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塑料瓶罐生產(chǎn)中的大學(xué)問
????????Klear Can塑料包裝罐
????????近年來(lái)，塑料機(jī)械制造商不斷加快在包裝應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，而我們也確實(shí)看到了塑料包裝制品的大飛躍，從司空見慣的飲料瓶蓋到高大上的名牌化妝品罐，都蘊(yùn)含著塑料加工技術(shù)的大學(xué)問。今天我們就來(lái)通過這幾個(gè)案例一起盤點(diǎn)下那些塑料瓶罐生產(chǎn)過程中的先進(jìn)技術(shù)。
????????集成式注吹成型工藝
????????注吹成型可以通過一步操作實(shí)現(xiàn)即用型小容器的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，然而，可以達(dá)到的型腔數(shù)量迄今為止是有限的。恩格爾和它的系統(tǒng)開發(fā)合作伙伴Foboha和Alpla Werke Alwin Lehner一起，成功開發(fā)出集成工藝，配合多腔模具的使用，顯著降低了周期時(shí)間?；诹⒎襟w技術(shù)，可以在不影響周期時(shí)間和精度的情況下，將模腔數(shù)量增多，這大大降低了高產(chǎn)量時(shí)的單位成本。
????????恩格爾e-motion 740/220 T WP全電動(dòng)注塑機(jī)配備的8腔立方體模具
????????恩格爾在K2016展會(huì)上展示新型注吹塑成型工藝在包裝行業(yè)的應(yīng)用潛力。恩格爾通過e-motion 740/220 T WP全電動(dòng)注塑機(jī)生產(chǎn)聚丙烯容器，并配備了一個(gè)8腔立方體模具。這些聚丙烯容器是Alpla公司為亞洲的一個(gè)客戶開發(fā)的，直到現(xiàn)在，該客戶的產(chǎn)品仍采用玻璃容器包裝。聚丙烯取代原來(lái)的玻璃材料后，可以降低生產(chǎn)成本和包裝重量，同時(shí)提升消費(fèi)者使用的安全性。
????????為了縮短周期時(shí)間，把之前預(yù)生產(chǎn)好的瓶胚放到與注塑工位平行的模具對(duì)面完成吹塑。同時(shí)，集成在生產(chǎn)單元的恩格爾easix六軸機(jī)器人從第四個(gè)工位取出成品容器，并將它們開口朝上放在傳送帶上。整個(gè)處理過程與注吹成型同時(shí)進(jìn)行，并不會(huì)增加周期時(shí)間。在第二個(gè)工位上，一個(gè)絕熱蓋用來(lái)防止預(yù)制件冷卻，每個(gè)容器的注塑量為8克。
????????這個(gè)集成工藝中，吹塑技術(shù)系統(tǒng)的合作伙伴是法國(guó)的Bauer Compressors公司。作為集成工藝的組成部分，氣體壓力可以通過恩格爾注塑機(jī)的CC300控制系統(tǒng)控制。
????????在技術(shù)開發(fā)過程中，特別要注意工藝的一致性和準(zhǔn)確性。容器主體和螺紋可以達(dá)到最小公差，只有當(dāng)預(yù)制件已經(jīng)表現(xiàn)出非常一致的壁厚，整個(gè)工藝才可以生產(chǎn)出可再現(xiàn)的高質(zhì)量容器。
????????恩格爾e-motion注塑機(jī)的全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)為零缺陷生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。尤其，iQ weight control和iQ clamp control智能輔助系統(tǒng)在應(yīng)用中非常重要。通過對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)的不斷分析，即便是環(huán)境和原材料的微小變化，注塑機(jī)也可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)并在同一次射出中作出補(bǔ)償。另外，溫度控制對(duì)質(zhì)量也有影響。含有4個(gè)溫度調(diào)節(jié)電路的6個(gè)恩格爾e-flomo歧管單元，各自負(fù)責(zé)連續(xù)檢測(cè)和流量主控。
