200L環(huán)中空塑料桶成型工藝

刀鋒

L環(huán)塑料桶檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：fficeffice" />

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聯(lián)合國UN標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)Ⅰ類危險(xiǎn)物品包裝要求：

跌落試驗(yàn)：環(huán)境溫度-18℃，跌落高度1.8米，不破裂。

氣密試驗(yàn)：不少于30kpa氣壓，保持5分鐘，不滲漏。

液壓試驗(yàn)：在壓力為250kpa下承受30分鐘，不滲漏。

堆碼試驗(yàn)：環(huán)境溫度40℃，堆碼高度3米，持續(xù)堆碼28天，不倒塌。

 

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L環(huán)塑料桶產(chǎn)品特點(diǎn)

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1．一般具有雙層結(jié)構(gòu)，每一層因塑料熔體融接所造成的缺陷互相錯(cuò)開，大大提高了制品的抗沖擊性。

2．雙層結(jié)構(gòu)具有雙重概念：第一外層為深色（藍(lán)色），可抵御紫外線可抗光老化，內(nèi)層為樹脂本色，確保內(nèi)裝物的純度，使用更安全。第二內(nèi)層采用再生料，符合再循環(huán)共擠出（RECO）規(guī)則，可利于環(huán)保，外層采用新原料同時(shí)確保整體質(zhì)量。

3．采用高分子量高密度低壓聚乙烯原料具有剛性大，耐蠕變，抗磨損及耐環(huán)境應(yīng)力開裂等特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)包裝。

4．采用整體設(shè)計(jì)使上、下兩底面與桶體成型為一個(gè)整體的呈L環(huán)形的突起環(huán)，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，桶體牢固�？梢曇何痪�桶使內(nèi)裝物一目了然。

5．可以像鋼那樣進(jìn)行吊裝（或叉吊），堆砌，滾動(dòng)，儲(chǔ)存和層疊。產(chǎn)品的低溫跌落，氣密，液壓和堆碼試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)符合聯(lián)合國UN標(biāo)準(zhǔn)�？梢詫�(shí)現(xiàn)鐵路、公路、海上、空中運(yùn)輸。且采用集裝箱運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)最佳的安全運(yùn)輸。

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6．清洗方便，其清洗費(fèi)用比鋼桶降低30%，可節(jié)約包裝成本。

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7．使用壽命長，可反復(fù)使用達(dá)20次之多。

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8．產(chǎn)品便于辨別，可在桶體上絲網(wǎng)印刷，模板印刷和貼標(biāo)簽。

 

 200L環(huán)塑料桶產(chǎn)品質(zhì)量與設(shè)備、原料、工藝控制等多方面因素有關(guān)，而生產(chǎn)工藝中的型坯擠出更是其中關(guān)鍵因素，它直接影響制品外觀及內(nèi)在質(zhì)量。

 

型坯質(zhì)量主要指標(biāo)有：型坯的熔體強(qiáng)度、外觀質(zhì)量適宜的壁厚以滿足吹塑制品性能要求等。

 

熔體流動(dòng)速率：熔體流動(dòng)速率在一定程度上反映相對(duì)分子量大小，熔體流動(dòng)速率越小，相對(duì)分子量越大。相對(duì)分子量越大，型坯就具有較好的熔體強(qiáng)度，可改變型坯自重下垂，制品拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度等性能都有所提高，是有利的方面。但相對(duì)分子量越大，粘度越高，流動(dòng)性越差，加工越困難，同時(shí)型坯有很高的“回縮”性，在合模前型坯會(huì)有較大的收縮。同樣的條件下，型坯不穩(wěn)定流動(dòng)流動(dòng)現(xiàn)象加劇，甚至熔體破裂。因此，考慮設(shè)備加工能力與工藝可行性，幾乎所有200L環(huán)塑料桶生產(chǎn)廠家都選用HMWHDPE樹脂，熔體流動(dòng)速率以能夠滿足制品質(zhì)量要求即可，一般為2.0左右(g/10min,21.6kg)。

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    分子量分布：從成型加工觀點(diǎn)來看，寬的分子量分布比窄的流動(dòng)性要好，易于加工控制。并且寬的分子量分布可降低口模壓力，減少型坯熔體破裂傾向，改善加工能力性能，同樣的條件下可提高擠出速度。

