高效率的挤出和混配技术

作者:文/本刊记者 James J. Callari 文章来源:PT《现代塑料》2013年6月刊 发布时间:2013-07-30

在过去的一年中,能源效率、灵活性与生产率可谓是整个挤出工艺领域的重要主题。为此,本文特别介绍了一些可以为挤塑加工商们带来更多利润的新技术。

随着塑料加工行业的飞速发展,挤出、混配工艺领域的新技术和新设备层出不穷。例如,Gloucester Engineering公司推出的新型挤出机加热包、美国Kuhne公司推出的E3高效节能挤出机、R&B Machinery公司推出的新型冲击进料螺杆以及Buss公司推出的MX 30四螺槽实验室捏合机等都是令人瞩目的产品。针对这些挤出、混配方面的新设备与新技术,本文将会按照以下几个应用领域进行分类介绍。

平膜与片材

针对片材的挤出生产,Processing Technologies International公司(以下简称“PTi”)推出了一款独特的“无干燥器”双螺杆片材挤出系统和一台新型三位置转位式收卷机。在新产品推出的同时,PTi宣布将在伊利诺伊州Aurora总部建立一个进料螺杆测试和开发中心,作为工厂(总投资金额为300万美元)扩建的一部分。

Gneuss公司的MRS 130多旋转系统挤出机无需预干燥

Gneuss公司经潜心研发推出了一款带有PET不干燥系统的MRS 130多旋转系统挤出机。在该产品推出不久后,Gneuss公司即宣布已经售出了两台这样的设备,一台卖给了一家美国加工商,另一台卖给了一家南美洲的片材制造商。如今,这两条生产线已用于PET片材的热成型生产中,生产速率为997.92kg/h。MRS 130多旋转系统挤出机包含8根卫星单螺杆,使用环齿轮和小齿轮传动驱动,机筒有30%处于开放状态,可为熔体提供理想的真空状态,无需预干燥。

巴顿菲尔辛辛那提推出了一款称之为Multi-Touch的独特叠辊。在过去的加工过程中,片材仅从两个抛光辊隙中通过,而使用该产品后片材会从叠辊中通过,在此过程中,片材首先会通过两个直径较大的辊筒以确保具备较低偏转,接下来片材通过的辊筒直径较小,带有更快的冷却面变化,从而可生产出均匀、无应力的片材。值得一提的是,在Multi-Touch叠辊中,辊筒之间具有合适的辊隙压力,即便在较高的线速度下也能够确保不会有空气夹入片材。

Cloeren公司的Moebius集料管在中心线处有较大的初始泪珠形横截面,它沿着集料管端部的宽度逐渐过渡至一个较小的横截面,在此过程中可通过改变集料管的过渡角来保持横截面长度不变,如此一来可使集料管能有一条平行于模唇的背线,并尽可能地降低翻盖偏转

Welex公司在过程控制方面取得了新进展,推出了一款“超级哨兵(Super Sentinel)”智能过程控制系统,据报道该控制系统可提供极高的灵活性和生产线控制精度。

Cloeren公司正在为其新型的Moebius模具集料管设计申请专利。据称,该设计巧妙地解决了滞留时间和压降之间存在的矛盾规则,同时优化了整个模具宽度范围内的熔体流动分布。在一般的模具中,滞留时间绝大部分集中在模具集料管内,尤其是在朝向集料管的端部。而过度的滞留时间可能导致聚合物的分解和降解。通常,对于温度敏感的聚合物,模具设计人员会通过减少从模头中心到模具端部的集料管横截面来缩短滞留时间,在此方面Moebius模具集料管设计发挥了重大作用。

Moebius设计提供了一个减小集料管横截面的独特方法,其关键在于采用了一个不同的纵横比:位于中心线处的泪珠形横截面初始面积较大,但此横截面会沿着集料管的背线逐渐过渡到一个较小的横截面,在此情况下可通过改变集料管的过渡角来保持横截面的长度不变。此方法可为集料管制造出一条平行于模唇的背线,尽可能地减少或消除不同的翻盖偏转。

