王福玲

（天津市岱曼得科技發(fā)展有限公司）

生產(chǎn)設(shè)備及工藝的新進展專輯

綠色發(fā)明創(chuàng)造的GLM-36000大型塑料包裝注射成型設(shè)備及工藝

王福玲

（天津市岱曼得科技發(fā)展有限公司）

簡介了專用于塑料托盤、塑料垃圾桶等大型塑料包裝容器生產(chǎn)的GLM-36000主要技術(shù)指標、綠色機構(gòu)、綠色成型工藝。創(chuàng)新發(fā)明低壓高速率和模外熱流道兩者組合的能源節(jié)約型的注射工藝，創(chuàng)新發(fā)明鎖模器直接獨立鎖模的機構(gòu)及控制的鋼材資源節(jié)約型的鎖模機構(gòu)，創(chuàng)新發(fā)明獨立擠出塑化機構(gòu)及控制的高速成型周期的塑化機構(gòu)。創(chuàng)新鎖模的力學(xué)原理，突破傳統(tǒng)的拉桿力學(xué)的安全系數(shù)的設(shè)計理論，革新傳統(tǒng)的合模和鎖模合為一體的機構(gòu)設(shè)計。綠色發(fā)明創(chuàng)造推動了節(jié)能降耗型、資源節(jié)約型、廢塑料循環(huán)經(jīng)濟型等生態(tài)環(huán)境保護性能的大型塑料包裝注射成型設(shè)備及工藝的可持續(xù)發(fā)展。

塑料包裝 注射設(shè)備及工藝 綠色發(fā)明創(chuàng)造 生態(tài)環(huán)境保護

前 言

綠色物流、環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展推動了綠色大型塑料包裝容器的推廣和應(yīng)用，實現(xiàn)綠色化節(jié)能降耗、資源節(jié)約型的大型塑料包裝容器的注塑成型，成為持續(xù)發(fā)展大型塑料包裝容器需解決的綠色工程[1]。

本文簡介專用于塑料托盤、塑料垃圾桶等大型塑料包裝容器注塑成型、獲得國家二項發(fā)明專利（ZL2005101360397,ZL200510136040）的大型塑料包裝注射成型設(shè)備及工藝的GLM-36000的主要技術(shù)指標、綠色機構(gòu)、綠色成型工藝，分析了其推動節(jié)能降耗、資源節(jié)約、廢塑料循環(huán)經(jīng)濟等生態(tài)環(huán)境保護性能的大型塑料包裝注射成型設(shè)備及工藝的發(fā)展的綠色技術(shù)優(yōu)勢，成型實例證明了其綠色發(fā)明創(chuàng)造的鎖模器獨立直接鎖模、模外多點熱流道和蓄能器組合的低壓高速注塑、獨立擠出塑化高速等大注塑成型設(shè)備和工藝持續(xù)推動了特大型塑料包裝注射工程的節(jié)能降耗的生態(tài)環(huán)境保護的綠色革命。

1 GLM-36000大型塑料包裝注射成型機的主要技術(shù)指標

根據(jù)綠色發(fā)明的成型工藝，滿足塑料托盤、塑料垃圾桶等大型塑料包裝容器的注射成型，確定GLM-36000大型塑料包裝注射成型機的主要技術(shù)指標（表1）。

2 綠色發(fā)明創(chuàng)造GLM-36000大型塑料包裝注射成型機的綠色機構(gòu)

GLM-36000大型塑料包裝注射成型機的機構(gòu)的綠色創(chuàng)新以現(xiàn)代能源技術(shù)、材料技術(shù)、生物技術(shù)、污染治理技術(shù)、資源回收技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等科學(xué)技術(shù)為指導(dǎo)，圍繞綠色材料、綠色結(jié)構(gòu)、綠色制造、綠色成型加工、綠色能耗、綠色再制造、綠色維修等諸方面，預(yù)先防止注塑成型工程對生態(tài)、環(huán)境、能耗、資源、清潔等產(chǎn)生負作用，向高能效、低能耗、低消耗、低碳排放的綠色模式科學(xué)發(fā)展，提高能源和其他資源的利用效率、減少環(huán)境污染等技術(shù)體系，全方位達到設(shè)備與人、自然環(huán)境、社會環(huán)境的和諧共生[2]。

