塑料中空容器的生产工艺、设备及其发展

（1）注塑型坯：注一吹法首先是将熔融的物料注入一个置有芯棒的型坯里，熔料在型坯中冷却，便收缩在芯棒上，形成粘弹性的预塑型坯，在将型坯模打开，把带有型坯的芯棒按着程序转至新的吹塑公位进行吹塑成型。　

（2）吹塑成型：当芯棒转至吹塑工位后，吹塑模具将带有塑坯的芯棒锁紧，并立即通入压缩空气至芯棒芯部，于是型坯在空气压力的作用下从芯棒壁上分离，开始膨胀，一直膨胀到吹塑模具的轮廓为止。型坯在吹塑模具内成型后，带有吹胀制品的芯棒就转至脱模公位。　

（3）制品脱模：转至脱模工位后的成型制品从芯棒上顶出落下或直接被输送到包装岗位。　

由此可以看出，注一吹成型所要求的基本结构应该是：　

Ⅰ．必须具备有与普通注塑机一样的注塑装置，将塑料进行塑化、熔融并注塑出型坯。　

Ⅱ．有两套模具一套是型坯模具(成型型坯的),另一套是吹塑模具(成型制品的)。注塑模具和吹塑模具包括两个半模，注塑模具是型坯的型腔，吹塑模具是制品的型腔，并有定位止口，当闭合时，能包住芯棒。　

Ⅲ．有控制芯棒转位或移位的顺序装置和定位装置，能及时准确地控制芯棒的转换工位。　

Ⅳ．有芯棒顶出机构，完成制品的脱落程序。　

　　注塑吹塑工艺一般地说，吹塑制品的质量与注塑工序之间的关系较吹塑之间的关系要更加密切，型坯的构成在整个成型周期中是非常关键的部分 。在这个程序中，塑料要进行塑化，在型坯模具上不设冷却装置，如果在型坯模具上进行温度控制时，要使型坯的温度均衡，因为多数型坯有轻重、薄厚分配不均的现象，因此注射过多的物料或因塑料类型不同 ，都会引起容器的重量发生变化。

　　芯棒与型坯模具的结构应根据物料的性质来设计，除塑料的密度外，注塑型坯的质量还要通过注射效率、注射压力、成型压力、成型周期，以及脱模剂用量而调整。

　　在成型开始时，最初的型坯不能吹塑，收缩在芯棒上的型坯要撕下去，必须经过数次注塑使型坯模具中的热量稳定、工艺稳定之后才能开始，而且对每个芯棒都是如此。如果型坯模具太冷，型坯收缩严重，以致不能吹塑成所要求的中空制品；同样，芯棒太热型坯也会紧缩在芯棒上。如果型坯粘住芯棒的任何地方，中空制品的壁厚都会发生变化。因此要求芯棒、型坯模及熔体的温度都要适合，例如：如果芯棒太热，芯棒温度也高，则熔体就会粘住芯棒。由于许多型坯的厚度不同，因而芯棒初始物料的温度不均匀，如果某部分太热，则型坯薄的部分经过吹胀后会变得更薄。型坯厚的部分较热，首先吹胀，如果是这种情况，熔体就会流动的太快，致使冷而薄的部分跟不上物料，这样导致局部发生空洞。　

　　在脱模阶段，要检验中空制品的重量、尺寸和有否飞边，缺料和孔洞等缺陷。若出现有较薄的部分在预塑之前可干混少量的硬蜡酸锌或某些类型的脱模剂，有助于解决这个问题。由此可见在注吹成型方面最重要的问题是要解决最适宜的工艺条件，先注塑出有底型坯，然后在最适宜的工艺条件下进行吹塑成型，这里与普通注塑成型有不同。

　　第一在注塑成型坯后，从有底型坯移向吹塑模时，常处在100～150℃左右的高温状态，在次高温状态下型芯和型坯难以脱模。

　　第二在容器口的部位没有被拉伸，注塑的变形照原样保持下来，又加之顶端存在料流的熔焊问题，所以此处是容器强度最薄弱的地方。为了改进这方面的缺点，对有些塑料要选择配方。例如：当把硬脂酸的金属盐或酰胺化合物加到复合改性的高抗冲聚苯乙烯中时，在注吹成型时会使型坯与型芯的脱模性良好，并改进瓶口部位的吹塑质量。

