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　　本節(jié)介紹作者創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的SZC-3150工具箱包注吹中空成型裝備，研討“注射+中空成型”的注吹中空成型裝備的綠色化特征及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的方向和要點(diǎn),。

　　工具箱包的制品特征為厚壁,、吹脹比較小、尺寸精度要求不高,、利薄,。綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的方向：縮短成型周期，以提高生產(chǎn)效率;提高成型原料中回料比例;提高資源循環(huán)利用率;簡(jiǎn)化成型工藝,，降低能耗,。

　　1.“擠出+中空成型”工具箱包擠吹中空成型裝備的綠色化缺陷“擠出+中空成型”工具箱包擠吹中空成型裝備的塑化擠出形式，擠出壓力低,，需另加注射裝置，才能把熔料從儲(chǔ)料缸內(nèi)射出機(jī)頭形成型胚,。

　　◆生產(chǎn)率低,。工具箱包的擠出型胚被吹脹成型后，一般不需要冷卻工序,。連續(xù)擠出式模頭的型胚的形成時(shí)間依賴于擠出率,，時(shí)間較長(zhǎng)。整套成型工序按順序進(jìn)行,，不利于縮短成型周期,，從而難以達(dá)到高生產(chǎn)率而獲得高利潤(rùn)率。

　　◆適應(yīng)原料能力差,。連續(xù)擠出式模頭適用于加工流動(dòng)性好的塑料,，不能加工含有較高比例回料的流動(dòng)性差的混合塑料，故降低制品原料成本的空間有限,。

　　◆能量效率低,。擠出計(jì)量精度低于注射塑化計(jì)量精度,，溢余的擠出熔融塑料降低了能量效率。

　　2.SZC-3150工具箱包注吹中空成型裝備創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要綠色化特征

　　作者根據(jù)傳統(tǒng)塑料工具箱包擠吹中空成型裝備存在的主要綠色缺陷,，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的“注射+中空吹塑成型”的SZC-3150工具箱包注吹中空成型裝備,，注射容量3150cm3，射出壓力30MPa,，塑化能力214kg/h,機(jī)頭壓縮比1.5～2,，口模錐度150-200，口模最小直徑160mm,。

　　2.1注吹中空成型工藝原理

　　注吹成型是注塑和吹塑相結(jié)合的生產(chǎn)大型中空容器的成型方法,，是從注塑階段轉(zhuǎn)到另一個(gè)吹塑階段的成型方法。成型時(shí),，由注射裝置將熔融的物料在高壓下注射到機(jī)頭內(nèi)腔,，口模處熔融物料在高壓推動(dòng)下擠出口模成型胚。同時(shí),，型胚流經(jīng)口模芯棒的壓縮空氣對(duì)型胚進(jìn)行預(yù)吹脹,，型胚擠出一定長(zhǎng)度，下端封口,，型胚達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度,，被夾緊在模腔內(nèi)，進(jìn)行吹脹貼附模腔表面成型,，并經(jīng)迅速冷卻后,，脫模而得到中空制品。

　　2.2注吹中空成型機(jī)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要技術(shù)特征

　　高速注射可提高型胚擠出速率,，同時(shí)可減少型胚擠出過(guò)程中的熱量損失,，降低吹脹的空氣壓力，達(dá)到節(jié)能降耗的目的;高壓注射使含有較高比例回料,、流動(dòng)性較差的高分子材料也能順利擠出型胚,，提高了資源利用率;注射速率高于擠出速率，可縮短型胚的形成時(shí)間,，并有利于提高熔接縫強(qiáng)度;注射結(jié)束后,，可立即進(jìn)入塑化工序，實(shí)現(xiàn)制品取出和塑化的兩個(gè)工序同步進(jìn)行,，不必如擠吹中空成型那樣,，等制品取出后才能進(jìn)入擠出塑化的工序，有利于縮短成型周期,。

　　注吹中空成型機(jī)由機(jī)械系統(tǒng),、電氣控制系統(tǒng)、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)等組成,。機(jī)械系統(tǒng)主要由注射塑化部件,、機(jī)頭、合模機(jī)構(gòu),、機(jī)頭升降機(jī)構(gòu)等組成,，布局類同擠吹中空成型機(jī)。

　　(1)塑化擠出結(jié)構(gòu)