機械機構(gòu)的綠色創(chuàng)新的目標是降低鋼材資源的消耗，實現(xiàn)鋼材資源、能源節(jié)約型制造，技術(shù)核心是創(chuàng)新及發(fā)明綠色機構(gòu)的設(shè)計及制造[3][4]。

液壓機構(gòu)（系統(tǒng)）的綠色創(chuàng)新的目標是降低系統(tǒng)液壓驅(qū)動能，實現(xiàn)液壓資源節(jié)約型制造，提高液壓能源效率，技術(shù)核心是創(chuàng)新液壓動力源和傳動系統(tǒng)的綠色設(shè)計及制造[3][4]。

整體結(jié)構(gòu)形式：立式鎖（合）模機構(gòu)，臥式注射塑化機構(gòu)，兩者成“L”型排列。獨立液壓動力驅(qū)動源。

圍繞上述方面，創(chuàng)新及發(fā)明綠色機構(gòu)。

2.1 綠色發(fā)明創(chuàng)新的鋼材資源節(jié)約型制造的立式直接對模具鎖（合）模機構(gòu)

創(chuàng)新資源節(jié)約型的特大型鎖模力的鎖（合）模結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，簡化鎖（合）模機構(gòu)制造。合模鎖模機構(gòu)實現(xiàn)鋼材資源節(jié)約型制造的根本是革新合模、鎖模的原理，在此基礎(chǔ)上綠色發(fā)明創(chuàng)新鋼材資源節(jié)約型制造的機構(gòu)。在傳統(tǒng)的合模鎖模的原理及機構(gòu)上優(yōu)化設(shè)計，不可能實現(xiàn)實質(zhì)性的大幅度降低制造的鋼材資源。

鋼材資源節(jié)約型制造的綠色立式鎖（合）模機構(gòu)。鎖模的本質(zhì)是鎖緊模具，移模的本質(zhì)是移動模具和啟模。本項目根據(jù)這工作原理，突破傳統(tǒng)的鎖（合）模結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論，把傳統(tǒng)的移模、合模壓緊模具和鎖緊模具兩個功能為一體的結(jié)構(gòu)分為各自獨立的兩個機構(gòu)：

1）立式移模油缸實現(xiàn)移模和合模壓緊模具，四根立式柱子受力產(chǎn)生彈性力壓緊模具，移模行程如全液壓注塑機那樣不受機構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制，可根據(jù)用戶的需要進行制造。四根立式柱子的主要功能是穩(wěn)定合模機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)，無關(guān)于機構(gòu)的彈性力學(xué)性能，柱子直徑僅為160mm。

2）鎖模器高壓直接獨立鎖緊模具。自主綠色發(fā)明的“鎖模器”為項目核心技術(shù)之一。實現(xiàn)鎖模力的“鎖模器”與模具為一體，獨立設(shè)置，安裝于合模部件機架的下模具安裝架上，“鎖模器”在高壓油作用下，拉緊模具拉桿（導(dǎo)柱），模具拉桿（導(dǎo)柱）產(chǎn)生彈性變形，實現(xiàn)直接鎖緊模具，鎖緊行程極短，如肘桿機構(gòu)那樣瞬時高速鎖緊及節(jié)能的綠色性能。鎖模器為兩側(cè)設(shè)置，并不影響制品取出。鎖模器產(chǎn)生鎖緊力與立式移（合）模整體機構(gòu)的四根立式柱子不相關(guān)。鎖模器本體為多層結(jié)構(gòu)多級增壓，通過層數(shù)的增減，實現(xiàn)不同的本體鎖緊力。鎖模器數(shù)字化疊加組合，實現(xiàn)不同的整體鎖緊力。每組（兩個）鎖緊力最大可達8000 kN×2=16000 kN。鎖模器組可根據(jù)成型需要成對靈活配置，例如，配置四組，鎖緊力為8000 kN×4=32000 kN；配置八組，鎖緊力為8000 kN×8=64000 kN；配置十組，鎖緊力可達8000 kN×10=80000 kN。

3）鋼材資源節(jié)約型制造的綠色機架。機架不承受模具的鎖緊力，主要只承受移模油缸對模具的壓緊力及模具、立柱等重量，所以采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，大幅降低了制造的鋼材及加工量。