另外,Moebius设计使用的是一个变化的过渡角,而在模头端部该过渡角会变得较浅,有助于提高流线型轨迹。总之,Moebius设计不仅缩短了熔体的滞留时间,还提高了集料管端部区域的流线型,该功能特别有益于“溢料”聚合物通过模头集料管端部区域。Moebius集料管搭配Cloeren公司的两阶段前定型模口区,能够为配置不同形状的集料管提供极大的灵活性。

B&P公司创新的三螺旋三捏合机把单螺杆捏合机最好的功能与同向旋转、啮合双螺杆配混机相结合。注意图中三角形机筒,据称它提供了改进的温度控制,便于维修

型材与管材

Novatec公司包含下游槽、引出机和切割机的新型Bessemer生产线一经问世就引来了人们的纷纷关注,该生产线主要用于管道、型材和管材的生产。据介绍,Novatec公司是基于客户意见而设计了该产品。

Conair公司推出了一款用于医疗管材生产的下游挤出生产线。该生产线包括了MedVac真空定径/冷却槽和MedLine引出机。此外,Conair公司还推出了具有微观尺度的行星切割机,它能以高达30.48m/min的线速度进行加工,自动、精确地切割刚性和半刚性医用管材。值得一提的是,即便管材外径尺寸小至2.03mm,使用Conair公司的行星切割机同样可获得理想的切割精度。

Milacron公司推出了一台平行双螺杆挤出机(75mm),该产品使其原有TP系列挤出机得到了完善。这款平行双螺杆挤出机提供了一系列的转矩和挤出量,具有可选变速箱油质量监控功能,采用了空气/油冷却机筒以及带有钨制螺杆和机筒的高磨损包装。

混配与再生

在混配领域,B&P Process Equipment & Systems公司(以下简称“B&P公司”)推出了一款三螺旋三捏合机。该设备每转一圈带有3个行程,把单螺杆捏合机的优势与同向旋转、啮合双螺杆配混挤出机的性能进行了完美的融合,能提供经过优化的温度控制,且易于维护。

Buss公司推出了一台独特的MX 30四螺槽实验室捏合机,其生产速度达24.95kg/h,适合于批量加工对热和剪切敏感的材料以及用于电缆护套的高填充复合物。

此外,Steer美洲公司推出的完全自擦拭混合元件也非常适合于加工对剪切和热敏感的材料,特别是生物聚合物。据了解,这种设计被称为“动态搅拌”,到目前为止该完全自擦拭混合元件只向Steer公司的Omega系列双螺杆挤出机供货。

eFactor3公司推出了一款把回收和双螺杆混配结合在一个单一过程中的一步(Onestep)挤出系统。此系统主要由一台圆锥形双螺杆挤出机串联一台单螺杆挤出机组成,配有超大的进料开口,允许喂入低体积密度的材料(如膜片料),且无需对其进行预压缩。该一步挤出系统还可同时对添加剂进行计量,不需要侧喂料机。另外,该系统具有高效节能的优势,在配混60%PP膜片料和40%粉状添加剂过程中,每千克物料仅消耗0.24度电。

Kolcor公司的H120液压换网器

Leistritz公司推出了一台ZSE-40 Maxx双螺杆挤出机。该产品配备了一种采用全新设计的转动式护栅线材模头组件,其滤网承载板可移除,为清洁工作带来了极大的便利。另外,一种可替换的多线材模头板也被集成到了该挤出机中。

克劳斯玛菲贝尔斯托夫推出了一条配混生产线,该生产线采用了ZE 60 A UTX双螺杆挤出机,配备了EasyClean模块。此生产线包括了若干改进的功能,可有效减少40%的清洁时间。