    但是寬的分子量分布也說明存在相對(duì)分子量偏低和較高部分，當(dāng)相對(duì)分子量偏低部分所占比例過高時(shí)，制品的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性等皆有所下降，加上流動(dòng)過程中的分級(jí)效應(yīng)，又使聚合物中低分子量級(jí)較多集中到擠出型坯表面，甚至從表面析出，型坯表面看上去是在上面撒了一些細(xì)小的白色粒子，吹塑制品內(nèi)壁粗糙，脫落的白色粒子常易堵塞氣閥，引起氣路系統(tǒng)故障。相對(duì)分子量偏高部分所占比例過高時(shí)，塑化困難，型坯表面出現(xiàn)未完全塑化顆粒，外觀質(zhì)量下降。目前雙峰分布的樹脂有替代單峰分布的趨勢(shì)，同樣條件下，具有出色的加工性能與熔體強(qiáng)度，抗環(huán)境應(yīng)力開裂也明顯提高。

 設(shè)備機(jī)構(gòu)
一、 螺桿：
    大型中空機(jī)所配置的擠出，其加工的原料主要是HMWHDPE，若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，則其塑化效率明顯不足。國內(nèi)生產(chǎn)的q-150/25擠出機(jī)在加工HMWPE粉料時(shí)，其塑化能力僅為300kg/h。在國外，尤其是德國，許多大的中空機(jī)制造企業(yè)早已采用帶強(qiáng)迫喂料結(jié)構(gòu)、強(qiáng)制冷卻段結(jié)構(gòu)的單螺桿擠出機(jī)，被稱為IKV結(jié)構(gòu)。IKV結(jié)構(gòu)的擠出機(jī)在相同長徑比條件下，其塑化量較常規(guī)設(shè)計(jì)提高50%以上，且擠出量穩(wěn)定，加之合理的屏障段和混煉段設(shè)計(jì)，能獲得高的塑化質(zhì)量。

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二、 儲(chǔ)料式機(jī)頭
    熔體擠入機(jī)頭后，若在流道內(nèi)受阻，或在某一部位滯留，塑料會(huì)因長期受熱而分解、碳化，使型坯表面毛糙，呈現(xiàn)明顯的熔接線痕跡，從而增加清洗機(jī)頭的次數(shù)和時(shí)間。因此，機(jī)頭內(nèi)的所有流道，應(yīng)設(shè)計(jì)流線型，流道的表面必須高度光潔，必須消除能存積物料的阻滯部位。儲(chǔ)料式機(jī)頭的流道主要有3種形式：單層心型包絡(luò)流道、雙層心形包絡(luò)流道和螺旋流道。早期的中空機(jī)機(jī)頭較多采用單層心形包絡(luò)流道，這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)對(duì)成型制品要求不高。隨著客戶對(duì)容器質(zhì)量要求的不斷提高，因?yàn)槿酆峡p的強(qiáng)度問題，單層心形包絡(luò)流道就顯出弱點(diǎn)，轉(zhuǎn)而出現(xiàn)了雙層心形包絡(luò)流道和螺旋流道設(shè)計(jì)。如果是單層心形包絡(luò)流道，擠出的型坯圓周上存在明顯的熔合縫區(qū)，而雙層心形包絡(luò)流道擠出的型坯被完整的熔料層所覆蓋，因此熔合縫區(qū)的強(qiáng)度得以提高。德國 Mauser公司自90年代后期推出的都是出雙層儲(chǔ)料式中空機(jī)，用于制造雙層螺旋流道，內(nèi)外層分別有兩臺(tái)擠出機(jī)供料，并同時(shí)儲(chǔ)料。由于制品的內(nèi)層不用著色，以及可選用兩種不同檔次的原料，在市場上非常有競爭力，有逐步替代單層200L環(huán)塑料桶的趨勢(shì)。

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儲(chǔ)料式中空機(jī)機(jī)頭口模對(duì)擠出型坯有重要的影響：

