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大型塑料中空容器成型技术探讨.docx

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    • 大型塑料中空容器成型技术探讨张海涛 张儒 邵社主(陕西科龙塑业有限公司)摘要: 世界经济一体化促使塑料中空容器逐渐向大型化发展,以此解决大批量、大范围、多频次货物运输的经济性限制本文主要通过对聚乙烯卧式吹塑罐生产加工中主要技术条件应用的介绍,浅议大型塑料中空容器成型技术的发展情况关键词: 高密度聚乙烯 聚乙烯卧式吹塑罐 大型塑料中空容器 吹塑模具 大型塑料中空成型机组 多层复合工艺 Status and development of large plastic hollow container molding technology Zhang Haitao Zhang Ru Shao Shezhu ( Shan xi Kelon plastic Co. Ltd)Abstract: World economic integration has to the development of plastic hollow containers to large scale,to solve the economic limit of large number ,large scale and multi-frequency of goods transport。

      This paper introducts the application of the main technical conditions in the production and processing of Horizontal polyethylene blow molding tank and puts forward the development direction of the corresponding molding technology of large plastic hollow containersKey words : High-density polyethylene(HDPE) Polyethylene blowing horizontal jar Large plastic hollow container Blowing mould Large plastic hollow moulding machine Multilayer composite technology 前言现代中空吹塑技术是从20世纪30年代开始发展起来的,从1939年世界第一台塑料挤出吹塑机问世发展到今天,原材料、设备、模具、加工工艺等都取得了巨大的进步,各种中空容器也如雨后春笋般出现在人们生产、生活的方方面面。

      然而,目前大批量、宽范围、多频次的物流运输特点与传统的小型包装容器自身局限性之间的矛盾逐渐显现,大型塑料中空包装容器应运而生本文所指的大型塑料中空容器特指以聚乙烯为主要原材料、容积1000L以上的塑料中空包装容器,并不与其它资料相关分类相悖聚乙烯卧式吹塑罐是大型塑料中空容器中典型的一类产品,因其容量大、使用方便、用途广、功能性强等特点已经在食品包装、医药包装、化工包装、日常生活等多个领域广泛应用,本文通过介绍其生产加工中主要技术条件的应用情况,简单提出大型塑料中空容器成型技术现状与未来主要发展方向和同行共同学习一.成型关键技术点解析1.原材料选用及原则1.1主要原材料IBC复合式中型散装容器是目前市场公认的典型大型塑料中空包装容器之一,其塑料内容器外形为长方体且整体壁厚相对较薄(平均在2毫米左右),而容积却达到1000L左右,运输环境、使用环境和内装物均比较特殊,因此生产加工所用的原材料在力学性能、抗紫外线、抗环境应力开裂、耐腐蚀等方面均有较高要求由于IBC复合式中型散装容器拥有低碳环保、省时省力高效、空间利用率高、解决特殊功能要求等诸多优良特点,目前已经成为最重要的国际、国内间液体转运包装容器之一,需求量逐年增长,因此国内外均有专门用于生产塑料内容器的原材料,国内市场上应用比较广泛的有茂名石化TR580M、中海壳牌4261AGUV60005、大庆石化DMDB4506、台塑7301U等。

      与IBC内容器生产情形不同,对于1000L以上的大型塑料中空容器,尤其全塑容器,严格来说,目前市场上并没有专用料供应,所有容器生产厂家基本都是在市场现有的用于生产容积在200L到1000L之间中空容器的原材料中选择一种或几种配合使用,这中间除了上文提到的几种牌号原材料外,还有如茂名石化 TR571M、齐鲁石化DMD1158P、新山子HD5420GA,、中海壳牌4261AGQ469、台塑9001等,因此,开发相应专用料对于适应塑料中空容器向大型化、功能化方向发展意义重大1.2聚乙烯卧式吹塑罐原材料选用介绍聚乙烯卧式吹塑罐是一种大型全塑中空吹塑容器,是指由聚乙烯树脂经吹塑成型,长度大于高度、顶部有一个或多个注液口、端面下部有一个或多个排液口,容积在500L到10000L之间的单层或多层塑料包装容器(见图1所示)由于聚乙烯卧式罐体积庞大,多用于户外,且经常在山区极其颠簸的路面满载使用,因此产品在强度、抗紫外线、耐老化、耐应力开裂等方面要求及其苛刻,这就要求所使用的原材料必须综合性能优良从2008年开始,陕西科龙塑业有限公司多次和中石化、中石油、中海油等国内知名的高密度聚乙烯生产厂家就聚乙烯卧式吹塑罐原材料开发问题进行了多次技术交流和新材料试制工作,双方在材料研发、试制、推广等方面都取得了很大的进步。

      经过多次试验,目前主要选用的原材料有:茂名石化TR580M、新山子HD5420GA、大庆石化DMDB4506、齐鲁石化DMD1158P、台塑7301U等,这些原材料在力学性能、抗紫外线、抗环境应力开裂、抗老化、耐腐蚀等方面性能优良,尤其茂名石化TR580M在抗紫外线及抗环境应力开裂方面性能突出,齐鲁石化DMD1158P抗冲击性能极佳由于对原材料使用的科学、严格管理,从市场长期反馈的数据看,科龙塑业的聚乙烯卧式吹塑罐比普通厂家同类产品的使用寿命长2到5年 主视图 侧视图1—端面 2—底面 3—注液口及盖 4—排液口 5—减压装置 6—提手图1 卧式罐结构示意图1.3大型塑料中空容器原材料选用可以考虑以下几个方面:①产品导向,以能满足产品质量要求为原则,避免单方面的选用性能指标高的原材料而忽视产品本身使用特点,造成不必要的浪费②以生产设备为基础,材料的选取必须能适应设备性能,否则会造成设备损坏或能耗增加,如果勉强使用,可能会导致原料塑化不良,产品强度下降等严重后果③尽量选用多种原材料配合使用,虽然在配方的设计过程中需要进行大量的实验验证,对时间和资源有一定的浪费,但多组分配方能有效发挥各组分原材料自身的优良特性,使产品质量得到提升的同时成本相对下降,从长远来看还是值得推荐的方法。

