PET瓶坯專用注塑機的研制及應用技術研究

1、PET瓶坯專用注塑機的研制及應用技術研究（  1.寧波海太工程研究院    2.寧波海太塑料機械有限公司   摘 要   本文簡介了PET注塑機的綜合性能及應用技術。    一.PET瓶坯專用注塑機的研制    改革開放20多年以來，我國的塑料原料、塑料制品、塑料模具、塑料機械四大產(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，成為國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。塑料原料具有高分子聚合物獨有的聚集態(tài)和取向性，可通過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，更顯示了其強大的生命力，以塑代鋼、以塑代木、以塑代石、已廣泛地應用在各個領域。塑料機械是為塑料原料工業(yè)和塑料制品加工工業(yè)，提供技術裝備的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)鏈中起到極其重要的作用。當前整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢正朝著組合化、專用化、系列化、復合化、個性化、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創(chuàng)新中不斷地開發(fā)出了許多新型和優(yōu)良的專用設備。如：低壓注射成型機、氣體輔助成型機、注-壓成型機、脈振注塑機、PET瓶坯專用機、PVC和BMC專用機等等。其他方面還有，多層擠出機、反應擠出機、電磁動態(tài)擠出機、雙壁中空吹塑機、多坐標中空

3、成型機等等。   本文就PET瓶坯專用注塑機的研制及應用技術向同行作一簡介，以此促進共同發(fā)展。   PET其化學名為：聚對苯二甲酸乙二醇酯，是目前塑料容器的主要用料。從工藝技術看塑料瓶類容器普遍采用了中空成型技術，本技術包括，“注 - 拉 - 吹”一步成型法和二步成型法。一步法是“注 - 拉 - 吹”三道工序在同一臺制瓶機上完成，機器結構比較復雜、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瓶坯專用機注射成型瓶坯，然后分散供給中空成型機完成二次加熱 - 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、塑料機械有限公司為適應市場需求，適時地成功研制了HT專用注塑機PET系列，包括：HTE160PET、HTL200PET、HTL250PET、HTL280PET、HTL320PET、HTL380APET。   PET塑料在熔點后穩(wěn)定期比較短、熔點又比較高，制品要求透明度很高。技術上必須把握幾個關鍵環(huán)節(jié)：   包括準確控制料溫、控制塑化時剪切熱的產(chǎn)生、高混煉的質量、熱流道模具技術的應用、充分的排氣和配裝隔熱板等措施。針對瓶坯多模腔成型的特點，PET專用機比普通機需要更高的鎖模精度。由于吸取式機械手在開模后尚不具備自動搜索制品的能力，因此模具的位置重復定位精度

5、必須通過高水平的控制技術實現(xiàn)，以保證機械手高效率工作的可靠性。       我們研發(fā)的PET瓶坯專用機具有以下技術特點。    合模部件為斜排列五支點正后角或付后角曲肘式機構，經(jīng)過整體優(yōu)化處理綜合性能達到最佳值。具有大增力和增速比，擴力、增速效果好，動力和運動特性佳，省力、節(jié)能。針對PET瓶坯多模腔成型的特點，設計了夾板、支架、過橋、模板連體結構，經(jīng)有限元分析，重量輕、剛性強。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?？烧{(diào)式動模板滑腳采用鋅基合金配鋼帶軌道，啟閉模輕快。開合模速度、壓力三段控制，可靠

6、的低速、低壓護模功能，有效地保護模具的安全。異常情況時會自動報警。高精度的電子尺位置檢測，控制移模和頂出行程及位置，移模定位±0.1mm 。確保機械手快捷準確的吸取多腔位制品。液壓馬達驅動齒輪調(diào)模裝置，同步性好。能按設定的鎖模壓力進行自動調(diào)模，準確可靠。電腦控制的高壓定量自動潤滑系統(tǒng)，具有檢測和報警功能。具有機械、電氣、液壓三重連鎖安全保護。包含多項自主知識產(chǎn)權的專利技術。   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)化設計降低了乙醛含量。優(yōu)良的混煉質量，確保瓶坯顏色更加均勻、成型更加穩(wěn)定。雙導柱支承、雙缸平衡快速注射。大扭矩液壓馬達預塑

7、質量穩(wěn)定，高精度電子尺位置檢測，計量準確。多級注射速度和壓力及兩級保壓壓力設定，可從注射時間、位置、壓力三種方式控制保壓切換點，保證成型質量。多級預塑背壓和預塑速度由電腦調(diào)控，螺桿預塑防流涎和自動清料。防止冷料啟動功能，確保螺桿、料筒不受損害。   液壓部件根據(jù)瓶坯產(chǎn)品特點、多項結構，配置經(jīng)過優(yōu)化改進，生產(chǎn)效率更高、工藝更加穩(wěn)定。變頻和伺服控制、定量泵或變量泵驅動，節(jié)能優(yōu)勢突出。集成式閥板響應快、精度高。預塑背壓可調(diào)整式設定，操作方便。   電控部分采用進口專用電腦單色、彩色液晶顯示。中/英文兩種文字可轉換。多重CPU控制，運行速度快捷。手動、半自動、全

