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行列式制瓶机 真空辅助成型工艺的探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-10-07  来源:中国玻璃模具网  作者:中国玻璃模具网  浏览次数:402
核心提示:行列式制瓶机的真空辅助成型工艺,被广泛用于玻璃包装容器制造的吹-吹(B-B)法成型工艺的初型模侧和成型模侧。而在压-吹(P-B)
行列式制瓶机的真空辅助成型工艺,被广泛用于玻璃包装容器制造的吹-吹(B-B)法成型工艺的初型模侧和成型模侧。而在压-吹(P-B)法和小口压-吹(NNPB)法成型工艺的成型模侧,则更是玻璃瓶罐成型工艺不可或缺的重要成型工艺手段。
行列式制瓶机的真空辅助成型工艺,它能够显著改善成型工艺过程。体现在其能使玻璃包装容器产品壁厚质量的均匀度得到较好的提升,更重要的是它可以提高成型机速,也能使产品的重量适度减轻;而且也能够减少压缩空气的消耗量,多个实证性案例验证它能较明显地节约电力。
目前国内大多数玻璃包装容器制造企业,无论在吹-吹(B-B)法成型工艺的初型模侧,还是在压-吹(P-B)法成型模侧,以及小口压-吹(NNPB)法成型系统生产工艺,在某种程度上说,对真空辅助成型工艺技术应用还不普遍。
因此,结合自身多年的生产实践操作体验,提出来与国内的同行们进行讨论和学习请教。
一、真空辅助成型的优越性
据介绍,国外成型工艺水平较高的玻璃包装容器制造企业,都有使用真空辅助成型工艺多年的成熟经验,节约了能源消耗,并且也提升了生产工艺系统的整体操作水平,更重要的是大幅度地提高了企业的生产效率和经济效益。
从世界上使用行列式制瓶机生产的无数实践成熟案例验证了使用真空辅助成型工艺技术,更有助于玻璃的成型工艺的改善。具体表现是:
(1)真空辅助能提高行列机的成型速度,从而提高了行列机的生产效率。
(2)真空辅助有利于行列机所成型的产品能够获得均匀分布的玻璃瓶壁厚。
(3)真空辅助能够明显降低玻璃料滴的重量(产品减重),从而增加了企业的经济效益。
(4)真空辅助同时也在一定程度上有助于减少压缩空气的使用量。
当然,在玻璃包装容器制造的实际生产成型工艺中,人们不可能仅仅采用真空辅助技术就能完美地实现整个玻璃瓶罐成型系统生产工艺的全部。如果所成型的玻璃瓶罐制品因为压缩空气的使用量不足,也会导致成型出模的产品温度过高,而改变了产品的合理形态。 
除了国外已有大量的实际案例验证了真空辅助成型工艺是成熟稳妥又可靠的制瓶成型工艺技术,而且得到了广泛应用外,在国内也有成功的案例。

二、真空辅助的应用
1、设备对真空的要求
根据Emhart选型手册中规定,要求行列机的真空度是150 mbar abs。考虑到管道及真空阀组的压力损失,真空泵的出口压力要求必须在100mbar abs才是合理的。同时,要考虑玻璃制瓶行业是7×24小时的生产机制。

说明:① 依据上表所列数据,由玻璃包装容器制造企业不同的个性化要求,以及操作系统条件等因素来选真空泵设备。
② 至于要选取那种具体参数的操作,各公司应根据自己具体情况决定。
2、采用真空辅助成型的有利条件和使用
不论是进口或国产的行列机,就其设备本身的整体功能来说,都具备真空辅助的机构装置,也都配有相应的真空管道系统。
正如上面所述:真空辅助成型生产工艺在行列机上主要是用于初型模侧的瓶口部成型以及成型模侧的模腔成型两个方面;但在压-吹法成型工艺上,则还有更加重要的对成型模内腔瓶子有瞬间加快排气冷却的明显功效。
(1)在初型模侧的口部的真空辅助成型生产工艺技术
对吹-吹(B-B)法成型工艺而言,国外由开始的个别工厂试用该技术到遍地开花推广,就是因为瓶口真空辅助成型生产工艺十分成熟有效,即行列机芯子机构的真空管路与口模设置的真空孔道和孔径跟行列机电子定时的良好配合。