1）口模是決定型坯尺寸及形狀的重要裝置，對(duì)制品的外觀、尺寸等都有影響�？谀９ぷ鞅砻婀鉂嵍入m對(duì)熔體破裂無重要影響，但一般要求內(nèi)表面光潔度應(yīng)達(dá)到10，且尺寸必須按設(shè)計(jì)要求加工。

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2)要定期清理口模上的粘焦料，口模上也不可有深劃痕或瘤出物，否則擠出的型坯上會(huì)出現(xiàn)豎紋等缺陷。

 

3)型坯擠出時(shí)，熔體彈性變形受到粘性阻滯，出口模后才能恢復(fù)，應(yīng)設(shè)法降低引起不穩(wěn)定流動(dòng)的臨界剪切速率。口模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮選擇口模合適的長徑此、入口角與流線型機(jī)構(gòu)等因素，防止聚合物滯留，降低不穩(wěn)定流動(dòng)。

三、工藝參數(shù)調(diào)整
1、溫度
    吹塑成型過程中，在擠出口模結(jié)構(gòu)尺寸一定的情況下，支配型坯形狀的關(guān)鍵是材料的粘彈性行為，而溫度的高低直接影響型坯的形狀穩(wěn)定性和吹塑制品的表現(xiàn)質(zhì)量。

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擠出機(jī)溫度設(shè)定偏低，擠出機(jī)負(fù)載大，塑料塑化不良，熔體粘度大流動(dòng)困難，剪切應(yīng)力增加。提高擠出機(jī)的加熱溫度，可降低聚乙烯熔體的擠出口模壓力和熔體粘度，使熔體粘度達(dá)到成型操作的要求，改善熔體的流動(dòng)性，降低擠出機(jī)的功率消耗。同時(shí)，適當(dāng)?shù)臋C(jī)筒溫度。在提高螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)不會(huì)影響物料的混煉塑化效果，有利于改善最終制品的強(qiáng)度和光亮度。

 

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儲(chǔ)料機(jī)頭溫度太高，塑料的型坯強(qiáng)度明顯降低，易發(fā)生型坯切口處料絲牽掛，型坯打褶，擠出的型坯易產(chǎn)生自重下垂現(xiàn)象，模具夾持口不能迫使足夠量的熔料進(jìn)人拼縫線內(nèi)，造成底薄、拼接縫處強(qiáng)度不足和冷卻時(shí)間增長等弊病。

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溫度過低，也會(huì)造成型坯壁厚不易受到控制、壁厚不均明顯增大、吹塑易破裂等。熔料的“�？谂蛎洝毙�應(yīng)會(huì)變得更嚴(yán)重，壁厚不均和內(nèi)應(yīng)力增大，甚至出現(xiàn)熔接不良，模面輪廓花紋不清晰等現(xiàn)象。溫度低，也會(huì)造成擠出后型坯長度收縮和壁厚增大，離模膨脹效應(yīng)加強(qiáng)，表面質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)如“鯊魚皮”和“熔體破裂”等不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象。

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合適溫度設(shè)定原則：

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1）由于擠出溫度不僅和外供熱量有關(guān)，也和擠出機(jī)螺桿特性與螺桿速度有關(guān)，在擠出溫度設(shè)定時(shí)，也應(yīng)依據(jù)擠出機(jī)螺桿特性與速度進(jìn)行設(shè)定、摸索和調(diào)整。塑化能力強(qiáng)的擠出機(jī)或擠出機(jī)壓縮比比較大的區(qū)域，溫度設(shè)定應(yīng)低一些。塑化能力比較差的擠出機(jī)或擠出機(jī)壓縮比比較小的區(qū)域，溫度設(shè)定應(yīng)高一些。在機(jī)頭與口模，物料已完全呈粘流態(tài)，建立了熔體壓力，應(yīng)使之溫度、應(yīng)力、粘度和流速更趨均勻，為順利地通過口模作最后的準(zhǔn)備。由于改變運(yùn)動(dòng)方向，調(diào)整運(yùn)動(dòng)速度，克服摩擦，建立熔體壓力需犧牲一定的熱量為代價(jià)，同時(shí)在該區(qū)域內(nèi)剪切熱已不復(fù)存在，故仍需要一定的外熱作補(bǔ)充。因此溫度設(shè)定應(yīng)高一些。并依據(jù)型坯截面持料量的多少進(jìn)行調(diào)整，以保證型坯截面溫度的均衡，方便擠出成形。

