PET瓶向輕量化、功能化、多層化、微型化、大型化、形狀多樣化等高科技領(lǐng)域發(fā)展，以適應(yīng)各種功能飲料、酒類、藥液等包裝市場科學(xué)進(jìn)步，平均年增長率20％以上，展現(xiàn)了PET瓶成型設(shè)備廣闊的市場前景，促進(jìn)了PET瓶塑料成型設(shè)備的科學(xué)發(fā)展。國際上著名PET成型設(shè)備研發(fā)公司以不斷科學(xué)進(jìn)步的高速高效多功能的高科技PET瓶成型設(shè)備占領(lǐng)我國PET瓶成型的廣闊市場，國內(nèi)PET瓶成型設(shè)備基本上是進(jìn)口產(chǎn)品的天下，國產(chǎn)PET瓶塑料成型設(shè)備的技術(shù)水平及各項性能大都不及國外設(shè)備，在中、低端市場上徘徊打游擊，無法與國際上著名研發(fā)PET瓶塑料成型設(shè)備公司的產(chǎn)品抗衡。面對廣闊的PET瓶市場，科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新PET瓶成型設(shè)備，已經(jīng)成為一個當(dāng)務(wù)之急的重大課題。本文從PET瓶坯注射成型、瓶坯吹拉成型、成型瓶的后處理、成型設(shè)備的在線生產(chǎn)等方面，分析了我國PET瓶主要成型設(shè)備的現(xiàn)狀，研究了國際上先進(jìn)的PET瓶成型設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢，提出了自主創(chuàng)新科學(xué)發(fā)展PET瓶成型設(shè)備的方向。
1PET瓶坯注射成型設(shè)備的科學(xué)發(fā)展
PET瓶坯的注射成型設(shè)備包括注射機(jī)、模具及控制系統(tǒng)。國內(nèi)PET瓶坯注射成型設(shè)備主要研發(fā)單層PET瓶坯的注射成型設(shè)備，技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低，以一模96腔為例，國際上先進(jìn)的瓶坯的注射成型產(chǎn)能已達(dá)到每小時48，800支，國內(nèi)先進(jìn)水平才剛達(dá)到28800支，而且產(chǎn)品合格率有較大的差距。國產(chǎn)瓶坯模具基本上以4腔～8腔的普通模具為主，48腔的瓶坯模也已成熟，72腔、96腔的瓶坯模也日趨成熟。國內(nèi)雖研發(fā)了有一定量的PET注射成型設(shè)備，但其質(zhì)量及技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平相比，至少相差10年。上海紫江、珠海中富等PET瓶生產(chǎn)的老大單位，沒有一臺設(shè)備是國產(chǎn)的，說明必須努力創(chuàng)新提高國產(chǎn)PET瓶坯的注射成型設(shè)備的技術(shù)水平。
1．1開發(fā)思路轉(zhuǎn)型
PET瓶坯注射成形設(shè)備是高端設(shè)備，開發(fā)的思路不同于研發(fā)普通的注射成形設(shè)備。國內(nèi)一些單位把研發(fā)PET瓶坯注射成形設(shè)備作為研發(fā)普通的注射成形設(shè)備來進(jìn)行，一開始就走上了一條錯誤的開發(fā)路線，所以搞來搞去總是在低端水平上徘徊，成不了氣候。
