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塑料瓶罐生產中的大學問
????????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用領域的技術創新，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過程中的先進技術。
????????集成式注吹成型工藝
????????注吹成型可以通過一步操作實現即用型小容器的經濟生產，然而，可以達到的型腔數量迄今為止是有限的。恩格爾和它的系統開發合作伙伴Foboha和Alpla Werke Alwin Lehner一起，成功開發出集成工藝，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，可以在不影響周期時間和精度的情況下，將模腔數量增多，這大大降低了高產量時的單位成本。
????????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的應用潛力。恩格爾通過e-motion 740/220 T WP全電動注塑機生產聚丙烯容器，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的，直到現在，該客戶的產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，把之前預生產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，吹塑技術系統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控制系統控制。
????????在技術開發過程中，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，只有當預制件已經表現出非常一致的壁厚，整個工藝才可以生產出可再現的高質量容器。
????????恩格爾e-motion注塑機的全電動驅動技術為零缺陷生產作出了巨大貢獻。尤其，iQ weight control和iQ clamp control智能輔助系統在應用中非常重要。通過對關鍵工藝參數的不斷分析，即便是環境和原材料的微小變化，注塑機也可以自動監測并在同一次射出中作出補償。另外，溫度控制對質量也有影響。含有4個溫度調節電路的6個恩格爾e-flomo歧管單元，各自負責連續檢測和流量主控。
????????阿博格通過一臺 Allrounder Cube 2900為 Henkel 生產 Pril 洗滌劑瓶的雙色翻蓋式瓶蓋
????????這個集成工藝技術為先進的注吹塑技術開辟了廣泛的可能。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。如果應用于制藥行業，整個系統能符合cGMP標準。
????????創新的翻蓋式瓶蓋生產
????????當為了達到所要求的銷售量，在利用常規技術的條件下需要更多的機器時，旋轉模技術就變得尤其有趣。因為，利用四個用于制造的立體面和兩個連續放置的分型面，旋轉模提供了決定性優勢：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，增加雙倍的型腔數量。這樣，旋轉模就會使產量翻倍，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 旋轉模具，為 Henkel 的 Pril 洗滌劑瓶生產雙色的翻蓋式瓶蓋。整個循環時間是8.5 秒，PP 材質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模具應用設計的，旋轉模有四個可用的面，加工預制件和成品以及冷卻與脫模可以同時進行。先生產出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。加工部件的視覺質量檢驗由 Intravis 公司的五個高分辨率相機完成。
????????阿博格根據立方體模具的技術要求優化了包括伺服電動曲柄杠桿在內的整個鎖模單元。由于干循環時間較短，使用全新的立方體模機可以將循環時間再縮短1秒，產量提升10%。哥林柱之間的間距也擴大了，在Allrounder Cube 2900上所設計的間距為820毫米。另一個優勢是，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，最后一個軸用于轉動模具。注射單元可以選擇液壓或電力驅動，頂出抽芯和更多模具功能都是液壓驅動。與傳統液壓式機器相比，這個設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機器的基礎上，實現了單組份或多組份生產的完整生產系統。
????????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。赫斯基為飲料瓶蓋制造新近推出的HyCAP 4系統已取得顯著改進，機器、模具和輔助設備集成度更高，從而可提高生產效率、改善能效并增強易用性。該系統以2.4秒的注塑周期現場生產了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瓶蓋制造系統解決方案HyperSync。HyperSync在8.5秒的極短注塑周期內生產了6.1克的洗發水翻蓋。全集成式eIMC模內閉合技術在注塑行程期間，提供更精確的控制，允許模具功能的安全疊加，提升產品質量，同時將注塑時間縮短超20%。
????????可取代傳統金屬包裝罐的塑料包裝罐
????????對食品生產企業而言，傳統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，而現如今，塑料包裝制造商已經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品上的應用。最近，米拉克龍集團確認售出首套Klear Can生產系統，并且Klear Can塑料包裝罐有望在2017年一季度登錄零售店。Klear Can包裝罐優勢明顯，消費者可以在購買時清晰看到食物的質量，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，從而最大限度地降低下游生產機械的投資費用。此外，制造商也能在灌裝充填環節對Klear Can系列塑料包裝罐進行生產和成型，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成本，更具有競爭優勢。此外，企業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質的特色，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貼標，整個生產通過Ferromatik系列機器進行。Ferromatik系列機器是為了應對包裝行業對快速循環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，預配置有多組分、夾芯和立方體模具生產技術，并且可根據不同需要配置為全電式、液壓式和液電復合式。
????????最快的模內貼標應用
????????過去 20 年，高速 El-Exis 已經發展為塑料包裝應用領域最重要的機器。住友德馬格經過幾代機型的更新，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廠房。El-Exis 最近在能源優化方面做了更新，并配有一個符合工業 4.0 標準的 OPC/ UA 通信接口。
????????住友德馬格在K 2016展示了最快的模內貼標應用，在不到2S的時間內完成了 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裝飾杯，高速取件機器人從側面進入分型面，將標簽放入定模，然后移走動模上 4 個已經成型好的杯子，這些杯子隨后被堆疊起來。這臺機器展示了目前模內裝飾塑料容器可能達到的最快速度和系統最高生產率。只 需 要 不 到 2S 的 周 期 時 間，El-Exis SP 200 很可能是 K2016 展會上生產裝飾容器的最快的機器。
????????全新PET瓶底技術
????????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，對注氮導致的內壓有更強的抗受力，對環境的適應度更高;同時降低了包裝重量和生產能耗。此外，它使包裝設計富有特色且更具美感，而且可確保內裝產品的安全性。
????????西得樂StarLite Nitro瓶底在保證包裝強度的同時，可提升包裝瓶質量，而且提高了包裝瓶在整個供應鏈的穩定性。這種設計瓶底面積大，穩定性好，加上其他包裝瓶結構性設計元素，使得PET成瓶對注氮帶來的內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定性(具體效果視瓶底壁厚而定)。這對于在高緯度生產，然后在低緯度銷售的產品特別有利，而且也適用于極高溫度下的應用。新瓶底經由西得樂包裝專家開發，并使用各種計算機模擬技術進行測試，而且還經過真實條件下的物理測試，可確保在整個供應鏈輸送中保持最優性能。
????????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先優勢，且仍然實現更好的可持續性的飲料生產商來說，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，卻能夠經受高達1巴的內部壓力(具體壓力取決于瓶胚和包裝瓶的設計，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瓶設計和注氮工藝來生產飲料，甚至可以不采用注氮工藝。它適用于常規灌裝、超凈灌裝和無菌灌裝。Nitro采用與不含氣飲料生產中的常用瓶底類似的設計，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瓶底與大多數現有的包裝瓶設計相整合，而且，利用西得樂強化的StarLite模座和一系列生產線轉換服務，可對現有生產線和模具進行改造。
????????StarLite Nitro瓶底提升了包裝瓶的穩定性和抗性，使包裝瓶在整個供應鏈過程中具有更好的表現，即便在惡劣環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，可大幅節省成本。例如，以每年生產5000小時、每小時生產2200支0.5升PET瓶、每支瓶子僅減重1克來計算，每年節約的成本就達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，每年可節省成本71.3萬歐元。新瓶底有更寬泛的參數設置(即“工藝窗口”)，而且仍然可達到理想的吹塑效果，因此比現有的瓶底更易吹塑。采用該瓶底技術，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。這可以節省更多的能耗，每年可節約費用達90,000歐元。
????????結語
????????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、高生產效率、合理的生產成本成為塑料瓶罐包裝行業的共同需求，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的實用生產技術，已經成為塑料加工行業的重要課題。