2.2 綠色創(chuàng)新的提高能源效率的蓄能器輔佐動力的液壓動力驅(qū)動系統(tǒng)

充分應(yīng)用蓄能器輔佐動力的液壓節(jié)能的新技術(shù)，大幅度降低系統(tǒng)驅(qū)動裝載功率，降低了系統(tǒng)驅(qū)動能耗。

液壓溢流轉(zhuǎn)化為液壓動力源。超大型注塑機泵源動力驅(qū)動系統(tǒng)一般都為定量泵系統(tǒng)，制品成型冷卻時間較長，傳統(tǒng)的根據(jù)注射速度全額配置的泵源動力驅(qū)動功率主要導(dǎo)致三個方面的能源浪費：泵源在制品冷卻階段排出液流全部通過溢流閥返回油箱，液壓系統(tǒng)發(fā)熱，導(dǎo)致能源浪費；驅(qū)動電機在制品冷卻階段做無成型需要的運轉(zhuǎn)，而且處于低負載狀態(tài)，電機的功率因數(shù)約為0.3左右，電能利用效率大幅下降；裝載功率很大，裝載功率浪費大，制造成本高，電機利用率低。通過蓄能器把系統(tǒng)的液壓溢流轉(zhuǎn)化為液壓動力源。

蓄能器輔佐動力大幅度降低系統(tǒng)驅(qū)動裝載功率。GLM-36000為低壓高速注塑，達到5000cm3/s大功率高速注射，常規(guī)的方法是設(shè)計大流量的動力驅(qū)動源，達到注射時間的要求，需液壓流量1200L/min，電機驅(qū)動總功率需220kW。

根據(jù)該機成型的特點，注射液壓油路配置了7個100L的大容量蓄能器作驅(qū)動力，注射油缸油液160L，給蓄能器充油時間60s，冷卻時間足夠保證蓄能器有充足的時間蓄能，注射時，泵和蓄能器一起輸出達到注射速度的要求，系統(tǒng)泵源動力提供制品保壓所需高壓能量。

在啟模液壓回路上加了一個100L的蓄能器，實現(xiàn)節(jié)能高速啟模，縮短成形周期，。蓄能器利用制品冷卻時間蓄能，充分利用了整機液壓系統(tǒng)驅(qū)動裝載功率，同時減少了溢流損失，提高了能量利用率；大大降低了系統(tǒng)發(fā)熱量，大幅度減小了冷卻器容量。

液壓動力驅(qū)動源的電機功率為37kW，北京華德A7V斜軸式軸向柱塞變量泵，相當于普通1000g注塑機的泵源的裝載功率。

充液閥節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。在移模的無桿腔回路上，應(yīng)用大容量充液閥及獨立儲油箱，減少了高速移模對系統(tǒng)的液壓動力裝載及液壓能源的流量需求。

2.3 綠色創(chuàng)新的節(jié)能高效的臥式獨立電驅(qū)動的擠出注射（擠注）復(fù)合機構(gòu)

塑化時間獨立于成形周期之外，即不影響成形周期，又能滿足塑化量的要求。連續(xù)不間斷予塑突破了大型注塑機的塑化量依賴于塑化螺桿直徑的傳統(tǒng)原理，實現(xiàn)用小直徑螺桿塑化達到期望的塑化量，實現(xiàn)鋼材資源節(jié)約型制造，大幅度降低了塑化裝載功率。擠注復(fù)合系統(tǒng)主要由擠出塑化、擠出儲料缸、柱塞注料缸、注射缸、熔融料流道開關(guān)。

連續(xù)不間斷塑化指在整個注射成形過程，塑化動作獨立，塑化螺桿始終運轉(zhuǎn)(ZL20121020353 4.5)。

熔融料流道開關(guān)閉合情況下，擠出螺桿塑化的熔融料進入擠出儲料筒，熔融料流道開關(guān)打開，擠出儲料缸中熔融料及擠出塑化的熔融料共同進入柱塞注料缸儲料，聯(lián)結(jié)為一體的柱塞和注射活塞一起后退，達到設(shè)定位置，熔融料流道開關(guān)閉合，然后柱塞注射熔融料進入模腔。塑化不停止連續(xù)工作，向擠出儲料缸儲料。

