高效注塑技术让塑料包装容器更轻更美

2021年，国际市场瞬息万变，国内市场复苏强劲，包装行业迎来了风云变幻的一年，新材料、新技术、新工艺层出不穷。

随着上游注塑机性能、行业内模具设计制造水平以及注塑工艺设计能力的提升，注塑工艺正向着自动模内贴标（IML）、薄壁包装、先进模具技术、多色注塑等方向发展。为了满足包装行业高效生产的需求，通常人们会将多项注塑和模具技术组合在一起运用到某个产品的生产中，但这同时也会增加注塑工艺的难度。
近期，不少包装注塑整体解决方案吸引了不少专业人士的关注。

自动化模内贴标应用不断扩展

在包装容器生产领域，制造商们对产品质量、效率的要求不断提升，如今他们需要的是高效、经济的整体解决方案，不仅可以降低成本，还能实现高品质装饰效果。

在一个来自伊之密某海外客户的案例中，客户的目标是高质量产品和高成本效益相结合。对此，伊之密量身定制整体解决方案——以PAC350高速注塑机和一出八腔热流道模具为基础，集成IML自动化贴标系统、周边辅助设备，实现了周期20秒的玻璃胶筒自动化生产。

采用流动性较低的HDPE原料、高度达225mm的深腔玻璃胶筒，在成型上并不容易。伊之密根据产品规格特性和模内贴标的工艺要求，在PAC350高速注塑机搭载高混炼螺杆，满足每腔48g、一出八腔的大胶量需求。
另外，由于玻璃胶筒是需要通过活塞的推动，将硅胶液体从前端打出，所以对同心度、垂直度要求非常高，否则会导致活塞推不动或者出现漏胶等质量问题。伊之密在模具设计中采用单腔独立设计、滑块设计和针阀式热流道系统，保证产品高质量、高效的生产。

为达到高品质的外观效果，伊之密还配置高精度贴标机械手，精准取出标纸、送标、稳定放置模腔内，产品成型后开模自由跌落底部输送带，不需要取件机械手。

在高速注塑机、模具与贴标系统的高效配合下，伊之密为客户提供的一出八IML玻璃胶筒整体解决方案，达到了客户高效生产、提高品质、降低成本的需求。

用于盛放各种固体、液态产品的塑料包装桶在我们的生活中并不陌生。它们有一些独特的结构，如包装桶体与包装桶盖间具有特殊的多个密封点，确保液体不泄漏；包装桶盖内边缘一圈加强，保证堆积载荷转移到加强筋上；包装桶底和包装桶盖阴阳相配，保证储存和运输过程中堆积稳定；包装桶盖上有一圈撕袭圈，确保运输过程中跌落时盖子不被掀开；防伪性好，必需撕掉圈才能开盖，保证了产品不被假冒，等等。

在这些要求之下，各种新型注塑工艺和模具技术随之被开发出来。模内贴标产品以清晰度高、立体感好、表面耐划伤、增加包装容器的美观性、提高经济效益、环保、增强防伪等方面具有独特优势而被业内普遍看好，因此也被用到了塑料包装桶的生产中。对注射成型模内贴标而言，自动化机械手首先将标签贴附在模具内壁上，合模后注射充模，借助树脂高温熔化模内标签背面热熔粘合树脂，从而使标签和容器融为一体。

注塑设备在模内贴标生产中起到了至关重要的作用。由于贴标系统是一个全自动化的系统，它对成型设备的要求是注射速度快、成型周期短、注射压力高、开模行程要大，以及生产要稳定，其中尤以注塑机的精确性和稳定性、短的生产周期和低磨损率最为重要。伯乐塑机桶类专用注塑机能轻松达到这些要求，且稳定、精密。由于模内贴标容器的壁厚一般为1.0 mm以下，因此对注塑机的最低要求是注射速度达到450 mm/s，同时注射压力达到300 MPa。

在整个生产中，机械手也起到了很重要的作用，机械手在放置标签时要确保标签被放于正确的位置，以避免产品出现重标。其中自动化机械手与注塑机信号通讯的协调一致性及电气连锁安全保护功能尤其重要，关系到模具和机械手安全和整个生产线的效率。同时模内贴标工艺要求机械手将标签嵌入模具的准确率大约在(±0.2)mm以内，还要求运行精度高、稳定性好。