　　把工具箱包擠吹機(jī)的塑化擠出改為塑化注射,。塑化注射和導(dǎo)柱的布置形式由普通注塑機(jī)的上下平行式改為橫向同一平面的平行式,，以降低塑化注射部件的高度。塑化及注射的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)源為系統(tǒng)的液壓動(dòng)力源,。

　　注吹中空成型機(jī)與擠吹中空成型機(jī)相比,，主要結(jié)構(gòu)的不同之處是塑化擠出及機(jī)頭。擠吹中空成型機(jī)的塑化擠出由擠出機(jī)組成,、機(jī)頭相應(yīng)與擠出機(jī)功能匹配,。注吹中空成型機(jī)的塑化擠出由注射塑化裝置組成、機(jī)頭相應(yīng)與注射塑化裝置功能匹配,。液壓電氣系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)與功能匹配,。

　　注吹中空成型機(jī)的塑化擠出裝置由加料斗、機(jī)筒螺桿,、注射油缸,、機(jī)筒加熱圈等組成。塑化擠出布局考慮到大型中空成型機(jī)高度高,、徑向尺寸大的特點(diǎn),，應(yīng)盡可能降低注射塑化裝置的中心高、縮短軸向尺寸,，以減小整機(jī)外形尺寸,。注射機(jī)筒通過(guò)聯(lián)接套與機(jī)頭成“┢”型一體排列。塑化裝置根據(jù)其本身塑化容量的特點(diǎn)(塑化容量即相當(dāng)于擠吹中空成型機(jī)機(jī)頭的儲(chǔ)料缸容量),，達(dá)到型胚所需的質(zhì)量,。

　　由于注吹中空成型的塑化時(shí)間占成型周期時(shí)間60%～80%，故在各種條件許可范圍內(nèi),，塑化能力盡可能高。

　　低速大扭距液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿塑化高效節(jié)能機(jī)構(gòu),。雙缸注射,，注射油缸與機(jī)筒螺桿軸心線在同一水平面上的臥式布局，以降低中心高及縮短軸向尺寸,。每次塑化行程一般可達(dá)螺桿直徑的5.5倍,，物料經(jīng)料斗進(jìn)入機(jī)筒，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下沿螺槽輸送并壓實(shí)，同時(shí)在螺桿剪切熱和外傳導(dǎo)熱作用下,，塑化成均勻的熔體聚集在螺桿頭部,，在熔體壓力推動(dòng)下，螺桿邊旋轉(zhuǎn)邊后退,，螺桿頭部熔體量逐漸增多,，螺桿后退至預(yù)定行程，塑化完成,。然后,，熔體在螺桿高層推動(dòng)F，將熔體從聯(lián)接套擠入機(jī)頭,。

　　(2)塑化螺桿

　　注吹塑化與注塑塑化不同,，注塑塑化的熔融料在料筒中停留的時(shí)間短，對(duì)塑化質(zhì)量的要求高,，注吹塑化熔體至注射出型胚滯留的時(shí)間是注塑塑化熔體至射進(jìn)模腔時(shí)間的5倍,，而且熔融料射出口模，中間再一次被分流而提高塑化質(zhì)量,，故對(duì)熔融料在料筒內(nèi)的塑化均勻性要求相對(duì)低一些,，所以以提高塑化能力為主設(shè)計(jì)螺桿結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)徑比取20,，可適當(dāng)增大均化段槽深,，以提高塑化能力。塑化和注射兩個(gè)功能為一體的螺桿,，塑化行程可取螺桿直徑的5.5倍,。

　　(3)聯(lián)接套

　　聯(lián)接套是把機(jī)筒和機(jī)頭聯(lián)接成一體的機(jī)筒形零件，外包加熱圈及裝置熱電偶,。主要有3種作用：熔體射進(jìn)機(jī)頭的過(guò)渡通道;濾網(wǎng)安裝體，如制品有特殊需要，可以在聯(lián)接體內(nèi)腔安裝過(guò)濾網(wǎng);補(bǔ)料,，每次注射完熔料,，聯(lián)接體內(nèi)腔仍充滿熔體，對(duì)型胚具有補(bǔ)料作用。

　　(4)整移油缸

　　整移油缸是整體移動(dòng)注射塑化裝置及機(jī)頭,。一種作用是調(diào)節(jié)機(jī)頭與模具分型面中心位置相一致,。另一種作用，把機(jī)頭移至注射裝置方向的最終位置，以便安裝模具及裝拆機(jī)頭口模,。

