200L環中空塑料桶成型工藝

刀鋒

L環塑料桶檢驗標準：fficeffice" />

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聯合國UN標準中對Ⅰ類危險物品包裝要求：

跌落試驗：環境溫度-18℃，跌落高度1.8米，不破裂。

氣密試驗：不少于30kpa氣壓，保持5分鐘，不滲漏。

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液壓試驗：在壓力為250kpa下承受30分鐘，不滲漏。

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堆碼試驗：環境溫度40℃，堆碼高度3米，持續堆碼28天，不倒塌。

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L環塑料桶產品特點

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

2．雙層結構具有雙重概念：第一外層為深色（藍色），可抵御紫外線可抗光老化，內層為樹脂本色，確保內裝物的純度，使用更安全。第二內層采用再生料，符合再循環共擠出（RECO）規則，可利于環保，外層采用新原料同時確保整體質量。

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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，抗磨損及耐環境應力開裂等特點。可廣泛應用于石油、化工、醫藥、食品等行業包裝。

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4．采用整體設計使上、下兩底面與桶體成型為一個整體的呈L環形的突起環，具有結構設計合理，桶體牢固。可視液位線桶使內裝物一目了然。

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5．可以像鋼那樣進行吊裝（或叉吊），堆砌，滾動，儲存和層疊。產品的低溫跌落，氣密，液壓和堆碼試驗技術指標符合聯合國UN標準。可以實現鐵路、公路、海上、空中運輸。且采用集裝箱運輸，可實現最佳的安全運輸。

6．清洗方便，其清洗費用比鋼桶降低30%，可節約包裝成本。

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7．使用壽命長，可反復使用達20次之多。

8．產品便于辨別，可在桶體上絲網印刷，模板印刷和貼標簽。

 

 200L環塑料桶產品質量與設備、原料、工藝控制等多方面因素有關，而生產工藝中的型坯擠出更是其中關鍵因素，它直接影響制品外觀及內在質量。

 

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型坯質量主要指標有：型坯的熔體強度、外觀質量適宜的壁厚以滿足吹塑制品性能要求等。

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

    分子量分布：從成型加工觀點來看，寬的分子量分布比窄的流動性要好，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分子量偏低和較高部分，當相對分子量偏低部分所占比例過高時，制品的力學性能、熱穩定性等皆有所下降，加上流動過程中的分級效應，又使聚合物中低分子量級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小的白色粒子，吹塑制品內壁粗糙，脫落的白色粒子常易堵塞氣閥，引起氣路系統故障。相對分子量偏高部分所占比例過高時，塑化困難，型坯表面出現未完全塑化顆粒，外觀質量下降。目前雙峰分布的樹脂有替代單峰分布的趨勢，同樣條件下，具有出色的加工性能與熔體強度，抗環境應力開裂也明顯提高。

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 設備機構
一、 螺桿：
    大型中空機所配置的擠出，其加工的原料主要是HMWHDPE，若采用常規設計，則其塑化效率明顯不足。國內生產的q-150/25擠出機在加工HMWPE粉料時，其塑化能力僅為300kg/h。在國外，尤其是德國，許多大的中空機制造企業早已采用帶強迫喂料結構、強制冷卻段結構的單螺桿擠出機，被稱為IKV結構。IKV結構的擠出機在相同長徑比條件下，其塑化量較常規設計提高50%以上，且擠出量穩定，加之合理的屏障段和混煉段設計，能獲得高的塑化質量。

 

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二、 儲料式機頭
    熔體擠入機頭后，若在流道內受阻，或在某一部位滯留，塑料會因長期受熱而分解、碳化，使型坯表面毛糙，呈現明顯的熔接線痕跡，從而增加清洗機頭的次數和時間。因此，機頭內的所有流道，應設計流線型，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。儲料式機頭的流道主要有3種形式：單層心型包絡流道、雙層心形包絡流道和螺旋流道。早期的中空機機頭較多采用單層心形包絡流道，這主要是因為當時對成型制品要求不高。隨著客戶對容器質量要求的不斷提高，因為熔合縫的強度問題，單層心形包絡流道就顯出弱點，轉而出現了雙層心形包絡流道和螺旋流道設計。如果是單層心形包絡流道，擠出的型坯圓周上存在明顯的熔合縫區，而雙層心形包絡流道擠出的型坯被完整的熔料層所覆蓋，因此熔合縫區的強度得以提高。德國 Mauser公司自90年代后期推出的都是出雙層儲料式中空機，用于制造雙層螺旋流道，內外層分別有兩臺擠出機供料，并同時儲料。由于制品的內層不用著色，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環塑料桶的趨勢。