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2）在既能擠出光滑而均勻的型坯，傳動(dòng)系統(tǒng)又不超載的前提下，為保證型坯有較高的熔體強(qiáng)度，應(yīng)盡可能采用較低的加熱溫度。

 

3）在擠出型坯過程中，溫度控制的精確度對(duì)于型坯質(zhì)量影響很大，料筒與儲(chǔ)料缸各段溫度應(yīng)可靠設(shè)置，確保電加熱完好與熱電偶測量準(zhǔn)確，溫度控制電器可靠，儲(chǔ)料缸機(jī)頭各段溫度必須溫度均勻，周邊溫度一致，兩半電加熱連接空隙距離不能太大。

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4)IKV型擠出機(jī)在使用時(shí)，對(duì)強(qiáng)制冷卻段的溫度有比較嚴(yán)格的要求。進(jìn)料段溫度高，進(jìn)料不穩(wěn)定，影響擠出量，提高了熔體溫度，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致料斗內(nèi)物料“架橋”或“抱螺桿”現(xiàn)象。進(jìn)料段溫度低，帶走了塑化段的大量熱量，熱能損失大。建議剛開車時(shí)，加料口冷卻水暫時(shí)關(guān)閉，待加料段溫度至700℃左右，再開冷卻水。進(jìn)料段溫度易控制在60℃-1000℃之間�，F(xiàn)在有些企業(yè)已采用通過控制水流量對(duì)進(jìn)料段溫度進(jìn)行自動(dòng)控制或采用將強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)改為循環(huán)式恒溫系統(tǒng)方式。總之要盡量將套的溫度控制在襯套內(nèi)表而熔融而形成熔膜的溫度以下，這樣既得到高固體輸送率，又可節(jié)能并減小螺桿與機(jī)筒的磨損。

 

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5）熔體對(duì)口模溫度比較敏感，過高與過低的口模溫度都會(huì)造成熔體破裂。擠出機(jī)口模與型芯溫度應(yīng)該一致，若相差較大，型坯擠出時(shí)會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)或向外翻轉(zhuǎn)甚至扭歪等現(xiàn)象，一般的口模溫度與擠出的型坯溫度大致相等。

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6）由于型坯溫度分布直接影響型坯吹脹行為和制品冷卻，從而影響制品最終的壁厚分布和制品質(zhì)量，因此型坯各部溫度要盡量一致。

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2、螺桿轉(zhuǎn)速
    螺桿轉(zhuǎn)速直接影響擠出機(jī)產(chǎn)量和制品型坯質(zhì)量，其值決定于螺桿及擠出制品的尺寸和形狀以及原材料的種類等。增加螺桿的轉(zhuǎn)速能顯著提高擠出機(jī)產(chǎn)量，但功率消耗也相應(yīng)增加。從提高產(chǎn)量的目的考慮，采用較高轉(zhuǎn)速是有利的。同時(shí)增加螺桿的高轉(zhuǎn)速是有利的。同時(shí)，增加螺桿的轉(zhuǎn)速由于螺桿對(duì)物料剪切作用的增強(qiáng)，提高螺桿轉(zhuǎn)速還能提高物料的塑化效果，改善制品的微觀質(zhì)量。但螺桿轉(zhuǎn)速的提高應(yīng)受到限制，轉(zhuǎn)速過高，塑料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間短，有可能造成熔體溫度不均勻，型坯表面質(zhì)量下降。尤其是剪切速率增大造成高密度聚乙烯塑料可能出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。而且轉(zhuǎn)速提高時(shí)大量摩擦熱的產(chǎn)生使塑料有瞬間降解的危險(xiǎn)。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)速。

 

1）一般吹塑機(jī)都選用大一點(diǎn)的擠出裝置，螺桿轉(zhuǎn)速在35轉(zhuǎn)/分以下。

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2）在生產(chǎn)過程中，螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定，進(jìn)料量無大變化，以此確保型坯擠出時(shí)，擠出的型坯長短變化不大，型坯重量穩(wěn)定。