　　(5)機(jī)頭

　　機(jī)頭是保證型胚質(zhì)量的重要裝置。注吹中空成型機(jī)機(jī)頭由口模開(kāi)關(guān)油缸與機(jī)頭組成,，機(jī)頭由機(jī)頭體、芯棒,、過(guò)渡板,、分流板,、口模,、調(diào)節(jié)螺釘、加熱控溫裝置等組成,。注吹中空成型機(jī)與擠吹中空成型機(jī)的機(jī)頭相比,，最大不同之處：前者注射油缸安置于注射塑化裝置上,，后者擠出油缸安置于機(jī)頭上;前者機(jī)頭內(nèi)腔無(wú)儲(chǔ)料缸,，后者機(jī)頭內(nèi)腔設(shè)置儲(chǔ)料缸。

　　為提高型胚質(zhì)量,，開(kāi)發(fā)了環(huán)形雙支管中心入料式機(jī)頭,，保證型胚各點(diǎn)受壓和射出口模速度一致,。熔體在高壓下注射機(jī)頭入口處,，被分成兩股在水平方向流經(jīng)環(huán)形雙支管分流板上半圓形支管,，然后在分流板的中心再次融合，壓入圓錐形分流芯棒,，流經(jīng)多孔過(guò)渡板進(jìn)入內(nèi)腔，口模處熔料在壓力推動(dòng)下擠射出口模成型胚,，同時(shí)壓縮空氣流經(jīng)芯棒內(nèi)通道進(jìn)入型胚進(jìn)行預(yù)吹脹。這種功能表明了：環(huán)形雙支管中心入料式分流板保證了各熔體單元受壓一致,，圓錐形分流芯棒保證各熔體單元的速度一致，從這兩方面保證了型胚注射出口模不扭曲及周邊不變形,。

　　口模開(kāi)關(guān)油缸。設(shè)置于機(jī)頭上方,?？刂菩团弑诤窈烷_(kāi)關(guān)口模的兩種作用,。根據(jù)成型制品的不同要求,，其密封形式有所不同。如需對(duì)型胚進(jìn)行伺服多點(diǎn)控制,，密封圈應(yīng)選用摩擦力小、反應(yīng)靈敏的材料及型式,，如格來(lái)圈,、斯特等。如不需對(duì)型胚進(jìn)行多點(diǎn)控制，如成型工具箱,、箱包,，采用普通型式的密封圈已滿足其性能要求。調(diào)節(jié)活塞行程,，達(dá)到調(diào)節(jié)口模的行程的目的,，即控制口模和芯捧之間的間隙?；钊麠U與機(jī)頭為剛性聯(lián)接,，為隔絕機(jī)頭內(nèi)腔熔體熱量傳至油缸，聯(lián)接處采用隔熱設(shè)計(jì)并加以水冷卻,?？谀：陀透左w之間為剛性聯(lián)接,，油缸體對(duì)活塞作相對(duì)移動(dòng)?？谀Ｔ陂_(kāi)關(guān)油缸的作用下塑化時(shí),，向下移動(dòng)，關(guān)閉口模;注射時(shí),，向上移動(dòng)，打開(kāi)口模。型胚壁厚通過(guò)調(diào)節(jié)口模打開(kāi)間隙進(jìn)行控制;周向壁厚均勻性通過(guò)調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)口模間隙來(lái)控制,。

　　(6)節(jié)能型液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　由油泵和驅(qū)動(dòng)油泵電機(jī)、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓元件,、冷卻系統(tǒng)等組成,。降低液壓系統(tǒng)的能耗是降低整機(jī)能耗的關(guān)鍵。根據(jù)注吹中空成型機(jī)的成型特點(diǎn)，把注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)的高效節(jié)能的先進(jìn)技術(shù)用于注吹中空成型機(jī)的液壓系統(tǒng)上,，以提高性能,、降低能耗。

　　成型工具箱包的注吹中空成型機(jī)液壓動(dòng)力源采用高壓小容量及中壓大容量雙聯(lián)泵,，雙泵滿足快速移模,、快速注射的要求。小泵滿足機(jī)頭液壓升降,、低速移模、高壓鎖模,、口模開(kāi)關(guān),、整體移動(dòng),、低速注射的要求。鎖模壓力由小泵工作壓力控制,，故對(duì)小泵工作壓力可控制，以根據(jù)制品要求提供合適的鎖模力，保護(hù)模具,。雙聯(lián)泵合理組合,，可降低泵和電機(jī)的容量,、降低整機(jī)的裝載功率,。