在吹-吹(B-B)法的瓶口成型工艺中,真空辅助技术的作用得到充分肯定的同时,可以明显减少因扑气及其时间造成的瓶子“腰箍”(断腰、两截料)现象的质量缺陷。
欧洲的制瓶厂家相对普及使用真空辅助成型生产工艺技术,它几乎可以完全替代玻璃瓶罐口部成形的扑气程序,即仅仅凭借真空辅助技术的使用,就可以完全实现整个玻璃瓶罐口部成型的操作。这值得我们去高度重视。
据Quantumforming公司所积累的经验表明,如果没有使用该工艺技术,玻璃瓶罐口部成形的扑气时间可能需要维持在10°以上才能够满足口部成型。但是,如果使用该成型工艺以后,口部成形的扑气时间可能只需要4~5°就能够进行稳妥的生产。
在初型侧采用真空辅助成型工艺,具有以下两个优点:
第一可大幅度地节省了玻璃瓶罐吹吹法工艺口部成形的扑气使用量,这一程序采用真空辅助技术就几乎可以全部被替代。第二就是减少了在玻璃瓶罐口部成形的扑气程序所造成的气体体积和压力的增大,这样就可以使玻璃料滴的温度保持均匀,从而有助于避免玻璃瓶罐在成型过程产生壁厚不均的波纹缺陷。
在压-吹(P-B)法和小口压吹(NNPB)法成型工艺的初型模侧,初坯及口部成型是使用倒冲压机构,因此,就不需要再使用真空辅助成型工艺。
(2)在成型模侧的瓶身真空辅助成型
无论是吹-吹(B-B)法、压-吹(P-B)法或小口压吹(NNPB)法成型工艺的成型模侧,应用真空辅助技术成型,则是十分必要的技术手段。其带来的好处,可归纳为:真空辅助成型,不仅可以节省压缩空气的使用量,而且还能够改善所生产的玻璃瓶罐的实物质量,同时,它能显著提高玻璃瓶罐生产的机速,从而提高了生产效率,促进企业经济效益的提升。
在压-吹(P-B)法成型生产工艺的成型模侧,真空辅助成型生产工艺则是十分必要的技术手段之一。
(3)真空辅助成型技术,作为成型生产工艺重要环节,也可视为是一种操作技巧。
因为压-吹(P-B)法工艺的机速相对较快,单位瓶子重量(瓶壁较薄)又较轻的特征。当初坯进入成型模后,真空辅助就会起到使玻璃初坯瞬间就能较紧密地贴近成型模的内腔壁,从而达到快速成形的作用。
注意吹气头距离成模的高度调整应留有一定间隙(即吹气头下压在关闭的成型模上时,手稍用力可以转动),而吹气头中间的吹气管则起到冷却瓶子和快速地置换成模腔高温的作用。
国外大量实证性案例的经验表明:压-吹(P-B)法成型的成型模侧,使用真空辅助成型生产工艺,在实用技术上验证了其成熟性,而且也是稳妥可靠的技术成果。
目前国内玻璃瓶罐生产企业在使用压-吹(P-B)法成型工艺生产时,行列机的成型机速远远落后于国外。据调研国内的几个实际案例,以满口容量260毫升广口瓶,其重量为196克左右,而行列机的转数大多数都没有超过10转/分钟;机速的提升空间尚能超过10~20%,瓶子重量也可减重10~15%以上。
当吹气头调整到合适的间隙量,此时的吹气头实际上只是起到了一种辅助成形的次要功能,这也必然能充分发挥成型模使用真空辅助的重要作用。
3、采用真空辅助成型的注意事项
无论是初型模侧还是成型模侧的真空管路的维护保养和及时清理是十分必要的。
尤其是要注意在成型模侧,经常会出现机组故障产生的玻璃屑被吸入到真空管路的现象,从而导致真空效率下降,甚至会使真空完全失效。
成型模侧踏板下的真空阀对成型模的真空度是至关重要的。工艺管理稍有疏失,就不可避免地会吸入玻璃屑,这对于真空度的影响往往是致命的。
因此,行列机操作工定期更换清理真空阀是严格管理水平的直接体现。通常行列机在成型模侧配置安装一个“外接阀”的快速操作按钮,这个外接阀便于在紧急情况下,操作者使成型模迅速张开,以防止玻璃屑被吸入真空管路和真空阀里,而影响到真空的吸力。
值得注意的是,当今国外行列机的真空管道,无论是真空总管道或真空的分支管道,比较普遍地都在加大其管道的直径尺寸。