      ④特殊产品选用专用料生产如IBC复合式中型散装容器的塑料内容器生产就需要选用针对性较强的专用料生产,以达到其特殊的要求2. 产品设计2.1聚乙烯卧式吹塑罐产品设计要点介绍陕西科龙塑业有限公司聚乙烯卧式吹塑罐从2009年至今先后取得了10多项国家专利,其设计特点有:①由于聚乙烯卧式吹塑罐多用于三农经济,常年在户外使用或坑洼路面进行液体运输,因此产品设计必须符合充分考虑冲击性能罐体上设置整体或分体式支撑块,配合多条一体式加强筋及罐体本身的凸凹造型共同构成了一个完整的力学支撑系统(如图2所示),能够最大限度的减小突发外力对罐体向内的冲击及内装物震荡对罐体向外的冲击双层作用罐端面的凸凹图案除了可以增加罐体强度,防止端面受内装液挤压向外鼓出,还可以增加罐的美观度②与早期市场上常见的端手式卧式罐不同,科龙塑业通过优化,将其设计成安装式结构,且手把设置在两个端面凹进罐体部位,手把材料选用聚乙烯塑料注塑而成,通过高强度镀锌螺栓与罐体连接,质量轻,强度高,运输、使用、搬动较之其它形式更方便、安全③考虑到罐的不同使用特点,排液口设计有多种常见的螺纹形式,配套相应规格阀门使用,装运化工品使用粗牙梯形螺纹保证安全不渗漏,农业应用选用标准管螺纹形式结实耐用、更换方便。

      ④为了适应设施农业及观光农业的特殊用途,科龙塑业研发人员在罐体上增设了多组注液口和排液口,通过扩容装置进行串联使用,方便、卫生⑤由于卧式罐排液口与罐体的连接方式类似于悬臂梁结构,因此该部位被认为是最容易出现渗漏、开裂,甚至断裂的高风险部位为解决这一问题,科龙塑业把该部位设计成阶梯变径的形式,一方面能减小成型过程该部位过多的积料产生,另一方面连续圆弧过度分解了该部位局部应力集中,提高了弹性缓冲此外,在排液口上下对称设置两条独立加强筋,可以更好地支撑阀门,做到安全、耐用⑥ 罐外形尺寸设计借鉴了集装箱运输设计特点,充分考虑运输工具规格,设计成系列产品,目前已经有配套产品70余种,使用安全、方便 图2 2000升卧式罐 2.2 功能型卧式罐介绍(如图3所示)为了满足卧式罐使用过程中能准确控制内装物灌装量及放料量,防止因抽真空现象产生的内装物排出困难及内装物装运过程中遇热或颠簸时产生气体导致罐内压力激增发生危险,科龙塑业研发出一种多功能卧式罐,已取得国家专利保护:多功能卧式罐侧壁固定有液位观察装置,该装置底部与罐体通过密封装置连接,上端开口并配有防尘罩,通过液位观察装置使用者可以轻松的掌握罐内物质的存有量,保证准确灌装和精密放料。

      这一专利技术在设施农业、观光农业、农药稀释及化工品包装等方面得到广泛的使用多功能卧式罐的注液口盖设计有三种形式:一种是密封盖形式,这种形式主要用于无挥发性及热敏性的液体装运,一般运输距离较远且不允许有液体渗漏;第二种是普通的盖中盖形式,这种形式主要用于储运水及内装液要求不高的领域;第三种为呼吸盖形式,当内装物有挥发性、遇热或装运过程中产生震荡时有气体产生则需要使用呼吸盖形式,能够及时排除气体防止意外发生 1—罐体 2—呼吸盖 3—排液口 4—液位观察装置 7—泄压盖 图3 功能型卧式罐2.3大型塑料中空容器产品设计总结:①整体结构符合力学要求,当造型美观度与力学要求矛盾时,优先考虑力学要求,反之产品变形严重②必须充分考虑产品用途,做到方便、快捷、实用③由于大型容器受内装物作用力较大,因此设计中产品拐角或造型过度位置尽量采用大圆弧过渡,避免应力集中④加强筋选择因产品而定,凸筋防塌陷,凹筋防鼓出,相同尺寸的圆形加强筋强度优于方形⑤充分考虑加工工艺合理性,尽可能减少后加工工序。

      ⑥大型容器避免出现急剧的尺寸变化,否则会造成该区域壁厚变化明显,制品强度降低⑦产品表面砂纹不宜太细,细砂纹容易产生表面划伤,也对模具排气不利3. 大型塑料中空吹塑模具设计与制造3.1模具设计加工案例介绍大型塑料中空吹塑模具由于其体积庞大,冷却、排气要求高,零部件标准化程度低等,在设计及制作上难度较大聚乙烯卧式吹塑罐结合实际生产经验,经多次设计变更优化,积累出如下的经验:①1000升以上聚乙烯卧式吹塑罐模具外形尺寸均超过1600×1200×1100,加工成整体式模具显然不够合理,庞大的体积给机械加工带来很大的麻烦,过多的切削加工也会造成能源的极大浪费通过设计优。

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