 

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儲料式中空機機頭口模對擠出型坯有重要的影響：

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1）口模是決定型坯尺寸及形狀的重要裝置，對制品的外觀、尺寸等都有影響。口模工作表面光潔度雖對熔體破裂無重要影響，但一般要求內表面光潔度應達到10，且尺寸必須按設計要求加工。

 

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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出現豎紋等缺陷。

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3)型坯擠出時，熔體彈性變形受到粘性阻滯，出口模后才能恢復，應設法降低引起不穩定流動的臨界剪切速率。口模設計時，應考慮選擇口模合適的長徑此、入口角與流線型機構等因素，防止聚合物滯留，降低不穩定流動。

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三、工藝參數調整
1、溫度
    吹塑成型過程中，在擠出口模結構尺寸一定的情況下，支配型坯形狀的關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定性和吹塑制品的表現質量。

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擠出機溫度設定偏低，擠出機負載大，塑料塑化不良，熔體粘度大流動困難，剪切應力增加。提高擠出機的加熱溫度，可降低聚乙烯熔體的擠出口模壓力和熔體粘度，使熔體粘度達到成型操作的要求，改善熔體的流動性，降低擠出機的功率消耗。同時，適當的機筒溫度。在提高螺桿轉速時不會影響物料的混煉塑化效果，有利于改善最終制品的強度和光亮度。

 

儲料機頭溫度太高，塑料的型坯強度明顯降低，易發生型坯切口處料絲牽掛，型坯打褶，擠出的型坯易產生自重下垂現象，模具夾持口不能迫使足夠量的熔料進人拼縫線內，造成底薄、拼接縫處強度不足和冷卻時間增長等弊病。

 

溫度過低，也會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“模口膨脹”效應會變得更嚴重，壁厚不均和內應力增大，甚至出現熔接不良，模面輪廓花紋不清晰等現象。溫度低，也會造成擠出后型坯長度收縮和壁厚增大，離模膨脹效應加強，表面質量下降，嚴重時會出現如“鯊魚皮”和“熔體破裂”等不穩定流動現象。

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合適溫度設定原則：

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1）由于擠出溫度不僅和外供熱量有關，也和擠出機螺桿特性與螺桿速度有關，在擠出溫度設定時，也應依據擠出機螺桿特性與速度進行設定、摸索和調整。塑化能力強的擠出機或擠出機壓縮比比較大的區域，溫度設定應低一些。塑化能力比較差的擠出機或擠出機壓縮比比較小的區域，溫度設定應高一些。在機頭與口模，物料已完全呈粘流態，建立了熔體壓力，應使之溫度、應力、粘度和流速更趨均勻，為順利地通過口模作最后的準備。由于改變運動方向，調整運動速度，克服摩擦，建立熔體壓力需犧牲一定的熱量為代價，同時在該區域內剪切熱已不復存在，故仍需要一定的外熱作補充。因此溫度設定應高一些。并依據型坯截面持料量的多少進行調整，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，傳動系統又不超載的前提下，為保證型坯有較高的熔體強度，應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于型坯質量影響很大，料筒與儲料缸各段溫度應可靠設置，確保電加熱完好與熱電偶測量準確，溫度控制電器可靠，儲料缸機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型擠出機在使用時，對強制冷卻段的溫度有比較嚴格的要求。進料段溫度高，進料不穩定，影響擠出量，提高了熔體溫度，嚴重的會導致料斗內物料“架橋”或“抱螺桿”現象。進料段溫度低，帶走了塑化段的大量熱量，熱能損失大。建議剛開車時，加料口冷卻水暫時關閉，待加料段溫度至700℃左右，再開冷卻水。進料段溫度易控制在60℃-1000℃之間。現在有些企業已采用通過控制水流量對進料段溫度進行自動控制或采用將強制冷卻系統改為循環式恒溫系統方式。總之要盡量將套的溫度控制在襯套內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，又可節能并減小螺桿與機筒的磨損。