此外,Gala工业公司在造粒领域也推出了新产品——Edge型紧凑式水下造粒机与EAC电子可调式造粒机。Edge型紧凑式水下造粒机可以为各种各样的热塑性塑料(包括高填充的聚合物)造粒,加工速度高达997.92kg/h。该设备采用了独特的过滤水系统,此系统专为快速清洗而设计,可以很容易地进入水槽和干燥机中进行快速冲洗和颜色更换。EAC电子可调式造粒机的生产速度高达14978kg/h。该设备可提供刀片调整、定位和监控的全自动化控制(监控和调整过程被编程到PLC控制系统中),尽可能地延长了模具的使用寿命。另外,刀片位置测量系统在需要更换刀片时还可提供刀片的位置指示并向操作员报警。

在回收/循环再造领域,ADG Solutions公司推出了一台用于Davis-Standard供料挤出机射料杆的新型PLC控制器,该控制器提高了再加工低体积密度废料的生产效率,如薄膜、纤维和热成型片材等。

换网器

在NPE 2012展会上,Kolcor技术公司推出了一款H120液压换网器,并将该产品出售给了加州的一家配混商。据称,H120液压换网器在换网过程中能够过滤大部分的聚合物,把中断所造成的影响降至最低。此外,严格按照OEM标准,H120液压换网器采用了螺栓贯穿连接,使它能够被稳固地连接到挤出机上,节省设备的占地面积。

西门子公司的TCP3000软件包能通过一个单独的PLC帮助挤出加工商实现对所有温度区域和操作员界面的总控制

Parkinson技术公司也推出了一款新型KCH换网器。该产品主要用于过滤低黏度和弹性体材料,可连接到Key Filters生产线(包括KCN非驱动连续带熔体过滤器和液压连续带熔体过滤器的KC生产线)上进行使用。这款新型KCH换网器采用了PLC来监控挤塑压力,能对系统变化迅速作出反应,移动滤料网,同时保持压力恒定。

Kreyenborg公司的新型反冲换网器(型号K-SWE-4K-75-V/RS)采用了一种被称为“75%的技术”。在该技术中,5个滤料网中只有1个会在反冲或换网过程中被拿走,其余仍进行正常工作,其结果就是可以在反冲或换网中保持较高的恒定熔体压力。此外,该装置还具有高效的反冲性能和更长的滤网寿命。

High-Technology公司最新一代的连续换网器采用了一种新的加热和冷却配置,与过去的同类产品相比,该新型连续换网器的速度提升了2倍。此外,针对不同的工艺条件,此新型设计具有更大的灵活性与响应能力。有了这些改进,该换网器可以对机头的压力进行连续监控并自动调节滤料网的升级。

测量与软件

在测量方面,NDC公司推出了3款产品——改进的MiniTrak O形框架扫描仪、新型TFG710ER(扩展范围)薄膜厚度计与一种独特的红外光新技术。

其中,改进的MiniTrak O形框架扫描仪设计紧凑、占地面积小,测量幅宽可达4.32m。为了进一步提高仪器测量精度和系统性能,该扫描仪经过重新设计,并采用了X-Y-Z水头进行校准。

TFG710ER薄膜厚度计在TFG710传感器(最初设计用来测量双轴取向薄膜)的基础上进行了重新设计,是用于测量厚度范围较宽的聚烯烃薄膜的专业设备。据报道,这种独特的非核传感器可提供一个单一的厚度解决方案,在不缩小测量范围的情况下,提供高精度和卓越的整体性能。

NDC公司独特的红外光新技术主要用来测量透明膜、填充膜、空隙膜和珠光膜的厚度。到目前为止,由于密度的变化、尤其是拉伸薄膜过程中会产生空隙这一问题的存在,在线测量空隙膜和微多孔膜的厚度一直比较困难。而NDC公司采用了红外光新技术的FG710S光学传感器综合了专利光学设计、离散近红外光谱波长的选择和传感器软件等多方面的先进技术,使上述问题得到了妥善解决。

西门子公司推出了一款新型TCP3000软件包。采用该软件包并通过单一的PLC,挤出机可以实现对所有温度区域和操作员界面的总控制。该软件包是一个可扩展、预设计的解决方案,具有快速PID自动整节、过程中调节和分散的I/O等功能。

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