????????阿博格通過一臺(tái) Allrounder Cube 2900為 Henkel 生產(chǎn) Pril 洗滌劑瓶的雙色翻蓋式瓶蓋
????????這個(gè)集成工藝技術(shù)為先進(jìn)的注吹塑技術(shù)開辟了廣泛的可能。除了聚丙烯容器，該工藝還適用于嬰兒奶瓶或化妝品罐等物品。如果應(yīng)用于制藥行業(yè)，整個(gè)系統(tǒng)能符合cGMP標(biāo)準(zhǔn)。
????????創(chuàng)新的翻蓋式瓶蓋生產(chǎn)
????????當(dāng)為了達(dá)到所要求的銷售量，在利用常規(guī)技術(shù)的條件下需要更多的機(jī)器時(shí)，旋轉(zhuǎn)模技術(shù)就變得尤其有趣。因?yàn)?，利用四個(gè)用于制造的立體面和兩個(gè)連續(xù)放置的分型面，旋轉(zhuǎn)模提供了決定性優(yōu)勢(shì)：各個(gè)單獨(dú)的流程步驟，例如，模具填充、冷卻或者取件會(huì)同時(shí)完成。在不改變循環(huán)時(shí)間的情況下，還可以集成其他流程，例如嵌入、安裝或者檢測(cè)。在相同模具安裝面積的情況下，增加雙倍的型腔數(shù)量。這樣，旋轉(zhuǎn)模就會(huì)使產(chǎn)量翻倍，也就減少了單位成本。
????????在 2016 年 K展上，阿博格使用了一臺(tái) Allrounder Cube 2900 ，搭配合作伙伴 Foboha 的一個(gè) 32+32 旋轉(zhuǎn)模具，為 Henkel 的 Pril 洗滌劑瓶生產(chǎn)雙色的翻蓋式瓶蓋。整個(gè)循環(huán)時(shí)間是8.5 秒，PP 材質(zhì)的雙組份注塑件的重量是 3.2 克。展出的Allrounder Cube機(jī)器是專為高速旋轉(zhuǎn)模具應(yīng)用設(shè)計(jì)的，旋轉(zhuǎn)模有四個(gè)可用的面，加工預(yù)制件和成品以及冷卻與脫模可以同時(shí)進(jìn)行。先生產(chǎn)出0.8克重的液滴狀上半部分作為第一個(gè)組份，在第二個(gè)面冷卻后，在第三工位注射2.4克重的第二組份，最后在第四個(gè)模具面將翻蓋脫模，并蓋好蓋子放置在一個(gè)單獨(dú)的工作站上。加工部件的視覺質(zhì)量檢驗(yàn)由 Intravis 公司的五個(gè)高分辨率相機(jī)完成。
????????阿博格根據(jù)立方體模具的技術(shù)要求優(yōu)化了包括伺服電動(dòng)曲柄杠桿在內(nèi)的整個(gè)鎖模單元。由于干循環(huán)時(shí)間較短，使用全新的立方體模機(jī)可以將循環(huán)時(shí)間再縮短1秒，產(chǎn)量提升10%。哥林柱之間的間距也擴(kuò)大了，在Allrounder Cube 2900上所設(shè)計(jì)的間距為820毫米。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，鎖模單元上明顯增大的模具安裝尺寸，在較小的機(jī)器上最大尺寸為1900毫米，在較大的機(jī)器上最大尺寸為2400毫米，這就意味著能安裝重達(dá)16噸的模具。
????????標(biāo)準(zhǔn)的新型立方體模具機(jī)擁有四個(gè)伺服電動(dòng)軸：一個(gè)軸用于鎖模單元，兩個(gè)軸用于電動(dòng)進(jìn)料，最后一個(gè)軸用于轉(zhuǎn)動(dòng)模具。注射單元可以選擇液壓或電力驅(qū)動(dòng)，頂出抽芯和更多模具功能都是液壓驅(qū)動(dòng)。與傳統(tǒng)液壓式機(jī)器相比，這個(gè)設(shè)計(jì)概念使得能源消耗最多減少45%。
