最新消息
搜尋
最新消息 > 電子報 > 舊資料 > 9910號電子報
 
 
中國一步法PET瓶拉吹成型設備的科學發展

「一步法」PET瓶拉吹成型設備俗稱全自動PET瓶拉吹成型設備,把加熱瓶坯與拉伸吹塑成型合在一台設備上進行,生產效率高,質量穩定,適合0.2L~3L的容器的大批量生產。

「一步法」PET瓶拉吹成烈設備按PET吹瓶機瓶坯加熱時的輸送方式分為旋轉型和直線型兩種。旋轉型「一步法」PET瓶拉吹成型設備結構複雜,製造精度高,控制性能要求高,產能高,產能可達60,000支/h。直線型「一步法」PET瓶拉吹成型設備設計相對簡單,但產能上會形成瓶頸,很難超過6,000支 /h。兩者各有實用環境,共同發展。

一、旋轉型「一步法」PET瓶拉吹成型設備研制的方向
PET瓶的科技進步對「一步法」PET瓶拉吹成型設備提出了更高的要求,例如,國際上 0.5L的淨水瓶的重量已由18g下降為9.9g,即瓶的壁厚更薄了,拉吹成型設備的技術含量更高了。用戶以高速求得高效益,要求「一步法」PET瓶拉吹成型設備生產率進一步提高。

(一)提高成型速度
提高成形速度是「一步法」PET瓶拉吹成型設備努力追求的最主要目標。提高成形速度的關鍵是:優化加熱系統以減少加熱時間,提高瓶坯的運轉輸送傳動速度,提高瓶坯快速穩定定位的性能,縮短模具開合和吹塑壓緊頭升降時間,增加成型腔數。法國Sidel公司,其型號為SBO-24DC,成型0.5L的PET瓶的產量達到60,000支/h。義大利SIPA推出的新型 SFA9/27單模三腔旋轉式拉吹瓶機,可以根據瓶型尺寸參數調節,成型0.6L的PET瓶的產量達到每小時40,000支,成型3L的PET瓶的產量達到每小時15,000支。國產的旋轉式PET 吹瓶機,生產速度最剛達到每小時24,000支,相比於國際上先進水平的差距比較大的。

1.創新機構,提高運轉速度
銓寶(Chun Power)PET拉吹成型機,多重的人坯質量檢測裝置,採用變程螺桿與伺服驅動確保瓶坯高速運轉和精確定位,成型組採用伺服驅動並與底模結構聯動,採用高速精密吹氣系統,優化的瓶坯表面冷卻的抽風系統,達到高速高產的生產能力。

2.改進傳動機構,提高生產率
縮小PET瓶坯間距,提高熱效率,節約能耗。提高瓶坯通過加熱區速度,有效提高熱效率。改變瓶坯通過加熱區的運行模式,提高瓶坯受熱均勻性。SMI公司旋轉式拉吹成型機,把加熱輸送鏈條的節距縮短至40mm,把配電板融入到解熱組件內,相對提高了瓶坯的輸送速率,即相同的加熱長度可加熱更多的瓶坯,可以節省25%的能耗,同時提高生產率20%。SIPA旋轉式吹瓶設備SFR 12 EVO ,鏈間距可以改變,使生產瓶口的範圍更寬,增加靈活性。西帕還重新設計了SFR 12 EVO設備結構,更合理地安排了加熱爐的位置,以優化瓶坯的加熱曲線,更適於成型熱灌裝PET瓶。

3.創新模具,提高生產率
吹瓶達到一定速度,模具性能成為限制生產率提高主要原因。西得樂開發出一款可以替代用於耐熱吹塑的傳統不銹鋼模具的鋁制新模具F300,該模具能夠承受最高達到180℃的高溫,可用於熱灌裝和巴氏殺菌的PET瓶的生產。F300鋁制模具比傳統不銹鋼模具輕了3 倍,從而增加了機器產量並減少了轉換次數。而且輕便的鋁制模具運輸起來更迅速。該模具適用於所有類型的吹塑機,並適用於生產各種形狀和尺寸的瓶子。

