挤出创新实现高效、节能生产

作者:本网编辑 文章来源:意大利路易基邦德拉机械制造公司 发布时间:2011-03-22


图1 3层 3/1800共挤出生产线

随着市场对产品性能的要求不断提高,挤出成型商越来越明白降低能耗和成本,实现高效生产的重要性。作为一家全球领先的挤出设备供应商,意大利路易基邦德拉机械制造公司(Costruzioni Meccaniche Luigi Bandera S.p.A,以下简称“邦德拉公司”)推出了多条成套挤出生产线,为他们提供了创新的挤出技术和解决方案。

3层3/1800共挤出生产线

该挤出生产线包括1台TR100AFS挤出机和2台TR65 AFS 辅助挤出机,其中,主挤出机主要用于挤出中间层。TR100AFS和TR65 AFS挤出机的长径比(L/D)均为30:1,同时配置了ABB公司的交流电机,功率分别为160kW和75kW,均属于低能耗型产品(效率等级为EFF1)。双金属料筒为Reiloy合金121型,屏障性挤出螺杆采用了Colmonoy56涂层,并配置有连续板式液压换网器。EXPH400三层侧喂料共挤出吹塑模头配置了IBC膜泡内冷却系统,模头尺寸为350mm,间隙为2.4mm。


图2 在线粗化土工片材吹塑生产线,可预留施工焊接段

风冷装置采用了由邦德拉公司和德国K-Design公司共同研制的新型Karat3.2 Com3冷却风环。该风环采用了独特设计,并配备有多组插件,能够以最佳方式调节施加在膜泡上的气流。风量调节通过高精度步进电机组控制,高度可通过遥控调节。冷却风环内配备60组内建式Vario Cool厚度控制系统,Kundig K-300厚度测量读取装置则位于回动链条上。

RA 2950 8-5稳泡架的辊组采用不发热的布质材料涂层,可保证薄膜表面具有优异的“无流痕”性能。ST 139/200旋转牵引装置和展平装置由铝制辊组和特殊木板条组成,需要时采用气动驱动装置交替插入两个装置中的任何一个,其电动木质插叠装置的长度为4.5m。

TCB 15电晕表面处理装置配备了10KVA 发生器和7点放电电极。ESR 9000TW 1800双工位卷取机配备了“安全载荷”轴加载装置,该装置类似机械手,可以从一定位置上取出料卷,也可以在等待位置定位,因此无需升降装置即可提取料卷。料卷可直接放置于地板上,并通过电离空气鼓风机驱除料卷上的静电电荷。3in(7.62cm)和6in(15.24cm)大小的膨胀轴配备了全自动卷轴直径自动识别系统,加之PLC配备的触摸屏控制柜调控,可准确地分散开槽辊组和侧部边料抽吸装置。


图3 邦德拉公司制造的最大共挤出吹塑模头,其设计和结构堪称创新

生产参数通过计算机系统进行中央式管理,操作界面位于工业工作站中,通过彩色触摸屏和软件系统,可实现系统与最终用户之间的网络互联。模拟式调制解调器采用了拥有无线技术的辅助便携式操作控制盘,可以通过互联网直接与邦德拉公司的Bandera Teleservice电子服务系统相连接。

农用吹塑膜和土工片共挤出吹塑线

对于农用吹塑薄膜的生产,市场对多层共挤出吹塑生产线的需求趋于上升趋势,而对单层农用吹塑膜生产线的需求则在世界范围内明显下降。目前,大多数用户选择3层共挤出吹塑生产线,以满足市场对农用膜的严苛需求。通常,大棚膜生产商还会在3层结构中使用一些添加剂,以赋予各层不同的性能,如物理机械特性、光热传递性能等,从而达到在薄膜的一面改善性能和使用寿命,而在另一面减少厚度以降低总厚度的目的。

随着市场对薄膜的性能和使用寿命提出了更高的要求,比如,对棚膜的稳定性和均匀性不再局限于一个季节内,有时甚至超过3年或更长的时间,这就对薄膜的生产提出了更高的要求,如要严格控制不同层的添加剂的迁移等,使得越来越多的挤出成型商趋向于选择5层共挤出吹塑线。

邦德拉公司推出的吹膜线采用3层共挤出结构,可用于加工筒仓地窖袋,以用于保存直接来自田间的青贮或作物(谷物、饲料和咖啡等)。该公司专门针对大尺寸农用膜领域推出了3层吹膜模头和5层吹膜模头,其中,3层挤出模头的直径高达2500mm,打开宽度为20m,而5层挤出模头的直径高达2000mm,打开宽度为16m。除此之外,邦德拉公司还可提供独家且实证过的配方,给用户带来了极大的经济效益。

尽管农用领域深受季候性影响,邦德拉公司提供的农用吹塑生产线因其灵活性和多功能性等特点而深受该领域客户的青睐。而由于全部生产线使用的都是相同的共挤出模头,用户无需更换挤出模头即可根据季候需求安排一年的生产计划,可同时生产农膜和高厚度的防水土工片材,因此,能够快速响应市场的需求,在很短的时间内收回投资。


图4 3层共挤出吹塑生产线可用于生产FFS(成型-充填-密封)和HDB(重质包装袋)膜

可生物降解膜

最近,邦德拉公司和欧洲技术领先的生物降解树脂制造商共同签署了一项协议,旨在开发新加工技术以及新的可生物降解农用产品(根据欧洲标准EN13432)。根据该协议,邦德拉公司已经在其研发中心安装了一条最新型的共挤出生产线,以实验新的配方,从而能够向协议公司的客户和加工商连续直接提供新的配方和技术。

