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一种生产大口径塑料瓶的方法--吹塑-冲边扩口工艺
作者:SpecialChem    来源:PT现代塑料
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我们经常在超级市场货架上遇到的大多数PET瓶(软饮料和水)其口径为28-33毫米,而果汁瓶口径一般为43毫米。口径大于43毫米的瓶被认为是广口容器。广口塑料包装容器在一定程度上更加人性化,因此近年来在包装市场开始被广泛使用。

生产商面临的问题是:能否在现有的设备上,在不需要太多投入情况下,也能生产出广口容器?

塑料瓶口径尺寸的增加引起加工过程中的多个参数随之改变。无论是一步法的注吹工艺还是两步法的注-吹工艺,当使用传统方式用新模具在注射机器上生产塑料瓶的时候,很少数的新模具适合现有的机器结构,相比于小口径的产品,生产大口径产品就不得不使用更大的机器才能得到相同数量的预制型坯。(大多数机器可以生产最大口径为30毫米)。

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图 1: 传统工艺中,瓶坯的口径决定了最终产品的口径

大型机器相对运行较慢,这就给加工增加了周期。广口塑料瓶通常首选一步法生产,这是因为预制型坯和口径部分紧密保持在一起。当注塑合模力和吹塑设备足够大的时候,广口容器相对容易加工。不足之处更高容积的机器变得非常大并且很难运行,同时没有标准机器能够达到3千万个容器/年的产量。

以更高产量为标准的两步法加工情形更为困难。

许多广口的预制型坯使用从瓶颈到底部的大锥度。这就容易产生不希望出现的预制型坯基体彼此套合在一起的“套装”行为,使得预制型坯进入重新加热的吹塑设备时更加难以分离。

两步法在开始加热过程中出现另一个问题是口径部分需要预防吹塑设备的红外加热器,因为它一旦接近或者高于玻璃化转变温度,口径部分本身就会变形。通常的保护措施是沿着预制型坯的边放置屏蔽栏,刚好高于瓶颈支持环(也被称为夹环)来实现的。当瓶颈尺寸增大时,通过屏蔽栏能保护的瓶颈较小。另外吹塑模具中的瓶颈圆周压力增加随着直径的二次方增加,这样56毫米瓶颈得承受28毫米瓶颈的4倍圆周压力。这就促使设备制造商去开发新的保护和冷却在红外加热器前旋转的大型瓶颈方法。不必说它们给加工增加了费用并且提高了难度。另外,在两个吹塑设备回转杆之间,典型的50毫米辊距对于任何大于43毫米的尺寸来说都显得不够大,因此需要使用特殊的且更昂贵的设备。

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图 2: 红外加热流程是对不同口径瓶坯的制约因素

总而言之在二次加工的拉伸吹塑成型设备上,运行超过43毫米的瓶颈当然是可能的,但是昂贵且复杂。广口容器生产成本昂贵。
吹塑-冲边工艺能够解决这些难题并且增加了其自己的一些要素。

这一技术的主要特征是,大口径的产生是在吹塑过程中,而不是在注射过程中。由于预制瓶坯必须依靠环境进行密封,并且压在一个回转杆上,瓶颈只能通过增加大于瓶颈的拱顶结构成型。在辅助工艺中采用特殊的拱顶裁剪机将它们切断。

在这个产生大口径的过程中,造成大量需要重新进行加工的飞边。而且对于这些粉碎后的薄片,从干燥设备向机械挤出机进料口传送时,由于静电和其它原因有超过20%的量趋向于粘附。卖掉这些粉碎回收料不是一个经济的方法。针对这个难题可以考虑两个解决方案。可以采用振动设备将粉碎料直接振动加入,这样就避免了架空和粘附。另一个解决方法是回收造粒,然后按比例加入,这样增加的成本。

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图 3: 更换不同的模具是对原有注塑设备的考验

吹塑-冲边扩口工艺还有很多需要考虑的方面:

·对于瓶坯注射成型来说,需要比普通模具更长的尺寸。
·能否利用现有的预制瓶坯直接生产。
·当大口径部分没有复杂的设计,非常容易生产的时候,能否使加工成本更低。
·如何在标准的二次加热吹塑设备中,对更大尺寸的预制瓶坯进行加热。
·如何使标准吹塑工艺不被复杂化。
·如何通过设计节省树脂使用量。

总之,吹塑-冲边扩口工艺可以节约大量美元,这给于塑料瓶生产商无比广泛的吸引力。

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图 4: 图片显示的是从预制瓶坯(图左)到吹塑容器、完成容器的逐步演变。前面是两个溢料片,右边是最终完成的包装产品

当然,在你打算设计一个吹塑-冲边扩口项目之前, 还有一些需要认真考虑的问题。

大型加工厂商使用这一工艺生产多层容器,仅仅是找出切割后分层的裁切瓶颈边缘。这些原本可以避免。

·来自裁剪工艺的废料和碎片常常散落在容器内。
·拱顶裁割机是一项工厂员工可能需要学习的有难度技术。高速设备更加昂贵
·切边太锋利而不能让消费者直接通过它们进行饮用

如果生产商期望从该项技术中获益,就需要他们有经验的工程师和该价值链上的所有参与方进行交流,从而使得吹塑-冲边扩口工艺应用有效,同时尽可能达到节约成本。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (1/25/2008)
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