4.創新吹塑工藝,提高生產率
旋轉拉吹成型設備每腔每小時的產量可達1,800支,用於成型和冷卻相關的循環時間僅為兩秒。更高的生產率則受到了冷卻部件以使其到達脫模溫度而所需時間的限制。進一步縮短拉伸吹塑成型的循環周期,必須開發合適的系統來縮短冷卻時間。德國Neutraubling 的Krones股份有限公司和IKV的一項聯合研究項目研究了在拉吹成型中用水霧注射來縮短冷卻時間,在適當的時候通過拉伸桿往已經成型好的瓶內注入水霧。注射水霧的目的是引出瓶子材料中多餘的熱量,從而縮短所需的冷卻時間,增加了大約18%的生產率。水霧注射技術已經被成功用於實驗室拉伸吹塑設備上。

5.研發多腔多功能模具及控制系統,提高生產率
多腔是提高生產率的最有效成型工藝。多腔吹塑,涉及到瓶坯的加熱、定位、吹塑、成型瓶的冷卻等一系列需要解決的技術難題。SIG Corpoplast 的BLOMAX第三代PET瓶吹瓶設備BLOMAX24,優化芯軸的傳動,所有傳送輪都配備獨立的過載保護耦合,所有剛性機械手被柔化後的機械手替代,所有拉伸桿均由以凸輪控制,每一個拉吹站可獨立分開,優化風扇冷卻系統,每腔每小時產能由1,500支提高到1,630支,2L瓶的吹塑產能每小時達到4,000支。可實行部分拉吹站工作的「經濟」模式,達到設備維修與運行兩不誤。

6.研發高效瓶坯溫控系統
「一步法」對PET型坯獨立進行加熱,型坯在加熱過程中,進行自轉與公轉相結合的運動,加熱時間較長,瓶胚在被再加熱後,沿其壁厚方向的溫度分布通常是不均勻的,即外壁溫度較高,內壁溫度較底,這對瓶胚的拉伸和吹塑是不利的,會使瓶壁內出現球晶、空隙或脫層面等缺陷,從而影響瓶子的性能,特別是明顯降低了瓶子的阻滲性能。應研發高效瓶坯溫控系統,在拉伸、吹塑瓶胚前保證瓶胚在壁厚方向具有較為均勻的溫度分布,降低能耗。SIDEL旋轉式PET拉吹成型機,調溫箱,運用9個燈加熱調溫,分為外部加熱、內部加熱、精確加熱等三部分,達到內部溫度大於外部溫度,有利於拉伸吹塑,保證了瓶的性能。

(二)開發環保吹瓶技術,節約能源成本
開發空氣回收系統,減排二氧化碳,節約能源成本。國際上早就重視開發吹瓶空氣回收系統,達到降低二氧化碳的排放量及節能的雙重目的,國內無一公司研發空氣回收系統,應吸收先進技術,創新開發,實現環保吹瓶。SMI公司旋轉式拉伸吹塑設備,開發空氣回收系統,使部分吹瓶回路中的4MPa的高壓氣體得以重複利用於預吹瓶,可以有效減少40%的壓縮空氣的消耗量,節約了能源成本。預吹瓶回路的工作壓力可由電子控制器調節,伺服回路通過手動減壓閥控制。如預吹瓶不需要回收氣體,剩餘的高壓氣體還可以用於設備中的其他低壓裝置。SIPA公司的RAS氣體回收系統,當吹瓶排氣階段,RAS截取1~ 1.5MPa壓力的氣體,並分配給吹瓶的預吹應用,吹瓶機自身工作用氣,剩餘氣體返回至工廠的低壓管網供灌裝及貼標用氣,RAS氣體回收效率為吹瓶氣總體消耗的50%以上,節省 20%~30%的電力能耗。西得樂公司HR空氣回收系統,60%的生產空氣成功回收並投入二次使用,其中20%用作預吹空氣以及拉伸/噴嘴空氣,剩餘40%則回收用於壓縮空氣系統等其他應用,與未安裝空氣回收系統前相比,設備自身的氣耗減少了20%。東莞可口可樂在安裝了SBO 20 HR空氣回收系統後,每年節省273,495度電和減排267噸二氧化碳? 相當於小車(140g/公里)駛1,910,561公里所產生的數量?。

(三)伺服電動技術在PET瓶拉吹塑料成型設備上應用開發
義大利、法國、西班牙等國家的多家吹塑設備供給商紛紛推出全電動吹瓶機,雅琪也推出了全電動吹瓶機,預示著伺驅動技術在PET瓶拉吹成型設備上應用的新趨勢。全電動驅動不但節能,而且避免了傳統的液壓驅動常出現漏油而導致機器及產品受污染的弊端,速度快、寧靜低噪音、無污染,大大滿足了食品、醫藥等行業對機器和產品潔淨度的要求。

