塑料中空成型技術(shù)的應用及發(fā)展
時間:2007-01-17 10:37:00來源:wangsl
導語:?隨著中國石化工業(yè)、汽車工業(yè)、包裝工業(yè)、建筑工業(yè)等的發(fā)展,塑料工業(yè)的發(fā)展增長迅速
一、 前言
隨著中國石化工業(yè)、汽車工業(yè)、包裝工業(yè)、建筑工業(yè)等的發(fā)展,塑料工業(yè)的發(fā)展增長迅速,塑料工業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)的一個朝陽產(chǎn)業(yè)。近年來,塑料制品年產(chǎn)量增幅達到10%以上,預計到2005年,我國塑料的產(chǎn)量將達到2500萬噸,塑料工業(yè)帶動塑料機械的年增長為30%以上。據(jù)不完全統(tǒng)計,2002年中國塑料機械工業(yè)產(chǎn)值大約為100億元左右。
塑料機械中產(chǎn)銷量最大,應用最廣泛的幾個品種為注塑機、擠出機生產(chǎn)線、中空吹塑成型機這三大類產(chǎn)品占國內(nèi)塑料機械工業(yè)產(chǎn)值、臺數(shù)及重量的85%以上,2002年各類中空吹塑成型設(shè)備的市場份額約5億元人民幣。
二、 國內(nèi)中空制品加工方法及應用
中空制品成型加工方法有吹塑成型工藝和滾塑成型工藝。目前國內(nèi)的中空制品主要以吹塑成型為主。
按型坯成型的方式,吹塑成型可分為擠出吹塑成型、注射拉伸吹塑、注射吹塑成型、共擠出吹塑成型等四種。
1.擠出吹塑成型
擠出吹塑成型工藝主要是原料經(jīng)過擠出機塑化,輸送到儲料機頭(或連續(xù)式機頭),經(jīng)過機頭擠出型坯,型坯置于模具中吹脹成制品,然后冷卻,取出制品。
目前國內(nèi)中空制品5L~1000L用量最大是擠出吹塑成型工藝。采用的原料主要有HDPE、PP、ABS、PC等。主要的產(chǎn)品為各類化工產(chǎn)品包裝桶、汽車油箱、汽車通風管件、桌面板等各種工業(yè)制品。擠出成型工藝最典型的代表產(chǎn)品是200L雙L環(huán)桶。擠出成型中,工藝最復雜、技術(shù)難度最大的是雙L環(huán)桶的成型。
國內(nèi)目前采用擠出成型的設(shè)備(簡稱中空機)主要以國產(chǎn)設(shè)備為主。20L~1000L設(shè)備中,陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司(簡稱秦川發(fā)展)的市場占有率70%以上。其中生產(chǎn)200L雙L環(huán)桶的設(shè)備中,秦川發(fā)展市場占有率80%以上。2002年,國內(nèi)200L雙L環(huán)桶產(chǎn)量超過300萬只,消耗30萬噸塑料。秦川發(fā)展是國內(nèi)最早開發(fā)擠出中空成型設(shè)備的廠商,是生產(chǎn)塑料機械、齒輪磨床、加工中心等設(shè)備的重工業(yè)企業(yè),具有雄厚的研發(fā)實力和機械制造能力,在中空吹塑成型工藝方面具有豐富的經(jīng)驗。
擠出成型制品生產(chǎn)企業(yè)主要分布在華東(江、浙、滬、魯)、華南、華北等地。主要的幾個生產(chǎn)廠商為:上海浦東龔路塑料容器有限公司、上海帆順實業(yè)公司、江蘇吳江市春鑫塑料廠、常州越洋塑料容器有限公司、大連第十三塑料廠、廣東南海市東興制罐有限公司等。
2.注射拉伸吹塑成型
注射拉伸吹塑為雙軸位伸取向吹塑,是一種在聚合物的粘彈態(tài)下通過機械方法軸向拉伸瓶坯,用壓縮空氣徑向吹脹瓶坯成型容器的方法,這種成型方法的特點是軸向與徑向有相同的拉伸比,可提高吹塑容器的機械性能、阻滲性能、透明性能,減少制品壁厚,這是吹塑成型中制品壁厚最薄的一種工藝。
注射拉伸吹塑主要用于成型0.2~20L,形狀為圓形或橢圓形的容器,例如飲料瓶、純凈水瓶、食用油瓶。這種產(chǎn)品在市場用量很大,因此要求設(shè)備的生產(chǎn)效率高、可靠性好。注拉吹工藝采用的原料主要為PET、PVC、PP、PEN等。
注拉吹工藝可分為全自動一步法和全自動二步法。
目前,國內(nèi)用注拉吹高速工藝生產(chǎn)PET瓶的市場容量巨大,每年增幅也很大,PET瓶的生產(chǎn)設(shè)備主要是進口,國內(nèi)每年用于引進國外PET設(shè)備的資金至少15億元人民幣,生產(chǎn)PET耐熱瓶的設(shè)備全是進口設(shè)備,面對如此巨大的市場,國內(nèi)吹瓶設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)幾乎無所作為,對于具有巨大市場潛力的PET啤酒瓶更是無能為力,這值得每一家中空設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)深思。