　　第三当有底型坯与芯棒的喷嘴部分分离，转向吹塑模时，在型坯和粘在喷嘴上的熔融树脂之间有拉丝现象，有时丝会粘在型坯上，这样不仅有损于制品的外观，而且一旦与容器内的食品混合，从卫生角度是不允许的。这种情况需要从改变成型条件和树脂改性。例如：据报道，在通用PS中加适量的橡胶（2—7％）就可以改变粘丝现象，而且橡胶粒子的直径对拉丝现象也有影响，当橡胶粒子大到10-30μm 时，能有效的防止拉丝现象，这种比普通注塑成型的橡胶粒子要大的多。　

　　聚对苯二甲酸乙二酯（PET）吹塑瓶的生产按型坯的预成型不同可分为注塑拉伸吹塑（简称注拉吹）和挤出拉伸吹塑（简称挤拉吹）。在这两种成型方法中，由于注拉吹工艺易控制，生产效率高，废品少而较为通用。 PET吹瓶可分为两类，一类是有压瓶，如充装碳酸饮料的瓶。另一类为无压瓶，如充装水、茶、油等的瓶。茶饮料瓶是掺混了聚萘二甲酸L—酯（PEN）的改性PET瓶或PET与热塑性聚芳酯的复合瓶，在分类上属热瓶，可耐80℃以上，水瓶则属冷瓶，对耐热性无要求。再成型工艺上热瓶与冷瓶相似。现在主要讨论冷瓶中的有压饮料瓶成型工艺。

1．设备

　 随着科技的不断进步和生产的规模化，PET吹瓶机自动化程度越来越高，由从前每小时生产几千个瓶发展到每小时生产几万个瓶。操作也由过去的手动按钮式发展为现在的全电电脑控制，大大降低了工艺操作上的难度，增加了工艺的稳定性。目前，注拉吹设备的生产厂家主要有法国的SIDEL公司、德国的KRONES公司等。虽然生产厂家不同，但其设备原理相似，一般均包括供坯系统、加热系统、吹瓶系统、控制系统和辅机几大部分。

2．吹塑工艺

　　PET瓶吹塑工艺流程。影响PET瓶吹塑工艺的重要因素有瓶坯、加热、预吹、模具及环境等。

⑴ 瓶坯

　 设备吹塑料瓶时，首先将PET瓶切片注射成型为瓶坯，它要求两次回收料比例不能超过（5％以下），回收次数不能超过两次，而且分子量及粘度不能过低。注塑成型的瓶坯需要存放48h 以上方能使用。加热后没用完的瓶坯，必须在存放48h以上方能重新加热使用。瓶坯的存放时间不能超过六个月。

　 瓶坯的优劣很大程度上取决于PET材料的优劣，应选择易吹胀、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工艺。实验表明，同样粘度的PET材料成型的瓶坯，进口的原料要比国产料易吹塑成型，而同一批次的瓶坯，生产日期不同，吹塑工艺也可能有较大差别。瓶坯的优劣决定吹塑工艺的难易，对瓶坯的要求是纯洁、透明、无杂质、无异色、注点长度及周围晕斑合适。

⑵ 加热

　 瓶坯的加热由加热烘箱来完成，其温度由人工来设定，自动调节。烘箱中由远红外灯管发出远红外线对瓶坯辐射加热，由烘箱底步风机进行热循环，使烘箱内部温度均匀。瓶坯在烘箱中向前运动的同时自转，使瓶坯受热均匀。

　 灯管的布置在烘箱中自上而下一般呈“区”字形，两头多中间少。烘箱的热量由灯管开启数量、整体温度设定、烘箱功率及各段加热比共同控制。灯管的开启要结合预吹瓶进行调整。要使烘箱更好地发挥作用，其高度、冷却板等的调整很重要，若调整不当吹塑时易出现胀瓶口（瓶口变大）、硬头颈（颈部料拉不开）等缺陷。