????????在與 Foboha 的緊密合作中，阿博格在準(zhǔn)確匹配的 Allrounder Cube機(jī)器的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了單組份或多組份生產(chǎn)的完整生產(chǎn)系統(tǒng)。
????????另外，赫斯基(Husky)首次在K 2016展展示了兩款全集成式瓶蓋系統(tǒng)。赫斯基為飲料瓶蓋制造新近推出的HyCAP 4系統(tǒng)已取得顯著改進(jìn)，機(jī)器、模具和輔助設(shè)備集成度更高，從而可提高生產(chǎn)效率、改善能效并增強(qiáng)易用性。該系統(tǒng)以2.4秒的注塑周期現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)了1.25克的29/25礦泉水瓶蓋。
????????同時(shí)，赫斯基還首次展出了其最新的專業(yè)瓶蓋制造系統(tǒng)解決方案HyperSync。HyperSync在8.5秒的極短注塑周期內(nèi)生產(chǎn)了6.1克的洗發(fā)水翻蓋。全集成式eIMC模內(nèi)閉合技術(shù)在注塑行程期間，提供更精確的控制，允許模具功能的安全疊加，提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)將注塑時(shí)間縮短超20%。
????????可取代傳統(tǒng)金屬包裝罐的塑料包裝罐
????????對(duì)食品生產(chǎn)企業(yè)而言，傳統(tǒng)的金屬包裝罐曾是唯一能夠起到隔絕氧氣并能滿足食品殺菌、防腐等需求的包裝材料，而現(xiàn)如今，塑料包裝制造商已經(jīng)能夠提供具有和金屬包裝罐一樣性能的塑料包裝，用于取代傳統(tǒng)的金屬包裝罐。
????????米拉克龍集團(tuán)推出的多層可回收Klear Can系列塑料包裝罐成功通過了美國(guó)最為嚴(yán)苛的食品安全檢測(cè)，這款塑料包裝罐能夠完美替代金屬包裝罐在水果、蔬菜、湯汁、肉制品以及其他諸多產(chǎn)品上的應(yīng)用。最近，米拉克龍集團(tuán)確認(rèn)售出首套Klear Can生產(chǎn)系統(tǒng)，并且Klear Can塑料包裝罐有望在2017年一季度登錄零售店。Klear Can包裝罐優(yōu)勢(shì)明顯，消費(fèi)者可以在購(gòu)買時(shí)清晰看到食物的質(zhì)量，整個(gè)包裝不含BPA，并且可以采用和金屬包裝罐相同的充填灌裝、密封以及殺菌技術(shù)，從而最大限度地降低下游生產(chǎn)機(jī)械的投資費(fèi)用。此外，制造商也能在灌裝充填環(huán)節(jié)對(duì)Klear Can系列塑料包裝罐進(jìn)行生產(chǎn)和成型，與金屬包裝罐相比，Klear Can系列塑料包裝罐能夠有效降低生產(chǎn)成本，更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，企業(yè)還能夠通過向消費(fèi)者展示這種Klear Can系列塑料包裝罐安全優(yōu)質(zhì)的特色，從而贏取更多消費(fèi)者的青睞。
????????在 2016年K展上，米拉克龍?jiān)谡古_(tái)上展示了Klear Can系列塑料包裝罐的模內(nèi)貼標(biāo)，整個(gè)生產(chǎn)通過Ferromatik系列機(jī)器進(jìn)行。Ferromatik系列機(jī)器是為了應(yīng)對(duì)包裝行業(yè)對(duì)快速循環(huán)周期和高注射速度而推出，目前有9種尺寸，鎖模力范圍在120 - 650噸，預(yù)配置有多組分、夾芯和立方體模具生產(chǎn)技術(shù)，并且可根據(jù)不同需要配置為全電式、液壓式和液電復(fù)合式。