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5）熔體對口模溫度比較敏感，過高與過低的口模溫度都會造成熔體破裂。擠出機口模與型芯溫度應該一致，若相差較大，型坯擠出時會出現向內或向外翻轉甚至扭歪等現象，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量，因此型坯各部溫度要盡量一致。

2、螺桿轉速
    螺桿轉速直接影響擠出機產量和制品型坯質量，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。增加螺桿的轉速能顯著提高擠出機產量，但功率消耗也相應增加。從提高產量的目的考慮，采用較高轉速是有利的。同時增加螺桿的高轉速是有利的。同時，增加螺桿的轉速由于螺桿對物料剪切作用的增強，提高螺桿轉速還能提高物料的塑化效果，改善制品的微觀質量。但螺桿轉速的提高應受到限制，轉速過高，塑料在機筒內停留時間短，有可能造成熔體溫度不均勻，型坯表面質量下降。尤其是剪切速率增大造成高密度聚乙烯塑料可能出現熔體破裂現象。而且轉速提高時大量摩擦熱的產生使塑料有瞬間降解的危險。所以應根據實際情況調節螺桿的轉速。

 

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1）一般吹塑機都選用大一點的擠出裝置，螺桿轉速在35轉/分以下。

 

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2）在生產過程中，螺桿轉速應穩定，進料量無大變化，以此確保型坯擠出時，擠出的型坯長短變化不大，型坯重量穩定。

 

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3）機頭熔體壓力應維持在一定范圍內，熔體壓力增加熔融物料通過擠出機機頭時的壓力，擠出產品質地致密，有利于提高制品質量。對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”和云霧狀花紋。但是，因雜物堵塞機頭網板，造成熔體壓力過高，會增加擠出機負荷超載損傷機器的情況，應及時更換、清洗網板，使進人機頭的熔體維持穩定的壓力。

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，有些甚至會增加10倍以上，從而影響了流動性。其次聚合物的熔體粘度對15模剪切作用很敏感，在操作中剪切速率的微小變化都會引起粘度的顯著改變，型坯表面質量下降。尤其是剪切速率增大可能出現熔體破裂的現象。

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4、型坯壁厚控制系統與其數值設定
    對于中空制品來說，控制型坯壁厚對于產品質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，吹塑制品冷卻后會出現厚薄不均的狀況，厚薄不均的坯壁產生的應力也不同，制品會凹癟、變形，薄的位置容易出現破裂等。

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目前型坯壁厚控制都采用自動伺服控制，分為軸向與徑向壁厚控制系統。

德國毛瑟BM201吹塑機采用128點軸向與25點徑向壁厚控制系統，軸向壁厚控制系統根據儲料缸電子尺反饋控制口模開度。縱坐標顯示儲料缸位置，橫坐標顯示口模開度。采用軸向壁厚控制系統后，可使芯軸縫隙隨著型坯位置變化而變化，產生厚薄均勻的制品。耐沖擊力試驗表明，壁厚均勻的制品不僅強度有很大提高，同時也節省了原料，縮短了成品冷卻時間，降低了次品率。壁厚控制系統要求靈敏度高，能夠依據各點壁厚設定，快速、可靠調節口模開度。其次設定曲線時，光滑過度，不能突兀變高或變低，理論與實際型坯曲線重復度高，無明顯滯后。再次要根據200L環塑料桶各部位情況與薄弱環節，找出其在型坯長度方向上的位置，合理設定各點厚度，要充分考慮下一工序如吹脹壓力、時間等對型坯拉伸、鼓脹的影響等。
   

總之，合格制品生產與每一工序都息息相關，型坯擠出質量只是其中的一個關鍵因素，在生產中我們要切實注意影響型坯擠出質量的若干因素，注重型坯表觀質量，防止出現如“鱉魚皮癥”甚至“熔體破裂”的現象，并在對制品的如常溫跌落、高溫堆碼、液壓、氣密等試驗中找出型坯內在質量或壁厚設定的不足之處，認真分析與總結經驗，調整出最佳工藝，生產出優良制品。

 

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不錯，介紹得很詳細

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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，謝謝