國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)PET瓶的企業(yè)主要有:珠海中富、上海紫江、娃哈哈、匯源、康師傅、農(nóng)夫山泉等,其設(shè)備均為進口。
3.注射吹塑成型
注射吹塑工藝過程有三個工位,每一個工位為注射機注射成型瓶坯,第二個工位是瓶坯在吹塑模具中吹脹成型制品,第三個工位為頂出制品,與擠出吹塑工藝類似,注射吹塑徑向吹脹比大,軸向吹脹比小。
注射吹塑適用于各種熱塑性原料如:PE、PP、PS、PVC、PC等,可成型各種形狀的容器,產(chǎn)品可替代玻璃瓶,主要用于包裝藥品、化妝品、食品、日用品、農(nóng)藥等。
注射吹塑工藝目前采用的設(shè)備主要為全自動注吹中空成型機,國內(nèi)生產(chǎn)此設(shè)備的主要廠家為汕頭金明塑膠設(shè)備有限公司、江蘇維達公司。
4.多層共擠中空吹塑
多層共擠吹塑在吹膜領(lǐng)域應用廣泛,目前發(fā)達國家包裝薄膜的80%以上采用多層共擠薄膜。多層共擠吹塑主要目的是為了提高容器對CO2、O2或汽油的阻隔性。其工藝是通過復合機頭把幾種不同的原料擠出吹制成中空制品,主要產(chǎn)品為:高檔汽車燃油箱、毒性較大的農(nóng)藥包裝等,層數(shù)為2~6層不等。
多層吹塑是中空吹塑的高端技術(shù)。目前國內(nèi)陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司已成功開發(fā)出用于生產(chǎn)六層高檔汽車油箱的中空機,制品最大容積500L,已有三臺交付用戶。此設(shè)備填補國內(nèi)空白,綜合技術(shù)指標達到甚至超過德國同類設(shè)備。
國內(nèi)中空制品加工企業(yè)的布局情況:
廣東、山東、江蘇、浙江、上海五省市的塑料加工企業(yè),無論從數(shù)量還是從產(chǎn)量上都在全國名列前茅。五省市的塑料加工企業(yè)廠家占全國總數(shù)約48%,塑料制品產(chǎn)量占全國總量的1/3~1/2。
根據(jù)全國塑料加工信息中心2000年初的統(tǒng)計,國內(nèi)塑料容器加工的主要分布在華東、華南等經(jīng)濟發(fā)達的省份。
《全國塑料工業(yè)“十五”計劃和2005年規(guī)則》中確定,中國塑膠產(chǎn)品產(chǎn)量在2000~2005年增長率預計有10%。根據(jù)市場預測,到2005年包裝用塑膠產(chǎn)品的產(chǎn)量為550萬噸,占總產(chǎn)量的22%。
三、 國內(nèi)中空成型設(shè)備的發(fā)展情況
目前,國內(nèi)生產(chǎn)中空成型設(shè)備的企業(yè)主要有10余家,技術(shù)水平相差較大,具有研發(fā)、制造和技術(shù)服務(wù)綜合實力的企業(yè)不多。一些中空設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)力量薄弱,不能吃透塑料中空成型工藝,生產(chǎn)的設(shè)備及模具不能滿足用戶使用要求和原料成型工藝要求,生產(chǎn)的制品不合格或不能穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格制品。
陜西秦川機械發(fā)展股份有限公司是國內(nèi)研發(fā)實力最強、機械制造能力最強的中空機生產(chǎn)企業(yè)。秦川發(fā)展從二十世紀八十年代初開始開發(fā)中空機,已成為我國最大的中空機制造基地。秦川發(fā)展公司的秦川發(fā)展技術(shù)研究院是國家級技術(shù)中心,有15個研究所。研究院建立有博士后流動站,建立有一個國家級CIMS中心。在200多名研究人員中有兩位博士、三位教授級高級工程師。公司的機械制造水平在機械行業(yè)處于領(lǐng)先地位,具有精密加工、精密測量、精密裝配的“三精”優(yōu)勢,在塑料機械方面擁有多項專利技術(shù)。
秦川發(fā)展的塑料機械經(jīng)過二十多年發(fā)展,產(chǎn)品已發(fā)展至第五代產(chǎn)品。第五代產(chǎn)品在機、電、液方面,在對中空成型工藝的研究和模具研究方面在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,達到或接近國際同期水平。第五代產(chǎn)品的機械方面采用專利擠出機技術(shù)和優(yōu)化的機頭技術(shù);電氣方面采用國外著名品牌的高功能PLC;液壓及氣動元件采用國外著名品牌產(chǎn)品。秦川發(fā)展的自動化控制及成型工藝原理的研究方面在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。
秦川發(fā)展近年開發(fā)的主要新產(chǎn)品:
1.SCJ230中空機