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3）機(jī)頭熔體壓力應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，熔體壓力增加熔融物料通過擠出機(jī)機(jī)頭時(shí)的壓力，擠出產(chǎn)品質(zhì)地致密，有利于提高制品質(zhì)量。對(duì)色母料著色的高分子量聚乙烯，足夠的熔體壓力，可使型坯有良好的外觀，減少“晶點(diǎn)”和云霧狀花紋。但是，因雜物堵塞機(jī)頭網(wǎng)板，造成熔體壓力過高，會(huì)增加擠出機(jī)負(fù)荷超載損傷機(jī)器的情況，應(yīng)及時(shí)更換、清洗網(wǎng)板，使進(jìn)人機(jī)頭的熔體維持穩(wěn)定的壓力。

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3、擠出速度
    為減少因自重而引起的型坯下垂與縮徑，一般要求型坯擠出盡可能快。但是擠出速度快，熔體壓力增大，聚合物在高壓下體積收縮較大，分子間作用力增大，粘度增大，有些甚至?xí)�增�?0倍以上，從而影響了流動(dòng)性。其次聚合物的熔體粘度對(duì)15模剪切作用很敏感，在操作中剪切速率的微小變化都會(huì)引起粘度的顯著改變，型坯表面質(zhì)量下降。尤其是剪切速率增大可能出現(xiàn)熔體破裂的現(xiàn)象。

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4、型坯壁厚控制系統(tǒng)與其數(shù)值設(shè)定
    對(duì)于中空制品來說，控制型坯壁厚對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的提高和成本的降低非常重要。在吹氣成型過程中，型坯壁厚若沒有得到有效控制，吹塑制品冷卻后會(huì)出現(xiàn)厚薄不均的狀況，厚薄不均的坯壁產(chǎn)生的應(yīng)力也不同，制品會(huì)凹癟、變形，薄的位置容易出現(xiàn)破裂等。

 

目前型坯壁厚控制都采用自動(dòng)伺服控制，分為軸向與徑向壁厚控制系統(tǒng)。

德國毛瑟BM201吹塑機(jī)采用128點(diǎn)軸向與25點(diǎn)徑向壁厚控制系統(tǒng)，軸向壁厚控制系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)料缸電子尺反饋控制口模開度。縱坐標(biāo)顯示儲(chǔ)料缸位置，橫坐標(biāo)顯示口模開度。采用軸向壁厚控制系統(tǒng)后，可使芯軸縫隙隨著型坯位置變化而變化，產(chǎn)生厚薄均勻的制品。耐沖擊力試驗(yàn)表明，壁厚均勻的制品不僅強(qiáng)度有很大提高，同時(shí)也節(jié)省了原料，縮短了成品冷卻時(shí)間，降低了次品率。壁厚控制系統(tǒng)要求靈敏度高，能夠依據(jù)各點(diǎn)壁厚設(shè)定，快速、可靠調(diào)節(jié)口模開度。其次設(shè)定曲線時(shí)，光滑過度，不能突兀變高或變低，理論與實(shí)際型坯曲線重復(fù)度高，無明顯滯后。再次要根據(jù)200L環(huán)塑料桶各部位情況與薄弱環(huán)節(jié)，找出其在型坯長度方向上的位置，合理設(shè)定各點(diǎn)厚度，要充分考慮下一工序如吹脹壓力、時(shí)間等對(duì)型坯拉伸、鼓脹的影響等。
   

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總之，合格制品生產(chǎn)與每一工序都息息相關(guān)，型坯擠出質(zhì)量只是其中的一個(gè)關(guān)鍵因素，在生產(chǎn)中我們要切實(shí)注意影響型坯擠出質(zhì)量的若干因素，注重型坯表觀質(zhì)量，防止出現(xiàn)如“鱉魚皮癥”甚至“熔體破裂”的現(xiàn)象，并在對(duì)制品的如常溫跌落、高溫堆碼、液壓、氣密等試驗(yàn)中找出型坯內(nèi)在質(zhì)量或壁厚設(shè)定的不足之處，認(rèn)真分析與總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整出最佳工藝，生產(chǎn)出優(yōu)良制品。

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不錯(cuò)，介紹得很詳細(xì)

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謝謝樓主，這是我需要的。

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樓主寫的很詳細(xì)，謝謝