表1 GLM-36000大型塑料包裝注射成型機主要技術(shù)指標（Q/12XQ0869-2013 ）

塑化工藝創(chuàng)新，GLM-36000塑化螺桿僅為?110mm，驅(qū)動電機功率45kW，而相同機型的傳統(tǒng)注塑機螺桿?240mm，驅(qū)動功率需200kW，前者的塑化驅(qū)動功率僅約為后者的1/4。塑化螺桿直徑的減小，隨之一系列的驅(qū)動及傳動機構(gòu)的減小及簡化，鋼材用量可下降約70%。

根據(jù)超大型塑料包裝制品成型的特點，以注射成型工藝創(chuàng)新為突破口，對傳統(tǒng)超大型注塑機的注射成型的工藝進行改革創(chuàng)新，把注射成型、擠出塑化、中空儲料、熱流道技術(shù)、高速節(jié)能注射機構(gòu)、蓄能器節(jié)能儲能技術(shù)等現(xiàn)代的新技術(shù)新工藝有機結(jié)合起來，創(chuàng)新大注塑的擠注復(fù)合系統(tǒng)。

塑化注射機構(gòu)的主要創(chuàng)新：突破傳統(tǒng)的塑化處在成型周期的工序鏈中、動力驅(qū)動源由主機提供的形式，創(chuàng)新開發(fā)獨立電動機驅(qū)動螺桿擠出塑化的節(jié)能高效的高速的塑化機構(gòu)。液壓柱塞注射,多點熱流道低壓注射，群組蓄能器驅(qū)動液壓液壓柱塞推動射出液壓柱塞的節(jié)能高速注射機構(gòu)。

整體結(jié)構(gòu)形式。整個擠注復(fù)合系統(tǒng)采用臥式橫排的結(jié)構(gòu)形式，獨立安裝在平臺上，與合模部件為模塊化組合。

不占用主機的獨立驅(qū)動的裝載功率的電機連續(xù)運行的獨立驅(qū)動塑化，同比常規(guī)動力驅(qū)動的設(shè)置形式，降低了空載功率，提高了能源效率。

2.4 創(chuàng)新鎖模拉桿力學(xué)設(shè)計理論實現(xiàn)資源節(jié)約型綠色力學(xué)設(shè)計

鎖模器受力拉桿的安全系數(shù)。鎖模器與模具為一體，大幅縮短了鎖模器中心的受力拉桿的長度，同時由于模具剛度遠大于拉桿剛度，加工中心制造的高精度拉桿、鎖模器、模具，上述三個主要因素優(yōu)化了拉桿工作環(huán)境，大幅度減少了外在因素對拉桿的工作強度、剛度的干擾因素。單個鎖模器產(chǎn)生8000 kN鎖模力，鎖模器中心的受力拉桿直徑112mm、長度2000mm、材料Cr12、危險截面直徑100mm、表面硬度HRC60，芯部硬度HRC55，材料抗拉強度1850MPa，危險截面拉桿抗拉應(yīng)力1019MPa，危險截面不計工作干擾因素，根據(jù)上述對拉桿運行的力學(xué)工況，拉桿的抗拉安全系數(shù)1850/1019=1.63?？估踩禂?shù)按常規(guī)的0.8的折算系數(shù)，則安全系數(shù)僅為1.31，不符合傳統(tǒng)的拉桿力學(xué)的安全系統(tǒng)設(shè)計理論，但達到實際運行的工況要求。

如按照傳統(tǒng)注塑機機構(gòu)的拉桿及傳統(tǒng)的拉桿力學(xué)設(shè)計理論，危險截面抗拉安全系數(shù)2.5以上，危險截面承受8000 kN鎖模力的單件拉桿直徑需240mm。

可見，鎖模器的鎖模拉桿力學(xué)設(shè)計理論突破了注塑機拉桿的傳統(tǒng)拉桿力學(xué)的安全系數(shù)的設(shè)計理論，實現(xiàn)了資源節(jié)約型綠色力學(xué)設(shè)計。

2.5 整機機械機構(gòu)的綠色優(yōu)勢

綠色低碳排放的經(jīng)濟型制造。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的大型規(guī)臥式注塑機為實現(xiàn)特大型鎖模力，特別是模板和拉桿兩大件的制造面臨許多難以克服的技術(shù)、材料、加工機床等難題。

