、超稳定、高效率、先进的自动化技术是未来中空吹塑机为之努力的目标。