摘要：在国家绿色环保和“双碳”战略中长期可持续发展政策的支持下，标准托盘物流政策的推动下，塑料托盘数量和年产量快速增长. 大型注塑机是塑料托盘的重要组成部分。 生产设备二板机是大型注塑机市场的主力军。 本文着重介绍大型双板注塑机在塑料托盘行业的技术优化与创新，自动化和数字化的推进，建设智能化注塑工厂的创新应用，以及塑料托盘厂家的发展。

关键词: 塑料托盘, 双板注塑机, 节能成型技术, 注塑云系统

一、塑料托盘市场的发展

托盘是物流系统中重要的容器单元和搬运设备。 它在物流的运输、仓储、包装、装卸、装卸、配送等各个环节发挥着重要作用。 是现代物流不可或缺的重要工具。 随着我国国际贸易、物资储运业的发展，物流业规模不断扩大，市场稳步发展，产业集群逐步形成。 近年来，随着移动互联网和大数据技术的发展，二维码、RFID电子标签等先进识别技术在物流行业的应用和推广，极大地促进了货物数据的采集、处理和应用。形式。 实现物流数据采集的自动化，实现货物的实时追溯，为智能物流提供可行的解决方案。

塑料托盘是由PE/PP等热塑性塑料，加上一些提高性能的添加剂，经注塑、吹塑等工艺加工而成。 与木托盘相比，塑料托盘的整体性更好，卫生干净，易于清洗消毒。 它们重量轻，无钉子，耐酸碱，使用过程中不霉变。 由于塑料托盘重量轻、承载力强、耐腐蚀、免熏蒸、直接出口等特点，其使用寿命是木托盘的3~5倍。 此外，塑料托盘符合环保要求，废托盘材料可回收利用。 在可持续发展的理念下，塑料托盘将逐渐取代木托盘成为托盘行业的主力军。

图1 塑料托盘

2、托盘式双板式注塑机性能分析

塑料托盘通常由聚乙烯（HDPE）制成，质地坚硬，化学性质稳定，无毒无味，不会对产品造成任何不良影响。 塑料托盘的成型工艺是通过大型注塑机将塑料材料熔化，然后注入模具的型腔中。 熔融塑料在模具中冷却定型后，即得到与模具内部形状相同的制品。 注塑加工方式的可塑性强，可以根据不同的使用场景生产不同形状的托盘。

由于原材料成本低廉，塑料托盘目前在国内得到广泛应用。 注塑工艺生产的托盘光滑平整，内部结构紧密牢固，具有良好的耐腐蚀性能。 由于采用模具生产，产品设计自由度更大，且外形美观、无飞边、无刺、无碎屑、颜色纯正、颜色可选、结构整齐、干净卫生。

塑料托盘的缺点是承重稍小，净载1～10吨，动载0.5～1.5吨，顶载0.3～1.2吨。 塑料托盘的结构一般为单面使用型。 增强塑料托盘：向物料中注入气体，形成分布均匀的小气泡，或嵌入钢管等金属嵌件，以增加托盘的刚性和抗弯强度。

注塑成型用于成型形状复杂、刚性要求高的托盘，适用于大批量托盘的生产。 托盘模具体积大，结构复杂，动作顺序和辅助装置多，模具内热流道结构多变，但模具厚度小，要求注射量大，注塑控制稳定。 对于标准的注塑机，在满足模具安装和锁模力的情况下，很难满足注射量的要求。 针对物流行业对塑料托盘日益增长的业务需求，博创在二板机的基础上增加了产品技术参数，结合国内新技术应用，研发了带~合模托盘专用注塑机力适应物流。 行业对注塑机的需求可以涵盖所有类型的标准托盘。

2.1

大二板机优势分析

博创是国内最早开发双板注塑机的企业之一。 深耕二板技术16年。 二台机技术非常成熟，性能稳定。 与传统机绞合模机构相比，二板机具有以下优点：

(1)双板机只有两个模板塑料托盘模具，合模力线短，拉杆受力均衡，可显着提高产品质量。 整机结构紧凑，节省空间，空间利用率高。

(2)加压油缸置于动模板后方，模板承载能力更强。 拉杆穿过夹紧油缸，不接触油缸内的密封圈，减少了密封圈被挤压时的漏油。

(3)合模采用全液压控制，锁模力线性可控，重复性强，可显着提高产品质量。

(4) 换模采用低压快速开合模油缸驱动，德国高响应快速比例阀控制，可实现高精度重复开合模，免除机台调模困难-扭曲注塑机。

(5)采用固定两根下拉杆的方法作为动模板的运动导向，使动模移动平稳、迅速。

(6)开模采用大行程精密数显电子尺，确保动模板位置精度。

(7) 四个合模高压油缸独立配备高精度磁力伸缩电子尺测量油缸行程，测量精度0.001%FS，确保位置精度。

图2 双板夹紧结构

大型注塑机的能耗一直是注塑加工企业关注的焦点。 由于二板机无机械扭转机构，传动惯性小，对移模油缸的推力需求小，可降低移模能耗。 大型注塑机一般有多个泵组，每个液压动力泵组由伺服电机和伺服控制系统驱动。 动作加速和响应快，整体功耗大大降低。 在大型塑料制品的注塑成型中，能耗直接体现在产品的生产成本上，在市场竞争激烈的情况下，节约了产品的生产成本。 二板机由于自身的特点，在大型注塑机领域具有得天独厚的优势，特别适用于塑料托盘的注塑生产。

