隨著化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及化工產(chǎn)品在國際貿(mào)易的不斷擴大，大型擠吹中空容器的需求增長迅猛，1000L的IBC桶近幾年以更快的速度增長，在歐洲以8%速度增長，在美國25%速度增長，并正在取代雙L環(huán)桶。大型擠吹中空容器的需求增長帶動了大型擠吹中空塑料成型機的發(fā)展。上海華王工業(yè)有限公司在1998年研制出了1000L大型中空塑料成型機，填補了國內(nèi)空白，并生產(chǎn)出了1000LIBC桶及中空托盤。世界上幾家著名的擠吹中空塑料成型機制造商均先后推出了大型擠吹中空塑料成型機，并且近年設(shè)備有了許多新的發(fā)展，主要在節(jié)能、高效等方面有了顯著的進(jìn)步。
研發(fā)重點
1 提高生產(chǎn)效率
縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率是大型擠吹中空塑料成型機技術(shù)進(jìn)步的重要內(nèi)容。我國的大型擠吹中空塑料成型機比國際上同類同規(guī)格的大型中空塑料成型機的生產(chǎn)效率低得多，所以我們不能僅滿足于設(shè)備能成型出制品，而應(yīng)當(dāng)在提高生產(chǎn)效率上作研究開發(fā)。與生產(chǎn)效率有關(guān)的主要因素是塑化能力與吹塑冷卻成型時間。
(1)提高塑化能力（擠出塑化生產(chǎn)能力）
提高塑化能力是提高生產(chǎn)效率的先決條件。國內(nèi)研制的大型擠吹中空塑料成型機上配制的擠出機的塑化能力普遍低于國際上同規(guī)格的擠出機的塑化能力，所以成型周期長，能耗高。國內(nèi)一些單位在大型擠吹中空塑料成型機上配制的擠出機一般還是采用常規(guī)設(shè)計的擠出機，沒有對大型擠吹中空塑料成型機所需的擠出機的特殊性作深刻的研究，還停留在通用擠出機的理念上，僅滿足于能塑化擠出，不去追求高的塑化能力。
提高塑化能力，即提高螺桿機筒的塑化性能和輸送能力。在國際上，大型擠吹中空塑料成型機上配制的擠出機早以采用了帶強制喂料強制冷卻的“IKV”結(jié)構(gòu)?！癐KV”結(jié)構(gòu)，它主要是在機筒的加料區(qū)的襯套上開有形狀不同的深而寬的縱向溝槽，同時在加料區(qū)設(shè)計強制冷卻結(jié)構(gòu)，極大提高了輸送效率，由常規(guī)的0.3-0.5提高到0.6-0.85,加之合理的屏障段和混煉段的設(shè)計，其塑化能力較常規(guī)設(shè)計的擠出機的塑化能力高50%以上，而且擠出量穩(wěn)定。國內(nèi)生產(chǎn)的φ150/25擠出機，在加工HMWHDPE粉料時，其塑化能力僅達(dá)到250kg/h，德國Krupp公司“IKV”結(jié)構(gòu)的φ150/25擠出機在加工70%新料和30%粉碎料混合的HMWHDPE，其塑化能力達(dá)到600kg/h，名義比功率僅為0.3kw/kg.h-1?！癐KV”結(jié)構(gòu)在國內(nèi)擠出機上未得到采用，值得我們深思。當(dāng)然，“IKV”結(jié)構(gòu)也存在一些缺陷，比如螺桿與機筒磨損嚴(yán)重，冷卻水帶走的能量偏高等等，所以，我們在設(shè)計螺桿與機筒時，應(yīng)結(jié)合實際情況并不斷采用新材料新技術(shù)，在“IKV”結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上不斷研究和改進(jìn)，提高塑化能力與塑化質(zhì)量。當(dāng)然，有的廠家在提高塑化能力方面做出了成績，廣東金明塑膠設(shè)備有限公司研制出了不但能加工100%新料還能加工100%粉料以及100%回收料的高產(chǎn)量螺桿，其產(chǎn)量比常規(guī)設(shè)計的螺桿產(chǎn)量提高40%以上。