SCJ230中空機主要用于生產(chǎn)200L雙L環(huán)桶,該產(chǎn)品已于1995年通過國家級鑒定,1996年獲機械部科技進步獎。已銷往市場近40臺,擋住了進口。2003年推向市場的改進型換代產(chǎn)品 SCJ230A,具有更高的可靠性、更高的生產(chǎn)效率,生產(chǎn)的制品質(zhì)量能滿足各類危險品包裝的要求,具有更高的性能價格比。
2. SCJC500×6多層中空機
隨著汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和各國環(huán)保與安全要求的不斷提高,各國對塑料燃油箱阻滲性能的要求越來越高。秦川發(fā)展瞄準國內(nèi)高檔汽車油箱研制點,在國內(nèi)率先開發(fā)出六層塑料油箱生產(chǎn)設(shè)備SCJC500×6多層中空機,填補國內(nèi)空白,擋住了進口,具有很優(yōu)異的性能價格比。生產(chǎn)的油箱達到歐洲和日本標準,為馬自達和奇瑞等車型配套。
塑料燃油箱與金屬燃油箱相比,具有以下優(yōu)點:
(1)同規(guī)格的塑料燃油箱比金屬燃油箱質(zhì)量輕40~500%;
(2)塑料燃油箱形狀自由度大,可最大限度地利用汽車內(nèi)的有效空間,從而大大提高了汽車燃油箱的儲油量。
(3)塑料燃油箱的研制周期比金屬燃油箱的研制周期短,費用低,方便了汽車的設(shè)計制造與改型。
(4)塑料燃油箱的安全可靠性高,耐沖擊,耐腐蝕,不爆炸,是金屬燃油箱不可比擬的。
3. SCJ70AT中空機
專門用于生產(chǎn)轎車上通風管道、單層油箱、水箱等,專用化和模塊化設(shè)計。
4.SCJ1000中空機
用于生產(chǎn)1000L IBC桶、1000×1200mm拖盤、桌面板等大型制品,其生產(chǎn)效率遠遠高于國內(nèi)同類設(shè)備,接近德國設(shè)備效率。
5.SCJ30×2雙工位中空機
主要用于生產(chǎn)15~30L化工包裝桶,用于磷酸、氫氟酸等化工產(chǎn)品包裝。生產(chǎn)效率比單工位提高50%~100%,并且可同時在兩個工位上生產(chǎn)兩種不同的制品。
四、國內(nèi)中空制品的發(fā)展趨勢
隨著汽車工業(yè)、包裝工業(yè)及整個工業(yè)的高速發(fā)展,塑料中空制品向多品種、多樣化、專業(yè)化、大型化發(fā)展,制品已滲透到汽車、化工、食品、物流、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、體育場館、軍事等諸多領(lǐng)域。中空制品主要有以下幾點發(fā)展趨勢:
1.汽車工業(yè)的應用
按照我國機械工業(yè)“十五”計劃及2010年規(guī)劃,到2005年和2010年,我國汽車產(chǎn)量將分別達到300萬輛和460萬輛。由于技術(shù)的提高,我國車用塑料的比例將逐步提高。到2005年,我國轎車塑料件的使用量將基本達到90kg/輛(發(fā)達國家目前的汽車塑料件用量為100kg/輛),預計各類汽車對塑料的總需求量為35萬噸,2010年達到41.7萬噸。
汽車用塑料中,PE占7%左右,主要用途是采用吹塑工藝生產(chǎn)的汽車油箱、通風管、導流板及水箱等各類儲罐。
2. 物流用拖盤
拖盤是現(xiàn)代物流業(yè)在倉儲、運輸過程中不可缺少的消耗品。目前中國國內(nèi)拖盤的流量每年約8000萬個,其中港口出口用拖盤2000萬個,拖盤材料以木材為主,還有紙制、塑料、金屬、木塑等其它材料,發(fā)展速度以塑料發(fā)展最快。這些拖盤中,以中空吹塑拖盤強度、壽命最好。目前國內(nèi)中空拖盤只有3條生產(chǎn)線,年產(chǎn)量25萬只左右。由此可見,中空吹塑拖盤具有很大的市場潛力。
3. IBC包裝桶
近年來,IBC包裝桶在國外增長迅速。歐洲市場年增長約8~10%,美國IBC包裝桶增長迅速,達20%左右。IBC桶具有節(jié)省運輸空間30%以上,運輸成本低,起吊方便等優(yōu)點,這幾年在國內(nèi)發(fā)展也很迅速。該產(chǎn)品主要競爭的是10L~20L化工桶的市場。
4.大型工業(yè)制件
國內(nèi)中空桌面板、醫(yī)療床板、軍用浮箱、體育場館座椅等在華東和華南市場發(fā)展迅速,對中空制品開拓了新領(lǐng)域。
5.塑料啤酒瓶
玻璃啤酒瓶阻隔性好,但易碎、易爆、易破。德國西得樂公司、日本ASB公司、日本青木固公司等開發(fā)的PET或PEN啤酒瓶已經(jīng)解決了阻隔性和耐熱性問題。在國內(nèi)已有廠家開始生產(chǎn),這將是一個巨大的市場。
6.化工包裝桶仍具有穩(wěn)定的市場
隨著化工工業(yè)的發(fā)展,10L~20L化工桶包裝的市場每年仍有10%~20%的穩(wěn)步增長。
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