2.2

电动塑化装置优势分析

塑料托盘一般采用聚乙烯（HDPE）新料制成，少量托盘采用聚丙烯（PP）塑料制成。 聚乙烯是一种分子密度高、粘度大、结晶度高、分子取向性强的塑料。 具有良好的流动性，其热函在常用注塑塑料中是最大的。 材料的熔融指数一般为5-10g/10min。

有关研究表明，塑料熔化所需的总功率：NT=Gs×ET

NT-塑料熔化所需的功率 Gs-塑化能力，g/s ET-焓，J/g

例如HDPE热函800J/g=800Ws/g，PP热函590J/g=590Ws/g，上式表明在相同的外部条件和相同的塑化能力下，由于HDPE的热函比PP的热函高，塑化HDPE当所需功率较大时。

大型二盘式托盘注塑机料管组加热装置采用节能陶瓷加热圈，使用寿命长，热容量大，加热效率更高，保证质量的塑化。 在北方寒冷地区，建议在料管组加热圈外加保温节能罩，有效降低能耗，节约资源，提高生产效率，改善车间生产环境。

图3电动塑化装置

对于塑料托盘产品，螺杆配备特殊的高混合结构单元。 优化的螺杆设计，喂料速度快，塑化能力强，混色效果好，缩短塑化时间，保证塑化质量稳定。 同时，螺杆采用双合金材料，增加强度和耐磨性，特别适合生产HDPE、PP和100%再生料托盘，生产效率高。

大型注塑机一般采用径向柱塞式低速大扭矩液压马达直接驱动塑化螺杆。 塑化传动机构的能耗主要是液压马达的工作能耗。 由于液压的损失和电机本身的效率，整体能量损失不小。 使用液压马达的缺点也很明显。 起动力矩小，低速稳定性差，机构稳定性易受液压油温升影响。 传统液压塑化系统的伺服电机通过齿轮泵将电能转化为液压能塑料托盘模具，进而带动液压电机旋转。 能量的转换会造成能量消耗的损失。

大型双盘托盘专用注塑机塑化部件采用电动塑化系统，配以大扭矩伺服电机和齿轮箱。 具有速度快、塑化能力强、塑化质量稳定等特点。 系统配置后很容易实现胶水的同步熔化。 功能，可缩短注塑成型周期，且维护成本低，使用寿命长，提高节能效果。

用油电机估算能效：η=η电机×η油泵×η电机=95%×80%×0.88%=66.8%

电动塑化装置能效估算：η=η电机×η齿轮箱=95%×98%=93%

因此，配置电动塑化装置比普通液压塑化系统节能10%～25%，更高效、更节能、更环保。

3.创新注塑应用

塑料托盘在注塑成型技术创新研究方面，涉及化学发泡注塑成型、微发泡注塑成型和气辅成型等技术。

3.1

化学发泡注射成型

化学发泡是利用化学方法产生气体使塑料发泡，将加入塑料中的化学发泡剂加热分解放出气体发泡，也可通过塑料各组分之间的化学反应释放出来。 冒出气体。

使用化学发泡剂进行泡沫塑料注射成型的过程与一般的注射成型过程基本相同。 塑料的加热、混炼、塑化和大部分的发泡、膨胀都是在注塑机中完成的。 发泡过程一般要经过气泡核形成、气泡核膨胀、泡沫固化定型等阶段。

化学发泡不影响制品表面光洁度，对制品其他物理性能无不良影响。 产品质量稳定，降低能耗，提高产能。 化学发泡适用于大多数塑料，应用范围广泛。

3.2

微发泡注塑成型

微发泡技术的实质是利用惰性气体（CO2、N2）在高压和低于玻璃化转变温度的条件下将惰性气体充入饱和聚合物中，然后采用升温、减压等措施产生分布均匀的气泡。 气孔形成核。 随着晶核的长大，形成具有均匀孔状结构的托盘制品，可减轻制品重量，消除缩痕，保证制品尺寸稳定，缩短成型周期。