(2) 縮短吹塑冷卻成型時間
縮短吹塑冷卻成型時間的關(guān)鍵是提高吹塑系統(tǒng)性能, 吹塑系統(tǒng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)是吹氣壓力和氣體溫度。我們現(xiàn)在配備的吹塑設(shè)備都是常規(guī)的空氣壓縮機，采用常規(guī)的吹氣壓力，不能滿足大型中空制品快速吹脹冷卻的需要。大型中空塑料制品的壁較厚，所以吹塑系統(tǒng)性能不但關(guān)系到生產(chǎn)效率，而且關(guān)系到制品的質(zhì)量，特別是關(guān)系到型坯粘結(jié)縫的強度。提高吹氣壓力，使用低溫干燥高壓空氣吹塑，是縮短吹塑冷卻成型時間的關(guān)鍵，提高制品質(zhì)量的關(guān)鍵。德國Beke公司把空氣冷卻到-350C到-450C，進(jìn)行吹塑，加強了制品內(nèi)壁的冷卻，使制品內(nèi)外壁的冷卻速率均勻，極大提高了制品的品質(zhì)，同時冷卻時間縮短不少于20%，提高了生產(chǎn)效率。
2 高性能儲料式機頭
單層大型擠吹中空容器成型的機頭為儲料式機頭。我國的大型擠吹中空塑料成型機生產(chǎn)的容器基本上都是單層，例如，200L的雙L環(huán)桶，IBC桶等。單層大型中空容器為HMWHDPE原料成型，HMWHDPE是一種分子取向性很強的結(jié)晶形塑料，熔體的“彈性記憶”效應(yīng)強，所以儲料式機頭必須能達(dá)到使熔體內(nèi)分子有充分時間重新排列分布，拓寬熔體流MWD分布性，降低熔體徑向的溫度梯度，以提高熔體融合縫區(qū)的強度和型坯表面的質(zhì)量，保證擠出型坯內(nèi)部熔體不產(chǎn)生破裂現(xiàn)象以提高制品強度;高性能儲料式機頭必須具有合理的流道結(jié)構(gòu)，能充分適應(yīng)塑料熔體的成型工藝要求，能實現(xiàn)快速換色換料。提高儲料式機頭的性能主要之一是使機頭能提高熔體融合縫區(qū)的強度。目前，國內(nèi)還較多采用熔體融合縫區(qū)的強度差的單層心形包絡(luò)的流道設(shè)計的儲料式機頭。雙層心形包絡(luò)的流道的儲料式機頭是一種高性能儲料式機頭，其原理是將熔合縫區(qū)分成兩處并錯開分布，型坯被完整的熔料層所覆蓋，提高了熔體融合縫區(qū)的強度，國際上廣泛使用。先進(jìn)的結(jié)構(gòu)加上先進(jìn)的設(shè)計手段才能取得最佳的效果。應(yīng)用CAD是使雙層心形包絡(luò)的流道的儲料式機頭達(dá)到高性能的必需的方法，現(xiàn)用于機頭設(shè)計的計算機軟件有FLOW2000大型的計算機分析軟件和三維模具設(shè)計軟件PRO/E等，而目前我國的儲料式機頭的設(shè)計基本上未用先進(jìn)的CAD手段，單憑經(jīng)驗設(shè)計，這是我國的儲料式機頭性能提不高的主要原因。先進(jìn)先出，快捷換色換料，清理方便，是高性能儲料式機頭的重要特性，積極的做法是采用先進(jìn)的CAD手段加上優(yōu)質(zhì)的鋼材和精密的加工設(shè)備及先進(jìn)CAE加工方法。
3 機臺升降機構(gòu)
國內(nèi)大型擠吹中空塑料成型機的機臺升降機構(gòu)大多數(shù)為鏈輪鏈條機構(gòu)，實踐證明，該種傳動機構(gòu)由于本身缺陷，所以調(diào)節(jié)不方便，容易咬死，特別在200L以上的機臺升降機構(gòu)中。但由于一些單位互相照搬，不作根本性的改革，仍在沿用。因此，對國內(nèi)大型擠吹中空塑料成型的機臺升降機構(gòu)必須作實質(zhì)性的改革，把由單一驅(qū)動的鏈輪鏈條同步升降機構(gòu)，改為二個或四個同步驅(qū)動機構(gòu)，杜絕咬死現(xiàn)象。