　　對(duì)于超大型的注吹中空成型機(jī),，液壓動(dòng)力源可采用多泵多電機(jī)組合的方式，為每個(gè)執(zhí)行動(dòng)作提供合適的流量和壓力，達(dá)到降低能耗的目的,。

　　(7)氣壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　由空氣壓縮機(jī)、控制執(zhí)行系統(tǒng)的氣動(dòng)元件等組成,?？諝鈮嚎s機(jī)為氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源。

　　成型工具箱包的注吹中空成型機(jī)的氣動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：預(yù)吹脹和模具吹脹制品成型,。頂出可用機(jī)械頂出,，也可用氣動(dòng)頂出。機(jī)械頂出可節(jié)省頂出時(shí)間,，即減少周期循環(huán)時(shí)間,。制品成型—模具打開(kāi)—模板后退，碰到機(jī)械頂出桿,，制品被頂出落下,。夾料、出料,、撐料,、下吹氣等氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)成型制品要求,，進(jìn)行設(shè)置,。

　　(8)制品冷卻系統(tǒng)

　　由冷凍機(jī)及有關(guān)匹配元件,、氮?dú)饫鋮s裝置等組成成型工具箱、箱包,，采用冷凍機(jī)裝置已滿足要求,，冷凍水溫為5～l0℃。對(duì)于厚壁,、超大型制品,，還需對(duì)中空制品內(nèi)腔進(jìn)氮?dú)饫鋮s，以保證制品質(zhì)量和縮短冷卻時(shí)間,，甚至需要采用冷凍水噴霧冷卻,。

　　(9)電氣控制系統(tǒng)

　　注吹中空成型機(jī)高度一般在2m以上。注射部分位于整機(jī)最上面,，注射部分需控制的參數(shù)較多：行程,、多級(jí)注射速度及壓力;塑化背壓。為進(jìn)行精確控制及控制方便,，注射/塑化位置部分采用位移傳感器,，對(duì)參數(shù)變化的位置進(jìn)行精確控制。

　　鎖模部分位于整機(jī)底座上,。工具箱,、箱包成型后，一般為人工取出,。所控制的參數(shù)：行程,、低速移模、高速移模,、低壓護(hù)模,、高壓低速鎖模、高壓低速開(kāi)模,。根據(jù)此特點(diǎn)，鎖模部分采用位移傳感器或感應(yīng)開(kāi)關(guān)均可,。

　　整體移動(dòng)的位移控制,。此功能很少動(dòng)作，采用普通限位開(kāi)關(guān)即可,?？谀Ｓ透椎拈_(kāi)閉控制。采用感應(yīng)開(kāi)關(guān)控制,，可達(dá)到精確控制,。

　　機(jī)頭升降和整體移動(dòng)，為獨(dú)立調(diào)整動(dòng)作,，采用手動(dòng)控制,。

　　為適應(yīng)注射的高速高壓的擠出型胚，增加模心調(diào)節(jié)桿的強(qiáng)度。優(yōu)化心型包絡(luò)流道,，提高熔接縫強(qiáng)度,。

　　(10)安全保護(hù)裝置

　　最重要是冷機(jī)啟動(dòng)保護(hù)，在機(jī)頭內(nèi)冷料未完全成熔體,，不能注射,，否則會(huì)拉斷內(nèi)模或芯棒,。機(jī)筒內(nèi)冷料未完全成熔體,，不能塑化，否則會(huì)扭斷螺桿,。機(jī)頭內(nèi)和機(jī)筒內(nèi)的冷料完全成熔體后,，才可啟動(dòng)整機(jī)進(jìn)行成型循環(huán)動(dòng)作。

　　3.SZC-3150工具箱包注吹中空成型裝備的主要綠色化特征

　　工具箱包注吹機(jī)的成型實(shí)例,。工具箱包(外形：410mm×340mm×120mm,。型胚：2000g。)的成型周期由常規(guī)的30s縮短到18s,，成為國(guó)內(nèi)成型同類工具箱包的周期時(shí)間最短,、成型原料中回料比例最高的工具箱包中空成型機(jī)。

