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塑料瓶罐生產(chǎn)中的大學問
????????Klear Can塑料包裝罐
????????近年來，塑料機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，都蘊含著塑料加工技術(shù)的大學問。今天我們就來通過這幾個案例一起盤點下那些塑料瓶罐生產(chǎn)過程中的先進技術(shù)。
????????集成式注吹成型工藝
????????注吹成型可以通過一步操作實現(xiàn)即用型小容器的經(jīng)濟生產(chǎn)，然而，可以達到的型腔數(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，顯著降低了周期時間。基于立方體技術(shù)，可以在不影響周期時間和精度的情況下，將模腔數(shù)量增多，這大大降低了高產(chǎn)量時的單位成本。
????????恩格爾e-motion 740/220 T WP全電動注塑機配備的8腔立方體模具
????????恩格爾在K2016展會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全電動注塑機生產(chǎn)聚丙烯容器，并配備了一個8腔立方體模具。這些聚丙烯容器是Alpla公司為亞洲的一個客戶開發(fā)的，直到現(xiàn)在，該客戶的產(chǎn)品仍采用玻璃容器包裝。聚丙烯取代原來的玻璃材料后，可以降低生產(chǎn)成本和包裝重量，同時提升消費者使用的安全性。
????????為了縮短周期時間，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面完成吹塑。同時，集成在生產(chǎn)單元的恩格爾easix六軸機器人從第四個工位取出成品容器，并將它們開口朝上放在傳送帶上。整個處理過程與注吹成型同時進行，并不會增加周期時間。在第二個工位上，一個絕熱蓋用來防止預(yù)制件冷卻，每個容器的注塑量為8克。
????????這個集成工藝中，吹塑技術(shù)系統(tǒng)的合作伙伴是法國的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確性。容器主體和螺紋可以達到最小公差，只有當預(yù)制件已經(jīng)表現(xiàn)出非常一致的壁厚，整個工藝才可以生產(chǎn)出可再現(xiàn)的高質(zhì)量容器。
????????恩格爾e-motion注塑機的全電動驅(qū)動技術(shù)為零缺陷生產(chǎn)作出了巨大貢獻。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，注塑機也可以自動監(jiān)測并在同一次射出中作出補償。另外，溫度控制對質(zhì)量也有影響。含有4個溫度調(diào)節(jié)電路的6個恩格爾e-flomo歧管單元，各自負責連續(xù)檢測和流量主控。
????????阿博格通過一臺 Allrounder Cube 2900為 Henkel 生產(chǎn) Pril 洗滌劑瓶的雙色翻蓋式瓶蓋
????????這個集成工藝技術(shù)為先進的注吹塑技術(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)，整個系統(tǒng)能符合cGMP標準。
????????創(chuàng)新的翻蓋式瓶蓋生產(chǎn)
????????當為了達到所要求的銷售量，在利用常規(guī)技術(shù)的條件下需要更多的機器時，旋轉(zhuǎn)模技術(shù)就變得尤其有趣。因為，利用四個用于制造的立體面和兩個連續(xù)放置的分型面，旋轉(zhuǎn)模提供了決定性優(yōu)勢：各個單獨的流程步驟，例如，模具填充、冷卻或者取件會同時完成。在不改變循環(huán)時間的情況下，還可以集成其他流程，例如嵌入、安裝或者檢測。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 Allrounder Cube 2900 ，搭配合作伙伴 Foboha 的一個 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。整個循環(huán)時間是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機器是專為高速旋轉(zhuǎn)模具應(yīng)用設(shè)計的，旋轉(zhuǎn)模有四個可用的面，加工預(yù)制件和成品以及冷卻與脫模可以同時進行。先生產(chǎn)出0.8克重的液滴狀上半部分作為第一個組份，在第二個面冷卻后，在第三工位注射2.4克重的第二組份，最后在第四個模具面將翻蓋脫模，并蓋好蓋子放置在一個單獨的工作站上。加工部件的視覺質(zhì)量檢驗由 Intravis 公司的五個高分辨率相機完成。
????????阿博格根據(jù)立方體模具的技術(shù)要求優(yōu)化了包括伺服電動曲柄杠桿在內(nèi)的整個鎖模單元。由于干循環(huán)時間較短，使用全新的立方體模機可以將循環(huán)時間再縮短1秒，產(chǎn)量提升10%。哥林柱之間的間距也擴大了，在Allrounder Cube 2900上所設(shè)計的間距為820毫米。另一個優(yōu)勢是，鎖模單元上明顯增大的模具安裝尺寸，在較小的機器上最大尺寸為1900毫米，在較大的機器上最大尺寸為2400毫米，這就意味著能安裝重達16噸的模具。
????????標準的新型立方體模具機擁有四個伺服電動軸：一個軸用于鎖模單元，兩個軸用于電動進料，最后一個軸用于轉(zhuǎn)動模具。注射單元可以選擇液壓或電力驅(qū)動，頂出抽芯和更多模具功能都是液壓驅(qū)動。與傳統(tǒng)液壓式機器相比，這個設(shè)計概念使得能源消耗最多減少45%。
????????在與 Foboha 的緊密合作中，阿博格在準確匹配的 Allrounder Cube機器的基礎(chǔ)上，實現(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，機器、模具和輔助設(shè)備集成度更高，從而可提高生產(chǎn)效率、改善能效并增強易用性。該系統(tǒng)以2.4秒的注塑周期現(xiàn)場生產(chǎn)了1.25克的29/25礦泉水瓶蓋。
????????同時，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，同時將注塑時間縮短超20%。
????????可取代傳統(tǒng)金屬包裝罐的塑料包裝罐
????????對食品生產(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。