富强鑫在Chinaplas 2021展会上现场演示的CT-220e搭配模内贴标生产系统解决方案吸睛无数，与威得客自动化展示一模一穴的IML饼干盒，高速成型周期约9秒，适合生产薄壳容器。塑料原料与标签一体成型，取代二次工序，降低生产浪费之虞，又能提升质量。

薄壁注塑也可以做到高效率

包装材料越少，利润越大。然而，相较于传统注塑机，薄壁注塑机的性能要求也更高。如何通过创新的高性能注塑机方案，使薄壁容器生产获得高效率和低成本双重效益，并使生产具有稳定性，这对于注塑机厂商是一个非常大的挑战。

恩格尔（ENGEL）曾在 swop 2019上展示了如何在“高度装饰性”和“效率”之间实现平衡：在一台全电动 ENGEL e-mac 180 注塑机上采用 Verstraete 高度装饰性 IML 精制工艺经济地生产薄壁双腔子母杯。百士佳的双腔热流道模具和威得客的高速自动化系统（两家企业总部都位于台湾）是欧亚合作的成果。通过与当地供应商合作，恩格尔也能为亚洲客户保证高成本效率和较短的交货时间，实现高要求的应用和集成系统解决方案。

恩格尔亚洲包装业务部负责人Kurt Hell曾经这样说：“全电动 e-mac 注塑机本身结合了特别高的能源效率和精确度，结构极为紧凑。它包括弹出和压制功能在内，只配备性能特别强大的伺服电机，不仅可以确保最高精度和工艺稳定性，还可以实现最佳的整体效率。凭借其性能特点，e-mac 成为众多包装应用中较为经济的解决方案，e-mac 系列涵盖 500 和 2800 kN 之间的锁模力。”

恩格尔新型duo speed注塑机在高锁模力范围内结合了生产力、效率与短周期时间的综合优势。因此，这个系列的两板式注塑机正在进入诸多以前使用肘杆注塑机的包装应用，锁模力范围从4000至11000 kN，重点针对塑料桶、存储和运输容器的制造商开发。

两板注塑机的优点是占地面积小，在许多应用中保证了更高的整体效率。然而，这种类型的机器到目前为止在非常短的周期时间已经达到了它的极限，而周期时间是包装应用中最为重要的标准之一。对两板注塑机而言，合模和建立锁模力需要三个步骤：快速合模、锁模和建立锁模力，共需要8个液压缸，它们的切换和过渡时间延长周期时间。基于两板式注塑技术的稳步提高，恩格尔公司成功地打破了2秒的干燥循环时间的局限，即便对单位生产成本敏感的包装领域，也非常合适。

为扩大应用范围，动模板和定模板都针对包装生产商的要求做了精准的调整，根据Euromap 6显示，干周期时间最多可缩短25%。duo speed 400机型的锁模力达4000kN，成功实现了1.9 s的干循环时间；最大型号duo speed 1100，锁模力高达11000 kN，其2.9s的干周期时间在同类市场细分领域也是最快的。

秘密在于恩格尔将与循环时间相关的锁模过程与快速合模和建立锁模力的三个步骤调整为完全并行。较短的干周期时间也有助于改进开模和合模动作，特别是大开模行程的桶之类包装的生产和需要使用叠模的情况，节省了时间。当恩格尔开发duo speed 系列的时候，一开始就考虑到了对于锁模力分布有更高要求的多腔模具。恩格尔利用有限元模拟对装模板进行了优化，使装模力均匀分布在整个装模区域，保证了零件的高质量。

此外，最近SABIC和克劳斯玛菲建立开放了薄壁包装应用中心。该应用中心位于瑞士Nafels，将通过薄壁包装行业整个价值链上更紧密的协作，实现创新的应用、材料和加工解决方案。Sabic将利用该应用中心与客户和第三方合作开发材料解决方案，以提高机械性能、更高效的加工能力和更大的可持续性价值。用于包装应用的Netstal注塑机组合也可以通过改进材料和工艺洞察力得到进一步优化。

先进模具却技术大幅提高产出

Chinaplas 2021展会上，德马格展示了双色旋转模具技术，在定制的Systec120 机器上展示4*12双色盖成型技术。双色旋转模技术是非常高效的模具技术，虽然模具成本较高，但借助制品在模具外的辅助冷却和顶出，可以提高 30-40% 的产出效率。