????????最快的模內(nèi)貼標(biāo)應(yīng)用
????????過去 20 年，高速 El-Exis 已經(jīng)發(fā)展為塑料包裝應(yīng)用領(lǐng)域最重要的機(jī)器。住友德馬格經(jīng)過幾代機(jī)型的更新，并不斷增加其鎖模力范圍。El-Exis SP 目前的鎖模力覆蓋了從 1,500到 7,500 KN的范圍。目前已經(jīng)有超過 2000 臺(tái)El-Exis SP注塑機(jī)安裝在薄壁塑料包裝、螺紋蓋和各種密封蓋的生產(chǎn)廠房。El-Exis 最近在能源優(yōu)化方面做了更新，并配有一個(gè)符合工業(yè) 4.0 標(biāo)準(zhǔn)的 OPC/ UA 通信接口。
????????住友德馬格在K 2016展示了最快的模內(nèi)貼標(biāo)應(yīng)用，在不到2S的時(shí)間內(nèi)完成了 4 個(gè)裝飾杯。El-Exis SP 200 高速注塑機(jī)在 4 個(gè)型腔的模具中生產(chǎn)裝飾杯，高速取件機(jī)器人從側(cè)面進(jìn)入分型面，將標(biāo)簽放入定模，然后移走動(dòng)模上 4 個(gè)已經(jīng)成型好的杯子，這些杯子隨后被堆疊起來(lái)。這臺(tái)機(jī)器展示了目前模內(nèi)裝飾塑料容器可能達(dá)到的最快速度和系統(tǒng)最高生產(chǎn)率。只 需 要 不 到 2S 的 周 期 時(shí) 間，El-Exis SP 200 很可能是 K2016 展會(huì)上生產(chǎn)裝飾容器的最快的機(jī)器。
????????全新PET瓶底技術(shù)
????????西得樂推出全新StarLite Nitro非花瓣瓶底，它采用獨(dú)特造型，可顯著提升瓶底穩(wěn)定性和抗受力。這也意味著新瓶底可提高PET瓶硬度，對(duì)注氮導(dǎo)致的內(nèi)壓有更強(qiáng)的抗受力，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)度更高;同時(shí)降低了包裝重量和生產(chǎn)能耗。此外，它使包裝設(shè)計(jì)富有特色且更具美感，而且可確保內(nèi)裝產(chǎn)品的安全性。
????????西得樂StarLite Nitro瓶底在保證包裝強(qiáng)度的同時(shí)，可提升包裝瓶質(zhì)量，而且提高了包裝瓶在整個(gè)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。這種設(shè)計(jì)瓶底面積大，穩(wěn)定性好，加上其他包裝瓶結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)元素，使得PET成瓶對(duì)注氮帶來(lái)的內(nèi)部壓力有更強(qiáng)的承受能力，而且還提高了輸送期間包裝瓶的穩(wěn)定性(具體效果視瓶底壁厚而定)。這對(duì)于在高緯度生產(chǎn)，然后在低緯度銷售的產(chǎn)品特別有利，而且也適用于極高溫度下的應(yīng)用。新瓶底經(jīng)由西得樂包裝專家開發(fā)，并使用各種計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行測(cè)試，而且還經(jīng)過真實(shí)條件下的物理測(cè)試，可確保在整個(gè)供應(yīng)鏈輸送中保持最優(yōu)性能。
????????西得樂推出全新StarLite Nitro非花瓣瓶底