????????米拉克龍集團推出的多層可回收Klear Can系列塑料包裝罐成功通過了美國最為嚴苛的食品安全檢測，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，米拉克龍集團確認售出首套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)勢明顯，消費者可以在購買時清晰看到食物的質(zhì)量，整個包裝不含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)機械的投資費用。此外，制造商也能在灌裝充填環(huán)節(jié)對Klear Can系列塑料包裝罐進行生產(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，更具有競爭優(yōu)勢。此外，企業(yè)還能夠通過向消費者展示這種Klear Can系列塑料包裝罐安全優(yōu)質(zhì)的特色，從而贏取更多消費者的青睞。
????????在 2016年K展上，米拉克龍在展臺上展示了Klear Can系列塑料包裝罐的模內(nèi)貼標，整個生產(chǎn)通過Ferromatik系列機器進行。Ferromatik系列機器是為了應(yīng)對包裝行業(yè)對快速循環(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)域最重要的機器。住友德馬格經(jīng)過幾代機型的更新，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El-Exis SP注塑機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，并配有一個符合工業(yè) 4.0 標準的 OPC/ UA 通信接口。
????????住友德馬格在K 2016展示了最快的模內(nèi)貼標應(yīng)用，在不到2S的時間內(nèi)完成了 4 個裝飾杯。El-Exis SP 200 高速注塑機在 4 個型腔的模具中生產(chǎn)裝飾杯，高速取件機器人從側(cè)面進入分型面，將標簽放入定模，然后移走動模上 4 個已經(jīng)成型好的杯子，這些杯子隨后被堆疊起來。這臺機器展示了目前模內(nèi)裝飾塑料容器可能達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 間，El-Exis SP 200 很可能是 K2016 展會上生產(chǎn)裝飾容器的最快的機器。
????????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，對注氮導(dǎo)致的內(nèi)壓有更強的抗受力，對環(huán)境的適應(yīng)度更高;同時降低了包裝重量和生產(chǎn)能耗。此外，它使包裝設(shè)計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瓶底在保證包裝強度的同時，可提升包裝瓶質(zhì)量，而且提高了包裝瓶在整個供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。這種設(shè)計瓶底面積大，穩(wěn)定性好，加上其他包裝瓶結(jié)構(gòu)性設(shè)計元素，使得PET成瓶對注氮帶來的內(nèi)部壓力有更強的承受能力，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)，并使用各種計算機模擬技術(shù)進行測試，而且還經(jīng)過真實條件下的物理測試，可確保在整個供應(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，達到極佳的強度-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。對于那些尋求降低總擁有成本(TCO)，以在競爭激烈的市場中保持領(lǐng)先優(yōu)勢，且仍然實現(xiàn)更好的可持續(xù)性的飲料生產(chǎn)商來說，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者的眼球。例如，采用StarLite Nitro瓶底的0.5升PET瓶，瓶底重量僅1.8克，卻能夠經(jīng)受高達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，以及所采用的PET樹脂等級)。
????????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)計和注氮工藝來生產(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，以避免在超市中與小花瓣瓶底(在消費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，包括最新的西得樂Matrix?吹瓶機。西得樂包裝工程團隊可輕松將StarLite Nitro瓶底與大多數(shù)現(xiàn)有的包裝瓶設(shè)計相整合，而且，利用西得樂強化的StarLite模座和一系列生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換服務(wù)，可對現(xiàn)有生產(chǎn)線和模具進行改造。
????????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、貼標到打包 )， 優(yōu)化無故障運行時間，最大程度減少停機時間。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時間。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、每小時生產(chǎn)2200支0.5升PET瓶、每支瓶子僅減重1克來計算，每年節(jié)約的成本就達39.6萬歐元。按照同樣的計算方式，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25%。例如，對于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)約費用達90,000歐元。
????????結(jié)語
????????從以上幾個案例可以看出，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，對于塑料機械制造商來說，如何攜手合作伙伴不斷推陳出新相關(guān)的實用生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)成為塑料加工行業(yè)的重要課題。