8、自動三種工作模式。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量。運動狀態(tài)自動檢視和故障報警與診斷。   具有以下選配功能：1）   頂出雙油路結構，根據(jù)模具結構可提高生產(chǎn)率。2）   移模雙油路結構，根據(jù)模具結構和周邊配套設備可大幅提高生產(chǎn)率。   二.PET瓶坯專用注塑機相關的應用技術  目前在客戶中使用最多的是用增強級GF-PET打瓶坯。PET在熔融狀態(tài)下的流動性較好，壓力對粘度的影響比溫度要大，因此，主要從壓力著手來改變?nèi)垠w的流動性。   

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，粒料在高溫下對水比較敏感，當水份含量超過極限時，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物料進行干燥，其干燥溫度為1500C ，4小時以上，一般為1700C ，34小時。可用空射法檢驗材料是否完全干燥?；厥樟系谋壤话悴灰^25% ，且要把回收料徹底干燥。    2. 注塑機的選擇   PET由于在熔點后穩(wěn)定的時間短，而熔點又較高，因此需選用的溫控段較多、塑化時自摩擦產(chǎn)生熱量

10、少的較高射膠壓力及射速的注射裝置，并且制品的實際重量（含水口料）不能小于機器注射量的2/3 ?；谶@些要求，海太工程研究院研發(fā)了HT專用注塑機PET系列。選擇鎖模力時，按63MPa模腔平均應力乘以模腔投影面積來確定。   3.        模具及澆口設計  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幾個模腔，最多的達到96模腔成型。還有多澆口的復雜件和大制件，如：汽車儀表盤、外殼、保險杠成型模具等等。因此PET瓶坯模具不主張采用內(nèi)部加熱的無流道模具系統(tǒng)，因為這

11、些系統(tǒng)存在著固有的無流動區(qū)和較高的壓力降。這會導致熔料長時間的滯留、材料降解、過量的壓力或出現(xiàn)不完全充填缺陷，不能獲得高質量和高效率的追求。熱流道系統(tǒng)塑料模具可實現(xiàn)多個位置澆注，有效縮短多模腔瓶坯模具和長制件模具的流道長度。消除了注道和流道所需要的等待，減少循環(huán)時間保證高效率。在熱流道系統(tǒng)模具中沒有明顯的溫度和壓力損失，塑制品殘余應力很小。  為了保證熱流道系統(tǒng)模具的高質量和高效率，我們應該注重以下幾個方面：1）   流道應通過外部加熱，并且防止過熱點和熱不均勻狀態(tài)，即加熱器以對稱均勻分布在流道四周。2）   注道頂端應設冷料穴，防止冷料進入流

12、道至模腔。流道通徑一般不小于13mm ，注射量大的或較長的流道需較大的通徑。3）   各流道連接應圓滑，不能存在熔料掛模和降解的死角，轉角的地方應有凸型端塞。4）   采用PID溫度控制，以保持熔料和模具溫度的準確穩(wěn)定。5）   射嘴應該短且直，超過150mm的長射嘴應設兩個溫度控制區(qū)，每個射嘴應有獨立封閉的控制器。6）   模具與注塑機模板之間應有隔熱板，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熱或碎裂以及在樹脂流的尾端造成燒焦痕。排

13、氣不足會減慢充填速率，有可能導致模具充填不充分，因此設置排氣槽是非常必要的。排氣槽沿著分模線每相隔25-50mm開一個，排氣槽的寬度一般不小于6mm ，其深度一般不超過0.03mm ，否則容易產(chǎn)生飛邊。澆口設計對成型質量和高效率也十分關鍵，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前緣交匯點的早期冷卻最小化，從而獲得較好的熔合線強度。澆口的位置應讓熔料從厚壁部位流向薄壁部位，使熔合線最小化，澆口的位置還要遠離沖擊和應力區(qū)。另外選擇合適的澆口尺寸和澆口過渡段的長短保持盡可能的短，以保證熔料的充填有一個合理的壓力和速度。為避免夾氣來至澆口的熔料

14、流，應將夾氣導向排氣槽。采用撞流澆口設計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，澆口應與流道有一個合適的角度（見附圖）    4. 工藝要點  1）   熔膠溫度可用空射法度量。2702950C不等，增強級GF-PET可設為2903150C等。  2）   注射速度一般注射速度要快，可防止注射時過早凝固。但過快，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1MPa 。  4）   滯留