3层共挤吹塑线加工FFS和HDB膜生产线

该生产线配置了新型的低剪切螺杆系列,能够保证在整个生产过程中不会出现过热现象,特别设计用于加工高比例mLLDPE茂金属线性低密度聚乙烯和LLDPE线性低密度聚乙烯。新型的EXPH 300 CO3侧部喂料共挤出模头,配备了直径为180mm的模头和双风环。与以往的膜泡内冷装置相比,新型的IBC膜泡内冷装置可以增加对膜泡的冷却能力,从而实现增加产量的目的。以生产mLLDPE茂金属线性低密度聚乙烯为例,其产量可高达340kg/h,薄膜宽度为560mm,厚度为140mm,厚度偏差仅为2.5%(2个σ)。稳泡架系统配备有缩放装置和防刮伤辊组,有助于获得最佳的膜泡定中效果,全自动卷取机的料卷直径高达1500mm,可将最终料卷卸载并施放在地板上。另外,该生产线还可配备成套的交钥匙工程,包括柔板印刷机(在线型和离线型)、印花和侧部插边装置等。

发泡PET片材生产线

目前,PET发泡片材通常采用纯净PET原料和发泡剂进行加工生产。然而,这种加工方法的生产成本高,且最终制品难以回收。基于对物理发泡(注入气体)的最新研究,邦德拉公司在其挤出系统中配备了一种特殊设计的排气装置,可有效地抽取/移出可能混在PET料(特别是PET回收料)中的污染物,从而使得在发泡片材的生产中使用PET回收片状料成为可能。这些回收料主要来自消费使用和工业生产线加工中产生的废品料。


图5 邦德拉公司在展会中展示了其新型的7层PP/PET/PS/PLA阻隔片材生产线

现在,仅添加一台适当的气体注射泵和加工助剂,邦德拉公司一条典型的硬质PET片材挤出生产线就可以加工生产发泡PET片材。以生产带有发泡衬里的A-PET发泡硬质盒为例:典型的A-PET硬片的密度约为1.33kg/cm3,呈“A-B-A” 结构(各层在总层厚度的百分比为10%-80%-10%,B层为100%消费后的废品料或者50%消费后的废品料加50%工业生产线成型加工中的骨架废品料)。而由该公司的高效排气双螺杆挤出机系列生产得到的片材,其密度仅为0.55~0.70kg/cm3,减重效果非常显著(具体实验结果见表所示)。实际上,减重量的多少在很大程度上取决于最终的应用领域。

使用发泡衬里之后,硬质盒的生产成本显著下降。用于盛装食物时,可以获得更好的保温绝缘性能,还可用于冷柜和快餐速递等。另外,由于PET是环保类材料,可重复使用,因此,使用这样的生产线进行生产时还能够有效降低能耗。

在米兰举办的2009国际橡塑展览会中,邦德拉公司展示了其新型的7层PP/PET/PS/PLA阻隔片材生产线。该生产线采用了以2C105 52D挤出机(主挤出机)和2C55 52D挤出机(共挤出机)为主要构成的双螺杆同向旋转挤出机组。其中,主挤出机主要用于加工PET,其产量可高达1200kg/h。2台TR50 20D单螺杆挤出机用于挤出粘结层,1台TR65 28D单螺杆挤出机则用于挤出EVOH层。平膜挤出模头配备了内部调幅杆装置,可实现精确的挤出生产。水平式三辊冷却抛光辊组配备了轴交叉系统,可以加工非常薄的薄膜,PP最薄可达80μm,PET最薄可达120μm。全自动翻转式卷取机的应用,使得高精度的卷取料卷成为可能。另外,该生产线还采用工业PC机,对整条生产线进行计算机监测管理。

实际上,从2000年开始,邦德拉公司已经将其独特的双螺杆挤出技术用于片材和薄膜的流延挤出,至今已经在世界范围内提供了50多套成套生产线。2008年下半年,该公司开始使用新一代“2010年”系列同向旋转双螺杆挤出机(料筒长径比L/D为52:1)研制挤出加工发泡PET片材(专利),以大幅提高产量,提升熔体的净化程度。该生产线的挤出段配备了2C85同向旋转双螺杆挤出机(直径为85cm,长径比为52D)和TR65排气式单螺杆共挤出机(直径为65cm,长径比为35D)。与传统的加工工艺过程相比,该公司的双螺杆技术无需任何结晶和除湿工艺,而且可将能耗成本降低约35%。由于在挤出机上添置了“自清洁螺杆系统”,整个颜色更换所需的时间缩短为5~10min,同时也显著缩短了生产线的运行时间,从而有效降低了材料的耗费和废品料的产生。

最近,邦德拉公司在特殊的加工条件下进行了一项“挑战性试验”,结果表明,净化后的PET物料的纯净等级范围完全在美国FDA对与食品接触的回收材料规定的极限值之内。目前,独立机构已经开始对该材料的纯净等级做更深入的证实,而且基于积极的测试结果,已代表邦德拉公司向FDA当局提交了官方申请,以期在采用邦德拉公司加工工艺生产回收PET制品,并用于与食品接触的领域时获得“无异议证书”。

接下来,邦德拉公司还将对目前的生产线进行新的试验和改进,比如:在新型发泡PET片材生产线上安装在线复合装置,以检测聚烯烃类薄膜与“A-B-A” 结构的PET发泡片材之间的粘结性能;使用不同的原材料和色母料,使得最终产品获得不同的美学效果;试验新的工作条件,以优化重量、机械性能和加工成本之间的关系比例等。

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