⑶ 预吹

　　预吹是二步吹瓶法中很重要的一个步骤，它是指吹塑过程中在拉伸下降的同时开始预吹气，使瓶坯初具形状。这一工序中预吹位置、预吹压力和吹气流量是三个重要工艺因素。

　　预吹瓶形状的优劣决定了吹塑工艺的难易与瓶子性能的优劣。正常的预吹瓶形状为纺锤形，异常的则有亚铃状、手柄状等,造成异常情况的原因有局部加热不当,预吹压力或吹气流量不足等,而预吹瓶的大小则取决于预吹压力及预吹位置。在生产中要维持整台设备所有预吹瓶的大小及形状一致，若有差异要寻找具体原因，可根据预吹瓶情况调整加热或预吹工艺。预吹压力的大小随瓶子规格、设备能力不同而异，一般容量大、预吹压力要小，设备生产能力高，预吹压力高。即使采用同一设备生产同一规格的瓶子，由于PET材料性能的差异，其所需预吹压力也不尽相同。玻纤增强的PET材料，较小的预吹压力即可使瓶子底部的大分子正确取向，另一些用料不当或成型工艺不适当的瓶坯，注点附近有大量的应力集中不易消退，如果吹塑，常会在注点处吹破或应力测试中从注点处爆裂、渗漏。根据取向条件，此时可如所示把灯管移出2-3支至注点上方开启，给予注点处充分加热，提供足够热量，促使其迅速取向。对于已加热二次使用的瓶坯或存放时间超标的瓶坯，由于时温等差效应，二者成型工艺相似，与正常瓶坯相比，其要求的热量要少，预吹压力也可适当降低。

⑷ 辅机及模具

　　 辅机主要指维持模具恒温的设备。模具恒温对维持产品的稳定性有重要作用。一般瓶身温度高，瓶低温度低。对冷瓶来说，由于其低部的冷却效果决定了分子定向的程度，将温度控制在5～8℃为佳，而瓶低部的温度则要高得多。模具是影响PET瓶吹塑工艺的重要因素，模具形状的优劣会减轻或加大工艺调整的难度，如加强筋、过渡区的弧度及低部的散热状况等都对工艺调整有影响。

⑸ 环境

　　生产环境的好坏对工艺调整也有较大影响，恒定的条件可以维持工艺的稳定及产品的稳定。PET瓶吹塑成型一般在室温、低温状态下为佳。

3.其他要求

　　有压瓶应同时满足应力测试与耐压测试的要求。应力测试是为防止PET瓶灌装饮料时瓶低与润滑剂（碱性）接触过程中产生分子链的降解而发生开裂、渗漏等进行的内在质量控制，耐压测试则是防止瓶内充入一定压力气体后产生爆裂而进行的质量控制。为满足这两种需要，中心点厚度要控制在一定范围内，一般情况下是中心点薄，应力测试较好，耐压较差，中心点厚，耐压测试较好，应力测试较差。当然，应力测试的结果还与中心点周围过渡区域料的堆积有很大的关系，这要根据实际经验进行调整。

　　PET瓶吹塑工艺的调整，是针对相应的材料进行的，如果材料不佳，对工艺的要求就很苛刻，甚至于难以吹塑出合格的瓶子。

全自动注一吹中空成型机系列使用范围：本机采用注射吹塑工艺一次成型中空容器的吹瓶机，能生产具有高瓶颈精度高档容器。可广泛用于制造医药、食品、化妆品及化工等行业的包装瓶。

　　主要技术特点：

1．瓶颈采用高压注射成型，瓶口、瓶颈及其上螺纹精度高，制品规格统一，外表光洁。

2．合模和开模采用快一慢运动，高压锁模采用蓄能器直压龅保压，生产率高。

3．水平三公位回转装置，回转工作台大，一模多腔成型，生产率高。

4．制品脱模自动化，火焰处理自动化及计数包装自动化，三者有机结合，可确保物品不受污染，满足食品医药行业卫生要求。

5．电器及气动系统中没有抽插芯动作，适当增加附件，使用三片模具，可成型较深凹底的制品。

6．具有低压模保系统，芯棒电气保护系统和安全操作保护系统。

7．机械、液压和电器系统均设有可调环节可满足不同制品的工艺要求。

8.原料适应性强，可成型大部分热塑性塑料，如PE、PP、PS等。

工艺比较：，

（1）挤吹：　

a．适用于PVC，PE，PP

b．合模线深，影响外观和强度

c．有头尾料，需要更多人工和辅助设备进行回用

d．瓶口螺纹精度差．

（2）注吹：

a．适用于PE，PP

b．不适合300毫升以上的容器

c．不适合扁形，异形容器

d．卧式注吹机生产的容器，由于重力作用，容易产 生壁厚不均　

（3）注拉吹

a．适用于PET，PP，PC，PMMA有机玻璃等

b．型坯的精确率高，保证瓶口和螺纹精度

c．产品无飞边，节省材料，无须粉碎机和搅拌机

d．产品废品率极低

e．耐冲击韧性好，刚性提高，阻隔性能改善，表面透明度和光泽度好

f．无合模线，抗跌能力好　

2．发展历程：

　 第一阶段：直至七十年代末八十年代初，大量使用玻璃容器，和采用挤吹工艺生产的PVC，PE塑料药瓶。

　 第二阶段：八十年代末至九十年代，仍然沿用较多玻璃容器，但注吹工艺一起以其先进性取代了挤吹工艺。为了提高医药包装容器得档次，国家重点扶植了一批国营企业如：上海海昌、无锡红光、武汉夏美、山东新华、秦皇岛塑料等引进了一批美国WEATON的注吹机大大提高了PE药瓶的市场占有和质量。