　　3.1大幅度減少換色時(shí)間

　　注吹中空成型機(jī)的機(jī)頭內(nèi)無(wú)貯料缸,。儲(chǔ)料在注射機(jī)筒內(nèi)進(jìn)行,，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的對(duì)稱環(huán)型雙支管中心入料式機(jī)頭的結(jié)構(gòu)，機(jī)頭內(nèi)腔各有關(guān)零件表面都為流線型結(jié)構(gòu),，縮短了換色時(shí)間,，約為同規(guī)格擠吹中空成型機(jī)換色時(shí)間的一半。同時(shí)減少了廢料,，降低社會(huì)能耗,。

　　3.2型胚質(zhì)量重復(fù)精度高

　　型胚質(zhì)量主要取決于塑化量的重復(fù)精度。注射塑化量精度由塑化行程精度而定,，塑化行程精度的控制精確且直觀,，能夠得到精確保證。擠出塑化受到螺桿轉(zhuǎn)速和塑化時(shí)間兩個(gè)主要因素的限定,，而這兩個(gè)因素受到干擾較多,，精度控制差，影響到型胚質(zhì)量的重復(fù)精度,。注射速度的變化達(dá)到控制型胚壁厚,，省卻了擠吹裝置專門配備的控制型胚壁厚的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

　　3.3注射塑化效率高

　　注射螺桿頭部有止逆環(huán)結(jié)構(gòu),，注射時(shí)熔體回流量幾乎可忽略不計(jì),，注射效率極高,。注射塑化，背壓僅起到調(diào)節(jié)塑化質(zhì)量的作用,，不影響塑化效率,。

　　3.4塑化性能好

　　可方便地調(diào)節(jié)背壓，控制熔料的塑化質(zhì)量,。

　　3.5塑化能耗低

　　塑化同樣的原料,，相對(duì)于擠出螺桿，注射螺桿長(zhǎng)徑比,、壓縮比小,，故驅(qū)動(dòng)扭矩小，降低了裝載功率和驅(qū)動(dòng)能耗,。注射塑化為軸向移動(dòng)式,，螺桿在塑化過(guò)程中與熔料接觸面逐漸減小，扭矩也逐漸減少,，故單位時(shí)間的能耗在逐漸降低,。注射塑化，機(jī)筒不需空氣冷卻裝置,。注射塑化從上述3方面,，比擠出塑化降低能耗約降低20%。

　　3.6熔體熔合線強(qiáng)度高

　　提高HDPE熔體溶合線強(qiáng)度,，是機(jī)頭設(shè)計(jì)研究的主要課題,，其最有效的方法是延長(zhǎng)熔體在機(jī)頭內(nèi)滯留時(shí)間，以克服熔體的“彈性記憶”效應(yīng),，減小熔體粘度對(duì)溫度的敏感性,，擴(kuò)寬熔體流MWD分布性。注吹中空成型機(jī)的注射塑化和機(jī)頭的自身特殊結(jié)構(gòu),，從塑化的熔體到被注射出口模,，要經(jīng)過(guò)5個(gè)以上成型周期，熔體在機(jī)頭內(nèi)腔滯留4個(gè)以上成型周期,，使熔體內(nèi)分子得到充分時(shí)間重新排列分布,、提高了熔體熔合線的強(qiáng)度，提高了型胚表面質(zhì)量,。機(jī)頭內(nèi)無(wú)貯料缸,，大幅度降低了機(jī)頭內(nèi)熔體的徑向厚度,，降低了熔體徑向的溫度梯度,，保證了型胚被擠出后不產(chǎn)生內(nèi)部熔體破裂現(xiàn)象。

　　3.7型胚壁厚控制多樣化

　　型胚壁厚調(diào)整有以下3種：改變內(nèi)口模的間隙;改變注射速度或注射壓力,，從而改變型胚的壓射速率,，借以改變型胚的離模膨脹率;調(diào)節(jié)預(yù)吹脹壓縮空氣的P,、V值，達(dá)到改變型胚壁厚的目的,。

　　3.8生產(chǎn)率提高,，能耗降低

　　使用同樣合模結(jié)構(gòu)的擠吹中空成型機(jī)成型本例中的工具箱包，注吹中空成型比擠吹中空成型的生產(chǎn)率提高約40%,，能耗降低約30%,。

　　結(jié)語(yǔ)

　　作者通過(guò)介紹創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的SZC-3150工具箱包注吹中空成型裝備，說(shuō)明了隨著塑料中空容器綠色化持續(xù)發(fā)展的需要及綠色應(yīng)用空間的擴(kuò)大,，只有創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)中空成型設(shè)備才能滿足及拓展中空容器的“現(xiàn)實(shí)需求”和“潛在需求”,。