有关真空辅助成型机构的详述,及其今后发展的展望,可参阅《玻璃容器(瓶罐)成型工艺操作指南》卷二(2014年修订版)“成型操作与调整”有关章节的描述。
如今玻璃瓶罐用户(食品或酒类)灌装生产线的灌装速度越来越快,从有利于商标粘贴的实际情况出发,对玻璃瓶产品椭圆度的标准要求必然越来越严格,特别是透明塑料商标的粘贴平整度。为此,客观上给制瓶成型工艺应用真空辅助显示出是一种必须的手段,即真空辅助应视为玻璃包装容器制造企业的一种工艺技术应用的发展趋势。
4、总结
当玻璃包装容器制造的成型生产工艺,在初型模侧和成型模侧都同时使用了真空辅助成型以后,玻璃瓶的实物质量和成型机速以及压缩空气消耗量等几个方面,都会得到较为明显的改善。
尤其是当成型工艺操作改进增大真空用量时,其节约电力消耗的数量是十分可观的。国外若干个实证性案例已经验证其实效性,即行列机的每个组段减少空压气量的同时,同步的增加真空气的使用量后,它可节约11~13%左右的电力消耗。

三、使用案例
笔者收集到国内外实用的真空辅助成型工艺技术如下。
1、国外使用真空辅助成型工艺的成熟案例
据来自德国WITTIG和意大利Pneumofore公司的案例资料介绍,使用真空辅助成型工艺后,能够明显降低玻璃瓶的重量。
德国WITTIG和意大利 Pneumofore公司资料称,来自世界上第五大啤酒生产厂的青岛啤酒,以2009年所使用的640 ml啤酒瓶为例,其瓶子的重量为522克(这或属特殊的个案);而来自德国WITTIG和意大利BirraPeroni另一家的普通啤酒品牌的相同容量的啤酒瓶,据说,其所使用的玻璃瓶重量却只有283克(前者吹吹法,后者小口压吹法)。两者的重量相差竟然高达239克,尽管这或属个案,但瓶罐减重却是不辨的事实。这也充分证明了选用真空辅助成型工艺技术的必要性。
国外案例给人们的启示是容量相同的啤酒瓶,其瓶重却相差悬殊。尽管现在国内640ml啤酒瓶逐渐退出市场,但这个案例说明了通过使用了真空辅助成型工艺后,能够明显降低玻璃瓶的重量,较大地提高了行列机成型的机速。真空辅助成型技术在其中确实体现出其成熟、有效、实用和先进。
2、国内真空辅助成型工艺的实际案例
随着减重瓶及轻量化产品需求发展的态势,特别是新国标即将颁布实施,必然伴随着行列机机速的加快提升。机速加快、瓶子减重后:
①在制瓶成型生产过程,必然会导致口部成型不良缺陷产生剧增。例如口不足、口密封面不良等产品缺陷的出现或产生。
②瓶壁厚薄不均、斜底等缺陷的数量也会明显或急剧地增加,这样一时难以得到稳定改善的矛盾就比较凸显。
③行列机的机速加快后,必然导致了在吹-吹(B-B)法工艺生产330ml以下的系列玻璃瓶产品过程,会出现当料滴进入初型模(闷头1下落到漏斗上之前)后就有立即跳起的现象,从而导致了初坯口部成型不良或异常,初坯在翻转时也往往出现抛料等故障,而且这些问题的出现也会屡见不鲜。
选取真空辅助成型工艺,就为高机速生产提供了无限的可能,可以想象料滴或初坯在模腔内真空状态下的“自由无障碍成型”的状态,没有了残存空气受急热膨胀产生的“阻力”,玻璃体也就可以瞬间全面膨胀,其外表面与模具内腔面几乎同时接触,整体热量的传递必然相对均匀,也就意味着壁厚的均匀性得到保障。
现介绍国内某玻璃包装容器制造企业的实践案例。
(1)该案例是在进口10组段三滴料行列机上的初型模侧,补加了真空辅助装置机构,并在每个单组段真空管道上安装了独立的真空压力表,增加了真空度的监控、每组段的真空使用和调整的灵活性(几个重要参数如下所述)。
【实例一】真空辅助只是在成型模上使用
· 采用小口压吹(NNP-B)法成型工艺的批量生产
· 出口330毫升瓶肩/瓶身带雕刻绿色啤酒瓶
· 产品重量202克、轻量化指数L=0.990(属轻量瓶)