????????像之前的西得樂StarLite系列產(chǎn)品一樣，新的“Nitro”版本通過減少瓶壁厚度，達(dá)到極佳的強(qiáng)度-重量比，減少了吹瓶階段的能耗，減輕了重量，從而降低生產(chǎn)成本。對(duì)于那些尋求降低總擁有成本(TCO)，以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，且仍然實(shí)現(xiàn)更好的可持續(xù)性的飲料生產(chǎn)商來(lái)說，該解決方案能夠滿足他們的需求。新的西得樂StarLite Nitro瓶底還可確保包裝的完整性，并使最終產(chǎn)品的包裝能夠吸引消費(fèi)者的眼球。例如，采用StarLite Nitro瓶底的0.5升PET瓶，瓶底重量?jī)H1.8克，卻能夠經(jīng)受高達(dá)1巴的內(nèi)部壓力(具體壓力取決于瓶胚和包裝瓶的設(shè)計(jì)，以及所采用的PET樹脂等級(jí))。
????????西得樂新推出的StarLite Nitro瓶底提供了靈活而有吸引力的解決方案，可支持使用原有的PET瓶設(shè)計(jì)和注氮工藝來(lái)生產(chǎn)飲料，甚至可以不采用注氮工藝。它適用于常規(guī)灌裝、超凈灌裝和無(wú)菌灌裝。Nitro采用與不含氣飲料生產(chǎn)中的常用瓶底類似的設(shè)計(jì)，以避免在超市中與小花瓣瓶底(在消費(fèi)者心目中通常用于碳酸軟飲料)的包裝瓶混淆。新瓶底可用于0.2升至2.0升的包裝瓶，可適應(yīng)西得樂各種速度的吹瓶機(jī)，包括最新的西得樂Matrix?吹瓶機(jī)。西得樂包裝工程團(tuán)隊(duì)可輕松將StarLite Nitro瓶底與大多數(shù)現(xiàn)有的包裝瓶設(shè)計(jì)相整合，而且，利用西得樂強(qiáng)化的StarLite模座和一系列生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換服務(wù)，可對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線和模具進(jìn)行改造。
????????StarLite Nitro瓶底提升了包裝瓶的穩(wěn)定性和抗性，使包裝瓶在整個(gè)供應(yīng)鏈過程中具有更好的表現(xiàn)，即便在惡劣環(huán)境下也能保持極佳的性能。這類包裝瓶便于輸送(從灌裝、貼標(biāo)到打包 )， 優(yōu)化無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，最大程度減少停機(jī)時(shí)間。此外，采用新瓶底的包裝瓶具有更好的極端溫度耐受性能。在不超過50°C的存儲(chǔ)條件下，包裝瓶可以耐受25天而不變形，而且有可能存放更長(zhǎng)時(shí)間。此外在冰凍條件下，包裝瓶凸底可減少50%。
????????西得樂新的StarLite Nitro瓶底具有極佳的輕量化潛力，可大幅節(jié)省成本。例如，以每年生產(chǎn)5000小時(shí)、每小時(shí)生產(chǎn)2200支0.5升PET瓶、每支瓶子僅減重1克來(lái)計(jì)算，每年節(jié)約的成本就達(dá)39.6萬(wàn)歐元。按照同樣的計(jì)算方式，1.5升包裝瓶減重1.8克，每年可節(jié)省成本71.3萬(wàn)歐元。新瓶底有更寬泛的參數(shù)設(shè)置(即“工藝窗口”)，而且仍然可達(dá)到理想的吹塑效果，因此比現(xiàn)有的瓶底更易吹塑。采用該瓶底技術(shù)，可減少空氣壓力需求達(dá)25%。例如，對(duì)于0.5升或1.0升的包裝瓶，普通瓶底需要25巴的空氣壓力，而新瓶底只需18到20巴。這可以節(jié)省更多的能耗，每年可節(jié)約費(fèi)用達(dá)90,000歐元。
????????結(jié)語(yǔ)
????????從以上幾個(gè)案例可以看出，在保證包裝使用功能的前提下，輕量化、多功能化、高生產(chǎn)效率、合理的生產(chǎn)成本成為塑料瓶罐包裝行業(yè)的共同需求，對(duì)于塑料機(jī)械制造商來(lái)說，如何攜手合作伙伴不斷推陳出新相關(guān)的實(shí)用生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)成為塑料加工行業(yè)的重要課題。