西班牙SIDE S. A公司的2L~3L PET瓶預熱拉吹成型機,所有主機元件,如合模、拉伸桿、型坯傳送裝置均由伺服電機驅動,增加了靈活性,提高了效率。節能、可靠、新型的 TMS2002e-g型機有2個模腔、以每小時2,600支的速度生產8L瓶。TMS2002e機有4個模腔,以每小時5,400支的速度生產2L瓶,其它包括TMS1002e和TMS2006e型分別帶2個模腔和6個模腔生產2L的容器。這充分證明了伺服驅動系統的高性能提高了PET瓶預熱拉吹成型機的科技水平。

上海愛思必機械有限公司ASB-15N/10E全電動式「一步法」拉吹塑成型機,採用閉環伺服系統,設備在生產過程中比原液壓系統控制穩定性也大大提高,節電達40%。

提高PET瓶拉吹成型設備的科技水平離開伺服驅動系統是不可能達到的,創新伺服驅動在 PET瓶拉吹成型設備上的應用技術,是PET瓶拉吹成型設備的發展方向和必然趨勢。

瓶坯的輸送,合模機構的驅動,拉伸桿的移動等可由液壓、氣動改為伺服驅動,提高瓶坯定位精度、成型質量和效率,進一步提高設備的科技含量及成型性能。交流伺服系統具備優良的加速性能和低速性能,可實現弱磁高速控制,能拓寬系統的調速範圍,具備精確的定位性能,實現簡化瓶坯輸送結構,達到低噪聲高速傳動;根據不同瓶坯的拉吹工藝,快速調整運行速度;瓶坯快捷精確定位,提高成品率。間隙高速運轉快速定位瓶坯輸送系統,離開伺服機動力驅動及其控制系統是不可能的。一些PET拉吹成型機的瓶坯輸送機構仍採用減速機械結構,不可能達到高速運轉及精密定位,阻礙了設備的科技進步。

(四)智能化控制技術的開發
智能化的控制技術是提高拉吹PET瓶質量和效率的關鍵。普遍存在的問題是,對機械的研發重於控制技術的研發,這也是拉吹中空成型機趕不上國際先進水平的主要因素。

瓶坯質量檢測裝置,國內還是空白。「一步法」PET瓶拉吹中空塑料成型設備所用的瓶坯大多數是外購的,因此瓶坯的質量決定了成品的成型率。提高成型率的前提,必須對瓶坯的質量進行檢測。德國Krones研制出了一種瓶坯質量檢測裝置,能檢測瓶坯的同心度、內徑等質量,每小時可檢測72,000個瓶坯,該裝置可安裝在自動堆垛台之後,也可以安裝在 Contiform拉吹塑料成型設備的積進給輪上。

SIG Corpoplast公司的PETWallplus吹塑機厚度監測系統檢測系統,採用紅外線吸收技術,精確測定PET容器中指定區域的厚度,可以檢測每個瓶子材料分布的偏差、移位、加工中出現的問題以及和材料分布相關的其它問題,將連線校驗的工藝參數集成於拉伸的工藝控制系統中,自動識別並去除材料分布不均的容器,對諸如瓶坯的各種數據進行監控,形成一個閉合的、自動控制和自動調節相結合的生產循環過程,即使各瓶坯的數據不同,在初始設定的工藝參數仍保持不變的情況下,生產出的瓶子質量仍穩定可靠。系統可精確檢測不同形狀和顏色的PET容器,速度達到每小時32,000瓶。

二、直線式「一步法」PET瓶拉吹成型設備的科學發展
Sidel推出直線型吹瓶機推出新一代PET瓶吹瓶機SBO Compact TM系列,低速率的 SBO Compact TM系列採取了線性結構,有2到4個模腔,可滿足市場對高性價比的小型設備的需求,與高產出率的旋轉式設備相比,線性結構設備的部件更為簡化,機身更為緊湊。主控部分採用了純機械設計,可保證設備性能與可靠性。瓶頸下的正向傳輸是線性設備的一項重大創新。基於線性結構,該設備的關鍵功能是獨立、易卸的模塊化設計,方便維護,同時吹瓶單元設在機身的正前方,這些配置都使該設備具有很高的靈活性,具有可快速更換的Universal Shell TM模具,而且絕大多數定制部件都可互用。機器整體使用率保證在95%,單模生產率在1,600支/h。該吹瓶機可與小型灌裝機一起連線,主要面向碳酸飲料與不充氣液體食物市場。
(取材自食品市場資訊99卷第9期)