PET瓶坯注射成型設(shè)備主要關(guān)系到三個方面：瓶坯注射機(jī)、瓶坯模具、控制系統(tǒng)。表明PET瓶坯注射成型設(shè)備的開發(fā)是三位一體化開發(fā)，為用戶提供從型坯設(shè)計到瓶坯成型的全套方案和設(shè)備的研發(fā)制造公司才有生存活力。Husky、SIPA等國際上著名的PET瓶坯注射設(shè)備開發(fā)制造商，都是把兩者結(jié)合起來綜合開發(fā)，不斷開發(fā)各自的性能，發(fā)揮各自的長處，結(jié)合兩者的長處，提高瓶坯成型設(shè)備的性能。國內(nèi)的塑料機(jī)械制造公司研發(fā)PET瓶坯注射設(shè)備，只知開發(fā)注射機(jī)，不知開發(fā)模具，PET瓶坯注射機(jī)規(guī)格從小到大一大串，不知配何種規(guī)格的模具，這種所謂的靈活性，實際上對PET瓶坯注射設(shè)備市場需要不了解的盲目性開發(fā)，其結(jié)果是不能為市場提供所需要的設(shè)備，技術(shù)跟不上市場，只能越來越落后，最后退出市場。 1．2PET瓶坯注塑設(shè)備性能的科學(xué)發(fā)展
1．2．1高穩(wěn)定運(yùn)行精度合模機(jī)構(gòu)的開發(fā)[1]
開發(fā)高剛度、高運(yùn)行、重復(fù)精度的合模機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)群腔模具運(yùn)行的穩(wěn)定精度。
PET瓶坯熱流道群腔模具相對于普通塑料制品的成形模具，具有精度高及剛性小的固有特征。合模機(jī)構(gòu)必須根據(jù)PET瓶坯群腔模具的特點能起到良好保護(hù)模具的作用，移動模板的運(yùn)行的幾何精度要優(yōu)于普通注射機(jī)同噸位的移動模板的運(yùn)行幾何精度，保證模具的運(yùn)行精度。高精度、高性能的肘桿合模機(jī)構(gòu)有待于開發(fā)及應(yīng)用。在制造精度達(dá)不到要求的情況下，應(yīng)用全液壓合模機(jī)構(gòu)運(yùn)用于瓶坯注塑機(jī)上。具有當(dāng)代國際代表性的PET瓶坯注射機(jī)制造公司——加拿大的Husky公司，合模機(jī)構(gòu)采用液壓式。泓利公司也把4缸鎖模的液壓合模機(jī)構(gòu)應(yīng)用到PET瓶坯注射機(jī)上。
PET瓶坯注射機(jī)為適應(yīng)熱流道及群腔模具的發(fā)展，拉桿間距大于普通同合模力的合模機(jī)構(gòu)的拉桿間距，并且向加大趨勢發(fā)展。移模速度更快更穩(wěn)定，有的已在移模油路上設(shè)置了蓄能器，達(dá)到提高移模速度的目的。高速移模速度的提高給系統(tǒng)的動態(tài)反映能力及控制技術(shù)又提出了新的研發(fā)課題。
1．2．2高速率高性能擠注復(fù)合PET瓶坯注射塑化系統(tǒng)的開發(fā)[2]
高速率注射塑化是PET瓶坯注射設(shè)備的首要特點，沒有高速率產(chǎn)能，市場就不能接受。高速率注射塑化并不是高速注射和高速塑化，而是從塑化注射的機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、控制方面上進(jìn)行開拓創(chuàng)新，達(dá)到注射和塑化的總時間最小。開發(fā)大容量熔融熱比容均一的塑化注射系統(tǒng)，實現(xiàn)群腔化瓶坯的注射成型。
群腔化PET瓶坯的注射成型，是達(dá)到高速率生產(chǎn)的唯一途徑。群腔化PET瓶坯的塑化注射量大，要求熔融料的塑化質(zhì)量達(dá)到均一，以保證瓶坯質(zhì)量的一致性，提高吹瓶的質(zhì)量，普通的往復(fù)式螺桿的塑化注射系統(tǒng)達(dá)不到這一要求。