本課題用鎖模器組合實現(xiàn)鎖模力數(shù)字化疊加，鎖模機構(gòu)不需臥式注塑機合模結(jié)構(gòu)型的特大型鑄造的三塊模板模板及四件特大規(guī)格的拉桿，不需特大型制造設(shè)備，實現(xiàn)經(jīng)濟型制造，同時大幅降低了制造產(chǎn)生的碳排放量。

節(jié)約土地資源，降低運輸能耗。注射成型工藝的創(chuàng)新，實現(xiàn)設(shè)備機械機構(gòu)的鋼材資源節(jié)約型制造，大幅降低了設(shè)備的重量，從而大幅度降低了運輸及安裝等使用成本?，F(xiàn)有技術(shù)的大型注塑機越龐大越笨重，而且難以運輸、現(xiàn)場安裝，且價格昂貴，還需專門設(shè)計廠房?，F(xiàn)國內(nèi)臥式、單射點大型注塑機理論注射量5000cm3，鎖模部件約重200噸，整機300噸，本機鎖模部件僅重30噸，整機38噸。輕量化的GLM-36000可在普通工業(yè)廠房安裝，可用普通車輛運輸。

數(shù)量級降低了液、電物質(zhì)資源的消耗，提高了機構(gòu)的清潔度?，F(xiàn)國內(nèi)臥式、單射點注射量5000cm3機型，裝載功率約為580kW，動力源電機裝載功率325kW以上。GLM-36000裝載功率僅為172kW，不到前者的1/3；動力源電機裝載功率37kW，約為前者的1/9。

鎖模機構(gòu)綠色剛度設(shè)計，實現(xiàn)鋼材資源節(jié)約型鎖模機構(gòu)制造。大型塑料包裝容器的注射成型為普通精度注射成型，注射的漲模量設(shè)計值為0.10mm，以此漲模量設(shè)計鎖模機構(gòu)的剛度，較大幅度降低了模具、拉干等剛度相關(guān)件的鋼材用量。

機構(gòu)清潔化。簡化了液、電系統(tǒng)的制造、加工、裝配，減少了污染源及污染點，提高了清潔成型的環(huán)境度。多層結(jié)構(gòu)多級增壓的鎖模器，實現(xiàn)液壓能的傳動系統(tǒng)緊湊化、小型化，大幅減少了液壓污染因素及液壓傳動噪聲。鎖模器模塊化組合提高了綠色清潔保養(yǎng)維修的成本。

3 綠色發(fā)明創(chuàng)造的GLM-36000大型塑料包裝注射成型機的綠色成型工藝

GLM-36000成型工藝基礎(chǔ)源于美國UNIVERSAL，在消化吸收基礎(chǔ)上再創(chuàng)新發(fā)明。綠色注射成型工藝的目標是實現(xiàn)節(jié)能降耗，節(jié)能降耗成型的核心技術(shù)是實現(xiàn)低壓高速率注射[3][4]。

綠色成型周期工藝的目標是實現(xiàn)閉環(huán)的無人值守、全自控，技術(shù)核心是實現(xiàn)智能取件及堆碼。

綠色動力驅(qū)動的目標是液壓系統(tǒng)無溢流損耗、電力系統(tǒng)電能得到充分利用。

圍繞上述方面，創(chuàng)新的綠色成型工藝。

3.1 綠色創(chuàng)新的成型工序

擠出塑化由電機帶動減速機傳動螺桿連續(xù)運轉(zhuǎn)塑化，熔融物料可進入存儲缸及注射缸。

自動過程開始的必要條件：動模板處上位，鎖塊處后位，注射缸料量到，分配器關(guān)閉，取制品車處后位。（此時熔融物料進入存儲缸，存儲缸自由后退。）

自動過程：自動始，動模板壓下、合（移）模（快速轉(zhuǎn)慢速），壓緊模具，模具鎖塊卡緊模具，鎖模器運行并高壓鎖緊模具，注射柱塞推動熔融料經(jīng)過多點熱流道射進模腔（注射分段：注射Ⅰ，注射Ⅱ，保壓），注射結(jié)束，分配器開放，存儲缸推進（注射缸快退至前位自鎖），熔融物料直接進入注射缸，當注射缸到料量，分配器關(guān)閉，同時注射缸微后退（防流誕），（此時存儲缸又自由后退）至設(shè)定冷卻時間。分配器關(guān)閉，鎖模器高壓開模，模具鎖塊解鎖，動模板上升，（慢速轉(zhuǎn)快速），取制品車進入，制品經(jīng)推料桿頂出，制品落入取制品車，取制品車后退至原位，自動碼放。制品取出，進入下一成型周期。

