大型軍用包裝箱滾塑成型技術(shù)研究

國朝聘，江財明，王騰霄，朱國才(.湖北航天長征裝備有限公司，湖北 孝感 43000；.溫嶺市旭日滾塑科技有限公司，浙江 溫嶺 375)

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大型軍用包裝箱滾塑成型技術(shù)研究

國朝聘1，江財明2，王騰霄2，朱國才2
(1.湖北航天長征裝備有限公司，湖北 孝感 432000；2.溫嶺市旭日滾塑科技有限公司，浙江 溫嶺 317511)

摘要：分析了現(xiàn)有軍用包裝箱的成型技術(shù)，利用烘箱式搖擺滾塑設(shè)備、無線模內(nèi)測溫裝置及二次加料裝置，通過對PE發(fā)泡技術(shù)和滾塑成型工藝參數(shù)的研究，實現(xiàn)了大型軍用包裝箱內(nèi)層（PE發(fā)泡），外層（LLDPE）一次滾塑成型，滿足了其密封性，靜、動態(tài)承載能力的要求。

關(guān)鍵詞：滾塑；大型軍用包裝箱；發(fā)泡技術(shù)；無線模內(nèi)測溫

傳統(tǒng)的軍用包裝箱一般采用實木箱、人造板箱、金屬箱等，以上類型的軍用包裝箱都存在密封性能差，不能長期反復(fù)使用，重量重，運輸經(jīng)濟性差，環(huán)境適應(yīng)性差，抗沖擊強度低等缺陷[1]。

滾塑作為塑料制品成型的一種獨特工藝，它可以成型大型、超大型、多色、多層壁的滾塑制品[2]。由于滾塑成型屬于無壓成型，生產(chǎn)的制品沒有內(nèi)應(yīng)力，所以具有較高的強度和耐沖擊性能。滾塑包裝箱相對于傳統(tǒng)的金屬箱，實木箱重量大大減少，可以實現(xiàn)戰(zhàn)斗武器的快速集結(jié)和方便運輸。本文所提的大型軍用包裝箱是受湖北航天長征裝備有限公司委托開發(fā)的。

1　大型軍用包裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文所述的大型軍用包裝箱主要用于軍用武器的包裝，包裝箱尺寸大小為5 400 mm×750 mm×737 mm，核心技術(shù)要求為產(chǎn)品要氣密性好，可進行充氣和放氣；包裝箱要求可以滿載兩層堆碼。首先根據(jù)滾塑工藝對產(chǎn)品進行設(shè)計，包裝箱的底座和蓋子都采用雙層結(jié)構(gòu)，中間采用PE發(fā)泡成型[3]，外層材料選用LLDPE8446，內(nèi)層材料選用PE發(fā)泡料。通過Ansys軟件對產(chǎn)品進行有限元分析，并對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，優(yōu)化后的包裝箱底座和蓋子分別如圖1和圖2所示。

圖1　包裝箱蓋子

圖2　包裝箱底座

2　滾塑設(shè)備、無線模內(nèi)測溫裝置

常用的滾塑設(shè)備包括塔轉(zhuǎn)式滾塑機、穿梭式滾塑機和搖擺式滾塑機。由于本文所提的大型軍用包裝箱屬于長條型制品且長度尺寸超過了5 m，適合選用搖擺式滾塑機。結(jié)合本產(chǎn)品的技術(shù)要求和使用環(huán)境，溫嶺市旭日滾塑有限公司專門研發(fā)了烘箱式搖擺滾塑機用于該制品的生產(chǎn)加工，如圖3所示。

模內(nèi)溫度是滾塑成型過程中最關(guān)鍵的工藝參數(shù)之一，尤其是PE滾塑發(fā)泡成型，其成型過程對溫度要求更加嚴(yán)苛[4]。在設(shè)備調(diào)試過程中，對包裝箱模具內(nèi)部左端、中間和右端分別布置了測溫點，采用了無線模內(nèi)測溫裝置（如圖4），測溫裝置的發(fā)射機將模具內(nèi)部溫度通過無線方式傳送至測溫裝置的接收器，并在溫度控制觸摸屏上顯示，初次測試結(jié)果如圖5所示。

圖3　烘箱式搖擺滾塑機

圖4　無線模內(nèi)測溫裝置

圖5　初次測試結(jié)果

通過圖5可以發(fā)現(xiàn)，模具內(nèi)部中間溫度比兩端溫度低50℃左右，經(jīng)過對設(shè)備烘道結(jié)構(gòu)的改進，經(jīng)過多次調(diào)試，模具內(nèi)部左端、中間和右端溫差得到了顯著控制，一般都在10℃以內(nèi)。

