台北塑胶展上的注塑技术发展趋势

潘多拉

台湾设备制造商对节能方面的关注焦点是，全球对全液压机或采用定量泵设备的替代趋势。目前，台湾生产的设备中大约有80%用于出口。因此，为了与价格更高的来自日本和欧洲的电动或混配动力注塑设备竞争，台湾企业开发出了低成本高性能的注塑机。台湾国际橡塑展会的一个重大新闻就是，首次出现了一些由台湾开发和制造的伺服马达驱动的新型注塑机。这些马达由台湾工业技术研究院研发，耗资1.2亿美元，历时数年，并由台湾发动机制造商Teco Electro生产，伺服马达功率为3kW和7.5kW。有资料显示，这种伺服马达至少能比日本的同类产品节省20%的成本，却拥有同等的性能。台湾的设备制造商希望这将为其带来核心竞争优势，使他们所有的电动机价格比日本或欧洲品牌低40%~60%。
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目前，已有一些台湾设备制造商采用了这些伺服马达，但还有一些制造商虽对本土的马达技术很感兴趣，却仍持观望态度，同时，他们正在使用在台湾生产的日本伺服马达部件，这也可以节省至少20%的成本。而其他的厂家则从日本购买原装的伺服马达，其中比较有代表性的是大金变频伺服泵系统。
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为了向全球用户推广自己的技术，台湾注塑设备供应商们将在NPE 2009展会上展示他们的产品，并正在建立或加强其在美国的销售和服务。

/ G* _1 P9 a) h. Q全电动时代的到来

富强鑫精密工业有限公司(FCS，以下简称“富强鑫”) 采用Teco的伺服马达生产了一种新型设备，据介绍，该设备为合模力50t的HE-50型全电动注塑机。富强鑫公司称，其HE-50型全电动注塑机的性能与日本设备相当，但成本降低了30%。该HE型注塑机将用于塑化、合模和脱模的马达与皮带及滚珠丝杠分离开来，并另增加了2个马达用于注射。它还将电动马达用于注射座的移动，其注射速度是300mm/s，响应时间据称是15ms。HE-50注塑机采用直径22mm的螺杆和带有15in（38.1cm）触摸屏的新型的FCS 6000 PC控制系统。
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  f# h5 q  p" A- V& q' h图1 富强鑫公司的新型全电动HE-50注塑机是最先采用Teco公司在台湾生产的新型伺服马达的注塑机之一

Multiplas公司展示了一种采用Teco伺服马达系统制造的55 t立式全电动注塑机。据称，这种型号为V3E的注塑机可节省40%~60%的能耗。其中，转盘式的电动注塑机V3E-R-55T，循环周期仅为1.5s，而液压动力机则需3s。相对于液压注塑机100mm/s的注射速度，其电动注塑机的标准注射速度可达300mm/s。2009年，还将有35t和80t的注塑机加入该系列。
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/ l5 }  ]  [4 Y3 }TMC 技术公司展示了其K系列全电动注塑机产品，包括33~165t的5种型号，该系列采用来自日本的伺服马达。TMC正在考虑采用在台湾生产或组装的伺服马达，公司认为这可以降低30%的马达成本和15%的整机价格。带有皮带和滚珠丝杠的交流伺服电机也被用于注射、塑化、合模和脱模。其标准的注射速度是300mm/s，还可选择500mm/s的速度。
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; ~; q# u: v: _$ E" n台中精机股份有限公司（Victor Taichung）的新型300t注塑机成为Valpha II系列中最大的皮带驱动全电动肘杆式注塑机。这一系列注塑机最小为55t，采用日本伺服电机驱动系统，可提供300~400mm/s的注射速度和35 ms的响应时间。
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; \  y0 Q4 |% U位于台中的群基精密工业股份有限公司（Creator Precision，以下简称“群基”），是一家注塑机和计算机数控（CNC）线切割设备制造商。该公司在其原有ES系列的100t和130t全电动注塑机基础上，又增加了新型的45t注塑机。该设备采用4台三菱伺服马达和一个用于合模、塑化、注射和脱模的三菱控制器。注射过程直接采用马达驱动，而其他的主要活动则采用皮带驱动。新型的ES 45注塑机注塑速度为300mm/s，不同注射批次产品重量偏小于差1%。群基公司称其所售设备的20%为全电动设备，并计划参加NPE 2009展会。

; p( U3 G4 ^6 [2 |: e联有机械股份有限公司（Lien Yu，以下简称“联有”）几年前就试图与台湾政府合作制造全电动注塑机，但是那时主要的部件不得不从日本进口，而其价格又太高，因此联有公司选择混配式合模系统作为能耗和硬件成本之间的折中方案。目前，该公司在其最新的Euro D&G系列混配动力曲肘式注塑机上，为客户提供了日本大金或欧洲西门子两种伺服马达驱动液压马达的选择。其新的产品系列是该公司75~500t的D系列和700~2300t的G系列的升级合并版本。
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4 D. R  [& x+ d8 M8 T图2 义展公司（左图）和联有公司(右图)的新型混配式注塑机采用伺服马达驱动的液压泵，比变量液压泵减少40%的能耗，比定量泵节省70%的能耗