3.2 創(chuàng)新發(fā)明節(jié)能降耗的連續(xù)不間斷塑化的綠色技術(shù)

連續(xù)不間斷塑化指在整個注射成形過程，塑化動作獨立，塑化螺桿始終運轉(zhuǎn)(ZL20121020353 4.5)。熔融料流道開關(guān)閉合情況下，擠出螺桿塑化的熔融料進入擠出儲料筒，熔融料流道開關(guān)打開，擠出儲料缸中熔融料及擠出塑化的熔融料共同進入柱塞注料缸儲料，聯(lián)結(jié)為一體的柱塞和注射活塞一起后退，達到設(shè)定位置，熔融料流道開關(guān)閉合，然后柱塞注射熔融料進入模腔。塑化不停止連續(xù)工作，向擠出儲料缸儲料。

塑化時間獨立于成形周期之外，即不影響成形周期，又能滿足塑化量的要求。連續(xù)不間斷予塑突破了大型注塑機的塑化量依賴于塑化螺桿直徑的傳統(tǒng)原理，實現(xiàn)用小直徑螺桿塑化達到期望的塑化量，實現(xiàn)鋼材資源節(jié)約型制造，大幅度降低了塑化裝載功率。

塑化工藝創(chuàng)新，GLM-36000塑化螺桿僅為?110㎜，驅(qū)動電機功率45kW，而相同機型的傳統(tǒng)注塑機螺桿?240㎜，驅(qū)動功率需200kW，前者的塑化驅(qū)動功率僅約為后者的1/4。塑化螺桿直徑的減小，隨之一系列的驅(qū)動及傳動機構(gòu)的減小及簡化，鋼材用量可下降約70%。

3.3 熱流道技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能低壓注射及回料循環(huán)利用

現(xiàn)臥式單射點大型注塑機成型復(fù)雜制品均采用模內(nèi)熱流道形式，造價高，加工復(fù)雜。

本項目綠色發(fā)明的模外熱流道多點注射是對現(xiàn)有臥式單點大型注塑機的工藝革命。注射缸通過大歧管、模外熱流道多射點同時向模具注射。

降低注射壓力是降低注射能耗的關(guān)鍵，熱流道技術(shù)是降低注射能耗的關(guān)鍵技術(shù)。研發(fā)出一套數(shù)字化模外熱流道多點注射技術(shù)。注射過程熔融物料通過該系統(tǒng)直接對模具型腔注射，控制模塑流長比，使成型路徑優(yōu)化，突破了成型約束，使大型、超大型復(fù)雜注射成型得以實現(xiàn)，且制品應(yīng)力分布均勻。

模外熱流道多點注射，成型路徑優(yōu)化，模塑流長比降低，熔融物料易于成型，尤其是解決了廢舊塑料再成型大型制品以及熔融指數(shù)低的物料成型問題。

工藝的改良使超大制品應(yīng)力分布均勻，制品品質(zhì)得以提高，機器可用原料生產(chǎn)、原料和回料混合生產(chǎn)、全部回料生產(chǎn)。數(shù)量級降低了整機的成型能耗及推動回料循環(huán)利用的綠色革命。

3.4 機械手自動取件

自主開發(fā)專用取件“機械手”，有效減少操作工人數(shù)，降低人工成本。

本機為水平注射，立式合模，開模時“機械手”進入模具內(nèi)，“機械手”自動取出制品。半自動生產(chǎn)時，操作工從該車上取走制品；全自動時自動碼放機取走制品。