· 满足出口产品质量的高要求,也完全通过了国外客户的《生产过程认证》
· 成型机速 11.5 转/分(345个/分)
· 大批量生产的成品率达92%
该案例的供料道热效率可达 97%以上,这是高速成型的前提条件,也是产品轻量(含减重)化成型工艺必须的重要因素。
【实例二】在初型模和成型模上同时都使用真空辅助
·采用吹─吹(B-B)法成型工艺
· 出口250毫升绿色啤酒瓶
· 产品的重量185克、轻量化指数L=1.108(属轻量瓶)
· 满足出口产品质量的高要求,也完全通过国外客户的《生产过程认证》
· 成型机速 13.1 转/分(363个/分)
·  供料道热效率也是高达 97%以上;
·  大批量生产的成品率达93%
行列机在三滴料成型下,机速竟能超过13转/分以上。如此较高的机速,与其背后系统设备硬件和技术软件两个方面的强力支撑有直接关联。
要实现产品轻量化和提高机速,供料道的热效率技术参数必须高度留意,因为供料道的热效率是制瓶成型工艺极为重要的因素。
以上国内相关案例企业的供料道,目前几乎全部都是引进国外的先进硬件设备,这就是其供料道的热效率较高、运行温度十分稳定的重要硬件基础。
该案例实践验证了系统设备合理配置的做法对保证生产的重要性。系统设备的标配,从高机速、产品减重、较高成品率等项的数据中,可得到经济效益上的实质性回报。
以上国外、国内的这两个实证性案例,足以验证了真空辅助成型工艺是成熟稳妥又可靠的实用技术。真空辅助成型工艺技术值得国内玻璃包装容器制造企业参考。
3、行列机真空辅助配时调整的操作技巧
⑴ 真空辅助操作的行列机相关配时的设置,首先要确保行列机旁的压力表显示的真空度必须满足行列机的技术配置规格需求;其次,在行列机相关配时的设置上也要关注,以下几个要领可供操作参考:
①真空的“开角”要比正吹气“开角”早2~5°(可以通过机速计算出相应的时间),而两者的“关角”同时结束(众所周知调整的原因在此就不再赘述)。
②真空的“关角”要比成型模开的开角早8~10°,因为一旦中断真空(及正吹气),玻璃体就不会紧贴成型模内腔,因重热而收缩,即与成型模内腔面之间产生间隙,这样当成型模打开时,就不易因粘连现象而导致制品外表面接触裂纹的产生,特别是瓶罐外表面的标识及图案部位尤其要多给予关注。
⑵真空辅助的日常维护
在日常生产过程,机组因故障产生的玻璃屑及模具定时涂油产生的碳粉等异物不可避免会随抽真空而堵塞成型模的真空孔及真空过滤阀,为此:
① 定期(建议2天)轮换成型模进行维护保养,包括其真空孔堵塞检查及疏通。
② 定期(建议20~30天)更换真空阀进行维护保养,其内部的过滤网要取出清理干净。更换过程务必要注意杜绝异物被吸入真空管道。

四、案例的启示
以上的国内这个实际使用案例,还有一点是它在初型模侧,新增加了真空辅助机构装置的同时,还把初型模侧冷改造为360°垂直冷却。这两项先进技术的组合应用,不仅达到了产品重量减轻目的,还为行列机成型机速的提升提供冷却保障,整机转速均超过了12转/分钟。
近几年国产行列机也都配置了真空辅助机构装置,只不过有些企业缺少对它优越性的认知而已,特别是随着Emhart兼并三金机械,新推出行列机机型的性价比已得到广泛认可。
随着市场竞争的加剧,企业要生存就必须要赢利。但企业要想提高赢利水平,只能走产品减重、轻量化,进而提高行列机的机速这两条路。因此,真空辅助成型生产工艺的先进技术,也将成为企业必然选择的有利的捷径。
只有在确保产品质量,以及成品率双提高的前提下,企业产品的单位成本才能得到下降。随着玻璃包容器市场竞争激烈,企业要增强盈利的能力,只能采取先进的生产成型技术来推动提高生产效率,并以先进技术去增加企业经济效益。
 
 
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