　 第三段：九十年代初期随着注拉吹的工艺在国内逐步发展，PET药品瓶开始进入药品包装舞台，以广东南方包装公司为代表，引进了日本青木固研究所的一部法拉吹设备大量生产PET药瓶并成功的将PET药瓶在中国南方铺开。与此同时，由于玻璃生产工艺对环境的影响，医药局出台政策，将采用塑料制品来取代玻璃容器。

　 直到01年前形成一种格局：南方包装采用一步法青木机生产的塑料PET瓶拿下大部分南方市场，而华中、华东、华北市场仍然以PE瓶为主，但出现一部分用两步法注拉吹机（黄岩机为代表）生产的PET瓶。

3．设备的发展历程：

　　我国医药包装品进年来迅速发展，其塑料包装容器需求量日趋增加，塑料包装容器成型设备也不断增长。由于吹塑成型设备在运行过程中首先对瓶口进行注射，保证瓶口的精度，然后在吹塑瓶体，因而能防止内的气体向瓶内渗透，保证了瓶口与瓶盖之间具有密切性能。我国塑料注射吹塑成型中空容器的设备在“六五”和“七五”期间虽能少量生产，但设备本身的精度及各项性能均不及国外设备。

　　目前此类设备的生产要提高精密程度上下功夫，成为名符其实的精密注吹机。所谓“精密注吹机”，不仅指设备成型过程中高速高压具有很好的稳定性，而且要求生产出的容器尺寸波动和质量波动方面达到较高的稳定性，也就是说生产的容器各部尺寸和几何形状精度要高，容器的外观及内在质量生产效率等其它指标也能达到较高水平，本文就目前及今后一段时间内我国注吹机的发展作如下几个方面预测：

（1）具有高度灵敏性、高的再现性和稳定性的液压控制系统。

　　在液压系统中，为了能起到能量转换、传递和控制功能，其精密注吹机的柱塞式螺杆是由液压马达驱动，并由液压系统控制注塑，其注塑压力注塑速度、塑化压力等均由安装系统在液压系统的控制阀进行单程序的控制和均匀调节。

　　吹机螺杆转速的调节，是依靠电子仪器进行工作，电子指示由传感器和显示器组成，根据单向脉冲的不同差别，让计算机确定的螺杆转速数值，精确地在显示器上显示数值。

（2）具有能进行微调的控制性能，优良可靠的操作及使用方便的电子控制系统。

　注吹机螺杆转速的调节，是依靠电子仪器进行工作，电子指示由传感器和显示器组成，根据单向脉冲的不同差别，让计算机确定的螺杆转速数值，精确地在显示器上显示数值。

（3）能进行高速高压注射型坯，吹塑时能使容器的收缩量最小。

　精密注吹机的另一特点是注射压力高压的方向发展，其目的是降低吹塑成型后的收缩率，增加容器的密度。由于注射压力高，注射速度快，与普通注吹机比较，其合模系统的刚性好，耐久性好，有足够的注模吹的合模力，能抵抗高压、高速注入的熔融塑料的压力，模具变形最小。

（4）具有优良的塑化装置，能使塑料在均匀温度下充分塑化，并能正确计量

　当熔料注射到型坯模具内，开始向吹塑模内形成时，注吹机内筒的柱塞螺杆转动，使上料器把装入料汁的塑料颗粒向螺杆前端输送，并在热的作用下，使物料塑化。当机筒前端堆积的熔料与设定的注射量相当时，对螺杆产生一定的推力，使螺杆对熔件进行准确的计量并能在显示器上出现，保证了预塑量的准确。

（5）精密注射型坯膜，吹塑模具的设计与制造技术

　精密型坯模、吹塑模具的设计与制造是获得精密容器的先决条件。因此在型坯模吹塑模具的设计中，应重点考虑塑料原料的收缩率，以及模具结构设计影响容器精度的因素，尽可能减少这些因素。这些因素大致有原材料收缩率大小，收缩率的分配，注塑型坯及注塑流通口的位置大小，型坯模温控制管道及吹塑模冷水管道的分布，还有模具材料的选择等。