現(xiàn)有技術(shù)大型臥式注塑機，一般都為人工取出制品。如需取出制品用機械手，需另外購買昂貴的通用的取制品機械手，該機械手重達10余噸。

3.5 智能堆碼

自動碼放機完成制品碼放，行程閉環(huán)的無人值守、全自控的大注塑生產(chǎn)。

自動碼放機的傳感器檢查“取制品機械手”工作狀態(tài)；當“取制品機械手”取出制品時，自動碼放機按照設(shè)定程序動作(非智能型)，機械臂夾住制品，機械臂在空間做出X向，Y向，Z向三維動作，沿機器出模側(cè)可實現(xiàn)自動碼放托盤產(chǎn)品1-10摞，每摞設(shè)定高1m-3m，大于一個班產(chǎn)量。自動碼放機為PLC控制，可以設(shè)定碼放位置，碼放高度，接近碼放容量時報警，提示操作工將生產(chǎn)的制品及時運走。

實現(xiàn)自動碼放實現(xiàn)了GLM-36000無人值守的全自動生產(chǎn)形式，沿出模側(cè)可實現(xiàn)自動碼放托盤產(chǎn)品8摞，每摞高3m，大于一個班的產(chǎn)量。

現(xiàn)國內(nèi)臥式、單射點大型注塑機均為人工操作生產(chǎn)，尚達不到無人值守、全自動生產(chǎn)的水平。

3.6 成型工藝的綠色優(yōu)勢

節(jié)能降耗綠色成型。GLM-36000機器總裝載功率為172千瓦，改變了單點、臥式大型注塑機總裝載功率為400-600千瓦“電老虎”耗能模式，成型同類塑料包裝容器同比節(jié)電50%，注塑量愈大，節(jié)電效果更顯著。

促進廢塑料回收利用的循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。廢塑料回收處理的任務(wù)已經(jīng)成為急待重視的問題。GLM-36000可用全部回料生產(chǎn)，實現(xiàn)廢塑料資源化，促進了廢塑料再生利用循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時降低了塑料包裝容器的生產(chǎn)成本，推動了大型塑料包裝容器的發(fā)展和推廣應(yīng)用。

推動超大型塑料包裝容器的發(fā)展和應(yīng)用，保護生態(tài)環(huán)境。660L、1000L的垃圾箱，受制于成型設(shè)備、能耗等高成本的因素，發(fā)展緩慢。GLM-36000設(shè)備及成型工藝，可大幅降低該類垃圾箱的成型成本，加快發(fā)展和應(yīng)用，有利于推動凈化生態(tài)環(huán)境的科技進步。

4 GLM-36000大型塑料包裝注射成型機成型實例

熱流道：8點；口徑?20。

制品1：240L塑料垃圾桶。外形尺寸：650mm×680mm×1050mm；投影面積：650mm×680mm；質(zhì)量：12.5kg；成型原料及原料種類：HDPE。

成型周期：3min。成型鎖模力(可調(diào)，針對于該制品)：15000kN；注射壓力：65MPa；注射速度：100mm/s；注射速率：2100cm3/s；成型綜合單位電耗（液壓能耗、塑化能耗、取件能耗）：0.18kWh/kg。

制品2：1.2m×1.0m川字塑料托盤。外形尺寸：1200mm×1000mm×165mm；投影面積：1200mm×1000mm；質(zhì)量：15kg；成型原料及原料種類：HDPE。

成型周期：3.5min。成型鎖模力(可調(diào)，針對于該制品)：27000kN；注射壓力：65MPa；注射速度：100mm/s；注射速率：2100cm3/s；成型綜合單位電耗（液壓能耗、塑化能耗、取件能耗）：0.17kWh/kg。

成型實例的綠色生態(tài)環(huán)境保護的性能分析：1）節(jié)能低能耗成型。上述兩個成型實例的注射壓力僅為65MPa，而在單點注射的普通臥式大型注塑機上成型，注射壓力約為150MPa，約為前者的44%。單點注射的普通臥式大型注塑機上成型240L塑料垃圾桶的鎖模力約需25000kN，成型1.2m×1.0m川字塑料托盤的鎖模力約需45000 kN，GLM-36000成型上述兩種產(chǎn)品的鎖模力僅為單點注射的普通臥式大型注塑機鎖模力的60%。