采用微发泡注塑技术生产的托盘，可以大大降低成型过程中所需的锁模力，用较低的锁模力成型较大的产品，减少产品的用料比例，节约原材料，减少模具制造成本的成本。 研究表明，微泡成型制品的冲击强度提高6-7倍，刚性提高3-5倍，热稳定性更高。 由于孔隙的存在，当密度可以降低时，不仅不会降低材料强度，反而会钝化原油的裂纹峰，阻止应力沿裂纹继续扩展，从而提高冲击力强度和抗冲击性。 托盘无需插钢管，回收方便。 与传统塑料托盘相比，微发泡托盘平均成本可降低15%~20%，微发泡注塑成型周期可缩短30%。 采用这种工艺成型的托盘在国外较为普遍。

3.3

气体辅助成型

气辅成型是通过气辅控制器将高压氮气直接注入模具型腔内的熔融塑料中，使塑件内部膨胀并变成中空，但产品和形状仍完好无损，有效防止产品收缩。 ，减少应力变形，提高产品外观质量。

一般塑料托盘较重，壁厚较厚，加强筋较多，以提高产品的刚性。 采用气辅成型可以节省材料，缩短成型周期，简化产品设计和模具结构，降低对设备锁模力的要求。

目前气辅成型在受力物上的应用不多，尤其是塑料托盘等大的受力物。 目前，国外已开发出气体辅助注射成型技术，扩大了气体注射的应用范围。 可消除产品筋条背面常见的凹陷和翘曲变形。 一些要求较高的塑料托盘可能会采用这种技术。

4. 自动化与数字化技术打造智能工厂

随着人工成本的不断上升，为减少人工生产中的不确定因素，提高生产效率，提高产品质量，大型注塑机制造商结合自动化、机器人、人工智能等技术，提高产品性能和质量。

图4 塑料托盘自动化生产线

4.1

配置机器人

配备专用机械手，机械手可在开模过程中自动同步向下抓取零件。 引入智能化设计，配备各种传感装置，为设备的实时诊断和改进提供数据。 在注塑生产过程中，注塑机生产出的托盘，用专用机械手按照预先编码的指令，一个接一个地码垛。 达到设定数量后，以记忆方式重复操作，实现安全生产，稳定产品质量。 ，提高注塑机的生产效率，降低废品率和生产成本，增强企业的竞争力。

4.2

配置注塑云系统

在智能制造的热潮下，注塑加工业迫切需要进行基于大数据、云计算和移动互联网的数字化转型，以提高企业的自动化水平。 提高生产效率，建设高效、透明、人机协作、动态调度的智能工厂，是注塑加工行业未来的发展方向。 但由于塑料制品行业自身的特殊性，其数据信息复杂度高，信息采集难度大，不能及时处理和应用。 企业数字化转型并非易事。 基于物联网和工业4.0，众和注塑云可有效解决注塑行业痛点，提升数据共享和协同效率，从而提升企业核心竞争力，助力企业向智能制造转型升级。

众和注塑云MES系统是介于高层管理计划系统（ERP/MRPII）和底层生产控制系统（DCS/PLC等）之间的生产执行管理系统。 包括仓库管理、设备管理、计划管理、生产管理、流程管理、质量管理、追溯管理、报警管理八个标准模块功能，以及薪酬模块、能耗管理、系统集成模块等定制化模块。 以报警管理、生产管理、质量管理、报表管理为例。

(1)报警管理功能系统实时反馈设备异常状态，并通过系统推送给相关人员，使客户及时发现设备异常，提高异常处理效率，从而提高设备的利用率。

(2)生产管理：对整个注塑生产现场进行实时数据采集和信息共享，实现生产现场与常林托盘的互动。 依据。

(3)质量管理功能记录产品的首检、巡检和终检信息，为质量分析和质量改进提供可靠、有效、客观的依据。

(4) 注塑云MES报表管理打印出给定条件下的生产记录、机台检验记录、不良品明细记录、机台利用率OEE、机台生产模具统计、机台、工单生产情况等报表，供生产使用数据一目了然。

图5 中和注塑云系统

注塑云MES作为车间级的综合管理系统，已经成为企业的刚需。 企业将注塑成型云系统与自动化生产模型相结合。 通过技术创新，逐步实现生产模式的自动化、数字化、智能化，打造智能数字化工厂。 ，节省人力资源成本，开创注塑行业智能制造新模式。

5 结论

注塑机行业的发展方向是大机二板。 注塑机技术的优化创新和工艺应用的升级，为塑料托盘提供整体支持。 数字化、信息化也助力注塑托盘行业实现数字化转型，提升行业的产品质量、生产效率和管理水平。 技术过硬的智能注塑整体解决方案必将推动塑料加工业战略转型最终实现国家智能制造。

参考：

[1]张有根注射塑化系统设计与研究常林托盘，《中国工业信息百科全书》塑料工业2006年第2期（2）232-244

[2]张友根注塑机节能技术分析与研究（上），常林托盘，橡塑技术与装备，2008年第34期（3）53-60

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