4 合模機構(gòu)
合模機構(gòu)應(yīng)具有運動精度高、速度快、裝卸模具容易等性能。目前，國內(nèi)大型擠吹中空塑料成型機的合模機構(gòu)沿用小型中空容器成型機合模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，采用二拉桿或四拉桿的三板連動及其擴展結(jié)構(gòu)，主要缺點是：模板受力不均勻，易漲模的現(xiàn)象，同時由于拉桿的存在，使模具的空間受到一定限制，使機械手的操作空間受到約束。
插銷式無拉桿合模機構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種合模機構(gòu)，具有鎖模力大且分布均勻、裝卸模具容易、容模量大、節(jié)能等特點，導(dǎo)向運動副采用摩擦系數(shù)小、運動平穩(wěn)、運行精度高的滾珠直線導(dǎo)軌，快速移模由伺服電機通過滾珠絲桿來實現(xiàn)，高壓鎖模是一模板上的插銷插入另一模板上的鎖緊套后，分布在一模板左右兩側(cè)的兩對以上的鎖模油缸拉緊另一模板實現(xiàn)高壓鎖模，反之，則為高壓開模。
液壓同步驅(qū)動無拉桿合模機構(gòu)。臺灣鳳記鐵工廠股份有限公司的無拉桿合模機構(gòu)不同于插銷式無拉桿合模機構(gòu)，最大規(guī)格達(dá)到VSE（DCE）-150（螺桿直徑），它是采用互相對稱的兩套液壓驅(qū)動機構(gòu)同步分別驅(qū)動各自的模板，由于模板中心受驅(qū)動油缸的作用力，所以能降低模板的重量，減小鎖緊變形量，裝卸模具更容易、容模量更大、更適合機械手的操作，性能上比插銷式無拉桿合模機構(gòu)更具有優(yōu)越性，值得推廣應(yīng)用。
5 型坯壁厚控制
制品壁厚最佳化是大型擠吹中空塑料成型機制造商追求的一個主要目標(biāo)，同是也是一項關(guān)鍵技術(shù)。我國生產(chǎn)的中空容器存在的突出問題是壁厚不均勻、型坯壁厚控制系統(tǒng)分為軸向壁厚分布系統(tǒng)（AWDS）和徑向壁厚分布系統(tǒng)（PWDS），兩者互相聯(lián)合作用，可獲得最佳的型坯及更為理想的制品壁厚分布。目前，國內(nèi)大多數(shù)大型擠吹中空塑料成型機制造商都僅使用軸向壁厚分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)只對軸向的各個截面有的厚度分布進(jìn)行控制，但由于擠出的型坯在水平截面內(nèi)仍呈等厚圓形，對部分在某一對稱方向有較大拉伸要求的制品則顯得仍不是最佳的壁厚分布。徑向壁厚分布系統(tǒng)對于在對稱方向有較大拉伸要求的制品進(jìn)行最佳的壁厚控制，可使擠出的型坯在某要求的區(qū)段內(nèi)呈非圓截面變化，對于提高制品質(zhì)量，改善曲面部件內(nèi)外部半徑的厚薄均勻性具有重要意義，同時，它還能在保證制品質(zhì)量的前提下，降低制品重量，以1000L容器為例，采用徑向壁厚分布系統(tǒng)，可降低重量5%-10%。徑向壁厚分布系統(tǒng)有兩種：通過電液伺服系統(tǒng)控制薄壁撓性環(huán)在一個或兩個對稱方向上的變形來改變型胚厚度的撓性環(huán)式；靠修形口環(huán)的上下移動來實現(xiàn)改變型胚厚度的口緣修形式。作為對徑向壁厚分布系統(tǒng)的一種替代，芯模修形法，即在具有軸向壁厚分布系統(tǒng)控制的功能上，對其芯模的特定位置進(jìn)行修正，近似獲得在徑向上的非圓變化量。
型胚壁厚控制伺服系統(tǒng)，至今我國還不能制造出達(dá)到性能要求的系統(tǒng)，特別是徑向壁厚分布系統(tǒng)還是空白，在一定程度上阻礙了大型中空塑料成型機的技術(shù)進(jìn)步。