GLM-36000成型上述兩種產(chǎn)品同比普通臥式大型注塑機的注射和鎖模兩工序的能耗相應(yīng)降低ΔP：

式中：

PA：GLM-36000注射和鎖模兩工序成型的能耗，PA=注射壓力·鎖模力，Mpa·kN；

PB：單點注射的普通臥式大型注塑機注射和鎖模兩工序成型的能耗，PB=注射壓力·鎖模力，Mpa·kN；

制品1，ΔP：

制品2，ΔP：

綠色成型綜合單位電耗。國家塑料機械行業(yè)注塑機能耗Ⅰ級指標≤0.4kWh/kg。“廣東省塑料注射制品單位制品能源消耗限額（試行）”中提出了更高指標，規(guī)定產(chǎn)品工藝溫度≥200℃，注射工序單位產(chǎn)品電耗先進值指標270kWh/t（0.27kWh/kg）。本文兩個成型實例的單位產(chǎn)品電耗為0.17～0.18kWh/kg，約為國家塑料機械行業(yè)注塑機能耗Ⅰ級指標的43%，約為廣東省塑料注射制品單位制品能源消耗限額（試行）電耗先進值指標的約63%。

2）高速高效綠色成型

兩個產(chǎn)品在單點注射的普通臥式大型注塑機上成型周期約需7～8min，GLM-36000成型上述兩種產(chǎn)品同比普通臥式大型注塑機的成型周期縮短了約50%。

上述成型實例的能耗分析說明：GLM-36000綠色發(fā)明創(chuàng)造的GLM-36000大型塑料包裝注射成型機8點熱流道和蓄能器組合實現(xiàn)低壓高速節(jié)能降耗注塑；獨立塑化擠出縮短成型周期并提高電能利用率；多層增壓的鎖模器降低了液壓能消耗并實現(xiàn)液壓節(jié)能驅(qū)動。節(jié)能降耗組成中反映出，注射和鎖模兩工序成型的能耗的降低占了能耗降低比例中的90%以上，說明大注塑的節(jié)能降耗首選要綠色發(fā)明創(chuàng)造成型工藝，才能獲得顯著的節(jié)能降耗得綠色效果。

結(jié) 語

GLM-36000研究成果總體技術(shù)達到國際先進水平。GLM-36000為新型復(fù)合注塑設(shè)備，企業(yè)制訂了產(chǎn)品標準并通過審定及備案，以保護知識產(chǎn)權(quán)，標準號：Q/12 XQ0869-2013。

GLM-36000適于以廢舊塑料為原料的成型塑料托盤、大型塑料垃圾箱等環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)，發(fā)展了塑料廢棄物循環(huán)經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境，綠色經(jīng)濟效益顯著。GLM-36000鋼材資源節(jié)約型制造、能源資源節(jié)約型成型的綠色發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)了傳統(tǒng)的大型塑料包裝容器注射成型設(shè)備及工藝的綠色革命，推動了特大型塑料包裝注射工程的節(jié)能降耗的生態(tài)環(huán)境保護的綠色革命。

[1] 寧曉琴. 塑料中空容器行業(yè)的發(fā)展趨勢分析[J].塑料包裝，2014,1:12～14；

[2] 張友根.多層共擠中空塑料成型機綠色技術(shù)的分析研究[J].塑料工業(yè)，2013,S1（9）：16～30；

[3] 張友根. 注塑機綠色設(shè)計的分析研究（上）[J]. 橡塑技術(shù)與裝備，2014，40（2）：11～26；

[4] 張友根. 注塑機綠色設(shè)計的分析研究（下）[J]. 橡塑技術(shù)與裝備，2014，40（4）：9～20。

GLM-36000 large plastic packaging injection molding equipment and process of green invention creation

Wang Fuling
（Tianjin Deman science and technology development co., LTD.）

Introduces the main technical indexes and green mechanism and green molding technology of large plastic packaging container production GLM-36000 to the dedicated to plastic trays and plastic bins。Innovation of low-pressure high rate and mold hot runner injection technology of combination of energy saving, innovation clamping apparatus directly independent clamping mechanism and control of steel resource-conserving clamping mechanism, independent innovation extrusion plasticizing mechanism and control of the plasticizing mechanism of high-speed molding cycle. The mechanical principle of the innovation lock mode breaks through the design theory of the safety coefficient of traditional pull rod mechanics, and innovates the traditional design of the combination of mold and locking. Green innovation to promote the energy saving, resource conservation, waste plastics recycling economy and ecological environment protection performance of large plastic injection molding equipment and process of sustainable development.

plastic packaging; injection equipment and process; green invention creation; ecological environment protection