國內(nèi)PET瓶坯注射塑化機(jī)構(gòu)基本上都采用傳統(tǒng)的普通注塑機(jī)的往復(fù)式螺桿裝置形式，多數(shù)單位的所謂PET瓶坯注塑機(jī)基本上只是把螺桿的長徑比加大及在其它的螺桿參數(shù)方面作一些改動，塑化注射行程比太大，大大超出了實際使用的行程比范圍，既浪費了塑化注射的功能，又提高了制造成本，沒有顯示出瓶坯成型的塑化注射的性能特征，設(shè)計的塑化注射容量再大也不能實現(xiàn)大容量的群腔化的瓶坯成型。往復(fù)式螺桿塑化注射的致命的缺陷是塑化熔融料的軸向溫差大、熱比容相差大，塑化注射行程比越大，軸向溫差越大、熱比容相差越大，為彌補(bǔ)這一缺陷，保證PET塑化質(zhì)量，塑化注射行程比不超過2，即塑化注射行程不超過2D(螺桿直徑)，塑化注射容量受到限制，說明了往復(fù)式螺桿塑化注射系統(tǒng)不適宜大容量的PET塑化注射群腔瓶坯的注射成型。加大PET塑化注射容量，又要縮小熔融料的軸向溫差，一種方法是加大螺桿直徑，減小塑化注射的行程(行程比)，使塑化注射行程在2D之內(nèi)；另一種是開發(fā)新的結(jié)構(gòu)，滿足群腔瓶坯塑化注射的熱比容均一性的要求。
擠注復(fù)合PET瓶坯注射系統(tǒng)是達(dá)到PET塑化質(zhì)量軸向均一的高速高效系統(tǒng)，塑化為擠出螺桿純塑化擠出，注射由柱塞完成。在整個塑化過程中，物料塑化經(jīng)歷的螺桿長徑比不變，減小熔融料的軸向溫差，塑化質(zhì)量前后一致，克服了常規(guī)螺桿往復(fù)式塑化注射的物料塑化經(jīng)歷的螺桿長徑比變化而造成的塑化質(zhì)量前后不均的缺點，使物料在熔融狀態(tài)下的比容一致性得到了保證，極大提高了塑化質(zhì)量。提供了擠出實現(xiàn)低溫塑化的足夠時間，避免了普通往復(fù)式螺桿因物料過度剪切造成急劇升溫和乙醛熱分解率增加的缺陷。擠出塑化的塑化量與螺桿的直徑、螺桿的長徑比無關(guān)，僅與塑化的時間及轉(zhuǎn)速的兩個參數(shù)有關(guān)，克服了常規(guī)螺桿往復(fù)式塑化量受到螺桿的直徑、螺桿的長徑比的限制。用較小的螺桿達(dá)到超大的塑化量。
節(jié)能高速電液混合驅(qū)動擠注復(fù)合塑化注射系統(tǒng)。交流伺服電機(jī)驅(qū)動擠出塑化，液壓動力驅(qū)動注射活塞實現(xiàn)熔融料注射，各自獨立動力驅(qū)動互不干擾的系統(tǒng)，縮短了注射塑化時問，提高了生產(chǎn)率；提高了計量精度和塑化質(zhì)量；降低了能耗。由于塑化獨立于周期之外，可延長熔料在機(jī)筒中的滯留時問，提高了物料混煉塑化的均勻性，提供了實現(xiàn)低溫塑化的足夠時間，減少因物料經(jīng)受過度剪切可能造成物料急劇升溫產(chǎn)生熱分解的幾率。交流伺服電機(jī)驅(qū)動擠出塑化形式有兩種：交流同步伺服電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)就組成驅(qū)動系統(tǒng)，以降低伺服電機(jī)扭矩；交流伺服同步電機(jī)直接驅(qū)動系統(tǒng)。加拿大Husky公司注射PET瓶坯的PET400瓶坯專用注塑機(jī)，應(yīng)用擠注復(fù)合塑化注射系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動擠出螺桿塑化，系統(tǒng)結(jié)合該公司的國際領(lǐng)先的熱流道模具，成形一模96個瓶坯，周期不到7．5秒，即每小時產(chǎn)量達(dá)到46000支；PET300瓶坯專用注塑機(jī)，成形一模72個瓶坯，周期不到5．5秒，即每小時產(chǎn)量達(dá)到47，100支。泓利PET630—96高速瓶坯注塑機(jī)，注射塑化系統(tǒng)采用同步塑化雙階式擠注復(fù)合系統(tǒng)，塑化與注射同時進(jìn)行，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。