此外，日本东洋机械金属株式会社(Toyo Machinery & Metal)为其Plastar IV全电动产品系列提供了更高的注射速度和更快的响应时间。除了标准型的注塑机拥有300~500mm/s的注射速度和17~20ms的响应时间外，还可以选择采用2台伺服马达的设备，其注射速度为700mm/s，或3台伺服马达的机器，其注射速度为1000mm/s，这两种选择的响应时间都是1.5ms。
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混配式电动注塑机升温
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0 V0 w$ o, Q$ a台湾桦钦机械有限公司（Hwa Chin Machinery）展示了其HC-SE混配曲肘产品系列。该系列采用日本油研公司（Yuken）的高扭矩伺服传动液压泵。该系列范围为88~3200t，据说，相比变量液压泵的机器，该系列最高可节省40%的能耗。其响应时间小于100ms。
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% n" B# |' ~' Q" k* i7 }& B' h6 y3 ^富强鑫公司展示了其HT-SV系列的混配注塑设备，该机采用日本伺服马达泵驱动，据介绍，它可比变量液压泵系统节省40%的能耗，比定量液压设备减少70%~80%的能耗。
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图3 图中所示为来自全立发公司（左图）和富强鑫公司(右图) 的新型高速系统

台湾义展机械有限公司（Year-Chance Machinery ，以下简称“义展”）展示了其YC-ES系列注塑机，这是该公司第一次采用伺服马达（来自日本大金）。该公司称，YC-ES系列比变量泵减少了40%的能量消耗，而比定量泵减少了70%的能耗。其伺服马达和控制器还可以实现更快的注射速度和更精确的控制。而注射误差可以精确到设定量的1%以内，响应时间是70ms。该新产品系列可提供28~518t的9种型号，最小的型号的基准价格是2万美元，最大型号售价12.6万美元。
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/ \9 z7 C* U: y# t, y) o舜展机械有限公司（Shuenn Jaan Machinery）展示了其采用伺服马达液压泵驱动的SJ Ei卧式注塑机系列。该系列采用大金公司的马达和控制器，可提供5s以内的响应时间和±0.01mm的定位精确度。SJ Ei系列拥有一个向外的五点肘杆设计，据说这可以提供比传统肘杆多40%的开模距。其压力集中在模板的中心以使变形最小。该公司正在为其未来的注塑机设计一种新型的直接合模系统。

' ?5 u+ W2 i1 b$ `) w$ y! x7 {一体化的模内贴标系统

台湾注塑设备供应商已经能生产一体化的模内贴标（IML）系统，以适应亚洲用户对低成本、可靠性、高产出系统的需求。这些厂家中绝大多数都将标盒、热流道模具、机械手和自动化系统分包给其他供应商，而自己则开发出独有的专利部件。
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图4 TW Multiple Mold Units就是由链发射出机械股份有限公司（Lien Fa）开发的液压装置

富强鑫公司展示了其用于牛奶、奶酪、茶叶、咖啡、果汁以及矿泉水包装的A-Pack模内贴标生产系统。该系统提供了综合性一体化解决方案，包括注塑机、模具、标签、标签输送和机器手。该公司称，A-Pack系统具有高度的可重复性和精确度，生产周期为5s，生产能力为150万件/月。A-Pack系统既能用于模内贴标也能用于一般注塑成型，所以可以在模内贴标订单与正常应用之间灵活切换。

A-Pack系统的注塑机采用的AF 200（合模力220t）混配式注塑机，该机采用了新型的伺服马达和moog伺服阀闭合回路，并利用蓄能器使注射速度达到500mm/s，该机可使循环周期减少约40%。
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其热流道模具设有一个独特的快速冷却系统（据称可在0.5s内完全冷却）以及一个真空标签固定装置。同时还有一种采用标准中心距的模块设计，以便可以适用于各种不同的模具，而标准的注塑成型可以与模内贴标工作灵活切换。
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A-Pack系统还包括贴标（包括打印）、标签固定、标签输送机（已申请专利保护）、机械手和产品堆垛机。机械手采用伺服传动，精确度可达到±（0.05~0.08mm）。在置入标签的同时，它将最终制品从模具中取出。

  y" s0 T; ]* @3 ]$ D3 L: ]目前，富强鑫公司已经在中国、韩国、苏丹售出了12套6型腔A-Pack模内贴标系统。一套的生产典型系统采用4型腔生产250mL的圆形杯子需要6~8s的循环时间，一年可生产100万件。

台湾华嵘塑料机械股份有限公司（Huarong，以下简称“华嵘”）称，其在过去的5~6年间，一直在改进其模内贴标系统，现在已能生产从单型腔的25L桶到8型腔的85mL的任何容器。并已有18~20套模内贴标系统在台湾和中国大陆以外的地区工作。

2 m2 L! h9 q% s, G; b2 z* t) H2 O1 b0 R该公司称，其模内贴标设备增大了开模间距，并采用了更高效率的螺杆设计（当再利用物料用于生产产品时尤其重要，例如工业提桶）。开模定位的改进可以确保精确贴膜和出模的同步进行。模内贴标系统利用带有静电的橡皮芯运送标签，并在模具内形成真空以定位标签。
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9 A5 b* q7 @4 \4 h- ?5 LTMC公司一体化的模内贴标系统现在采用了该公司的Ex 3系列高速闭合回路液压机，该机采用伺服马达来驱动螺杆复位。TMC的模内贴标系统包括注塑机、热流道模具、3轴机械手、静电发生器、标签传送机、标签和堆垛设备。
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其他包装设备

6 _0 _& D2 z; u4 L! `$ F; s+ C& w) T富强鑫公司展示了其用于生产盖、帽的AD-150（最大合模力150t）Cap系列液压注塑机。其一次循环包括开模、出模和塑化过程，采用24腔模具生产2.1g的HDPE或PP盖的循环周期为4.8s，产量可达900万个/月。

华嵘公司为其HR PET系列新增了一款合模力为220t的HR220 PET瓶坯机。其特点是快速的模具冷却设计，据说可减少35%~40%的循环时间。该机采用2台机械手进行瓶坯的脱模，并将其放入冷却设备中，其最多可同时处理48个瓶坯。