3　PE發(fā)泡技術(shù)

PE發(fā)泡技術(shù)對于國內(nèi)滾塑行業(yè)，目前是一項新的技術(shù)，如何實現(xiàn)PE發(fā)泡制品的高效生產(chǎn)只能靠生產(chǎn)廠家自己摸索。PE發(fā)泡可以分為一次性投料和二次投料。本文所述的包裝箱首先采用了PE一次性投料進行發(fā)泡，但是由于一次性投料PE發(fā)泡工藝對原材料的熔融溫度、發(fā)泡溫度、熔體強度都具有非常嚴(yán)格的要求，在成型過程中容易出現(xiàn)發(fā)泡料會跑到產(chǎn)品的外表面或局部形成較大的氣泡等缺陷，如圖6所示。

圖6　一次性PE發(fā)泡常見的缺陷

為避免如圖6所示的缺陷，將PE發(fā)泡改為二次投料。針對包裝箱模具設(shè)計了PE發(fā)泡二次加料裝置[6]，如圖7所示。

圖7　PE發(fā)泡二次投料裝置

調(diào)整后的PE發(fā)泡生產(chǎn)工藝如下：

（1）根據(jù)產(chǎn)品的發(fā)泡體積計算出PE發(fā)泡料的重量，將PE發(fā)泡料裝入二次投料裝置和包裝箱外層滾塑料裝入模具；

（2）對模具進行加熱，當(dāng)模內(nèi)溫度達到135～140℃時，打開PE發(fā)泡二次投料裝置閥門[4]，PE發(fā)泡料隨著模具的轉(zhuǎn)動進入模具內(nèi)部；

（3）對模具進行繼續(xù)加熱，當(dāng)模具內(nèi)部溫度達到180～185℃（該溫度根據(jù)發(fā)泡原料的特性進行確定）時，對模具停止加熱；

（4）模具保溫10～15 min，讓模具內(nèi)部的PE發(fā)泡料得到充分發(fā)泡；

（5）模具進行冷卻，當(dāng)模內(nèi)溫度達到60℃時，打開模具取出制品。

經(jīng)過工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，最好實現(xiàn)了目前國內(nèi)最大的滾塑軍用包裝箱的生產(chǎn)，產(chǎn)品如圖8所示。

圖8　軍用包裝箱產(chǎn)品

4　結(jié)論

通過對軍用包裝箱設(shè)備的合理選型和設(shè)計，結(jié)合無線模內(nèi)測溫裝置，PE發(fā)泡二次投料裝置，對包裝箱成型工藝的優(yōu)化，通過準(zhǔn)確控制模內(nèi)溫度的變化情況，最后實現(xiàn)了目前國內(nèi)最大的滾塑軍用包裝箱的生產(chǎn)，通過氣密性測試，該包裝箱已達到最初的設(shè)計要求，目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。

參考文獻：

[1] 匡小平，于戰(zhàn)果，廖榮民.旋轉(zhuǎn)模塑技術(shù)在箱式后勤裝備研制上的應(yīng)用[J].包裝工程，2011,(23):54～59.

[2] 陳昌杰.淺析滾塑工藝[J].上海塑料，2010,(2):45～47.

[3] P o p-I l i v e R,P a r k C B.M e l t c o m p o u n d i n g b a s e d rotational foam molding technology for manufacture of polypropylene [J].Journal of Reinforced Plastics and Composites,2002,21(2):101～120.

[4] Jeffrey J. Strebel. Rotational molding Process for producing foamed articles [P]. U.S. Patent 6 083 434(2000).

[5] Liu S J, Tsai C H. An experimental study of foamed polyethylene in rotational molding[J]. Polymer Engineering and Science, 1999,39(9):1 776～1 786.

[6] David J. Laws. M. Taw Lindsey. Drop box with thermal isolation [P].U.S. Patent 11/129.667(2007).

Rotational molding techniques of large military crates

(1. Hubei Aerospace Chanzheng Equipment Co., Ltd., Xiaogan 432000, Hubei, China; 2. Wenling Rising Sun Rotomolding Technology Co.,Ltd., Wenling 317511, Zhejiang, China)

(R-03)

Rotational molding techniques of large military crates

Guo Chaopin1, Jiang Caiming2, Wang Tengxiao2, Zhu Guocai2

Key words:rotational molding; large military crate; foaming technology; wireless mold temperature measurement

Abstract:This paper analyzes the existing molding technology for military crates, implements inner layer (PE foam) and outer layer (LLDPE) one-time rotational molding of large military crates through the study of PE foam technology and rotational molding process parameters by using oven-type swing rotational molding equipment, wireless mold temperature measuring device and secondary feeding device. The product can meet the requirements of sealing, static and dynamic carrying capacity.

中圖分類號：TQ323.5

文章編號：1009-797X(2016)12-0071-03

文獻標(biāo)識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.029

作者簡介：國朝聘（1964-），高級工程師，本科，主要從事軍品包裝研究工作，獲得4項專利。

收稿日期：2016-05-09