这里面的模具动作很有意思：首先，模具注塑冷却完成模具打开，开模同步第1色第2色油缸加吹气顶出；然后，模具打开至少180后中心立方体旋转90°；之后，中心立方体旋转到位后模具合模；最后，合模完成两侧模具开始下一模的注塑，同时第四方位的油缸加吹气顶出产品。

该技术同时提供了多工位同步注塑的可能，成型效率更高。进一步结合高模腔数设计，针对一次性包装和医疗制品的成型，应用潜力巨大。这一技术完美适应对效率敏感的双色多色产品，用于汽车、包装以及消费品行业。

叠模也是可以帮助客户以相对较低的额外投资、对生产造成较少干扰的前提下，将产量大幅提高的一种方法。与只有一个成型面或分型线的标准模具相比，叠模可以有两条、三条甚至四条分型线。对叠模的所有成型面而言，注塑成型周期的开启、闭合和其余阶段是同时“并驾齐驱”进行着的，因而生产周期的时间增量最小。虽然叠模可以在包罗万象的各类应用中提高生产力，但该技术对于无须较大开模行程的小尺寸部件最为匹配契合。广受青睐的应用领域是瓶盖、薄壁容器、盖子和医疗应用。

叠模的独特设计对注塑机本身提出了极大挑战。为了确保部件品质和模具寿命，在显著提高产出率的同时，必须对叠模所需的额外模板进行适当处理。首先，锁模单元必须要能够承受叠模较大的重量，使得模具中间部分不下垂，且压模板倾斜度最小。其次，挤压设备必须具备较高的开模行程和关闭高度。注射单元须凭借较大的射出量、较快的回复速度和较高的注射速率，从而支持额外的产量。第三，模具本身应配备热流道系统，以确保到达每个型腔的模流和温度极致平衡。

凭借50多年的叠模运营经验，赫斯基提供品类繁多、达到行业领先水准的叠模系统，包括配备了经专门设计而成的叠模托架、热流道和模具的注塑系统，广泛应用于瓶盖及医疗制造领域。基于成熟的Hylectric和HyperSync注塑机平台，赫斯基叠模解决方案的所有组成部分皆能高效、协同运作，通过更快的生产周期、出色的部件质量、更长的在线运行时间和在使用便捷性方面的卓越表现，实现了无与伦比的生产力。

多色注塑技术持续火爆

多色注塑，通常也被业内人士称为“双色注塑”。顾名思义，双色注塑是指将两种不同的材料注塑到同一套模具，从而实现注塑出来的零件由两种材料形成的成型工艺。有的两种材料是不同颜色的，有的是软硬不同的，从而提高产品的美观性和装配等性能。

提到多色注塑，就不得不说富强鑫公司在该板块的进展。CT-R系列全电式双色注塑机是富强鑫在2020年全新推出的产品，注塑部分有两组或多组独立料管组同步注塑，大幅缩短成型周期。电动转盘高速稳定，转盘速度有效提升30%-50%，适合应用于高精准、高洁净的多色成型，包含生产医疗、化妆品容器、精密光学、电子零件及民生用品。

Chinaplas 2021展会现场富强鑫以锁模力280吨的CT-280R，现场生产6穴双色洗发水翻盖，平均成型周期12秒，全电双色魅力获满堂喝彩。

FB-R系列转盘式双色注塑机也是富强鑫多组分成型技术代表机型，至今已发展37年，锁模力涵盖140-1900吨，全球已销售5,300台。FB-R双色机由伺服电机控制转盘动作，转动时间可缩短50%以上，速度切换更平稳；亦可选配三色、四色产品，应用于汽车灯壳、民生用品等。本次Chinaplas 2021展会富强鑫以锁模力230吨之FB-230R生产2穴的保鲜盒组(盒+盖)，软硬胶一次成型，搭配模外自动化组装方案，节省人力、满足大注塑量要求。
 
展望

受益于良好的国内经济环境，我国塑料包装桶及容器制造行业的市场空间未来将继续稳步扩大。且随着细分应用领域的结构调整和新品推出，以自动模内贴标（IML）、薄壁包装、先进模具技术、多色注塑等为代表的多种注塑技术必将呈现出更广阔的发展前景。

素材来源：伊之密、伯乐塑机、富强鑫、恩格尔、德马格、赫斯基及德国KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL等。

来源：荣格-《国际塑料商情》


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