高速一出二双层聚烯烃管材生产线

作者:浙江双林塑料机械有限公司 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2014-05-08
浙江双林塑料机械有限公司推出的高速一出二双层管材生产线通过同步控制技术控制挤出量,并与传动双履带牵引机和飞刀切割机的运动相互匹配,能精确控制挤出机与挤出模具的温度,实现聚烯烃管材的“一出二”挤出成型。

概述

随着管材市场的竞争日益剧烈,管材的质量和生产效率的重要性日益凸显,加工商对于高性能挤出生产线的需求也更为迫切。比如,在建筑领域,使用较多的是冷/热水塑料管。由于这种管材的口径很小,在生产这种管材时,加工商想要实现最佳的经济效益,必须在保证管材质量的稳定性的基础上,显著提高挤出速度和效率。

对于高效挤出生产技术,现在出现了一种双管生产线,其生产速度是普通管线的1倍以上,而且减少了挤出设备的使用数量,使得生产工艺更易于控制。对于管材生产商,尤其是规模较大的企业而言,这同时也意味着能有效提升厂房的利用率,降低劳动力和库存成本,缩短交货周期。

浙江双林塑料机械有限公司(以下简称“双林”)推出的高速一出二双层管材生产线是一出二管材挤出生产线的升级产品。相比传统的生产线,新生产线能够在保证管材质量的同时,显著提升挤出速度。通过同步控制技术控制挤出量,并与传动双履带牵引机和飞刀切割机的运动相互匹配,该生产线能精确控制挤出机与挤出模具的温度,实现聚烯烃管材的“一出二”挤出成型。

产品的主要用途

聚烯烃一出二管材生产线主要应用于城镇公寓、乡村给水与地暖管道的生产,适合挤出PP-R、PPB、PPH、PE和PE-RT等材料(具体的产品技术指标见表格)。

高速一出二双层管材生产线的特点

相比传统的挤出生产线,双林的新生产线拥有众多的性能优势:

1.采用两台高效节能的无齿轮精密单螺杆挤出机,挤出机具有外形美观、安装拆卸方便和维护成本低等优点,特别是在节能、噪声、连接和维护方面优势明显。

2. 采用背包式设计,能够有效节省占地面积和空间。

3. 双混炼分离型螺杆的使用,使得熔融物料在进入模头前已经实现100%的塑化,从而确保挤出过程中无滞料现象。

4. 采用高效双层双管挤出螺旋模具,可根据生产需要和用途生产单层管和双层管。

5.可根据不同物料配备专用定径装置,有助于不同物料管材的高速挤出。

6. 完全独立可调整的真空定径箱恒压控制系统,可确保真空定径的平稳高效,同时大幅降低能耗和噪声。

7. 双管牵引机采用牵引带独立传动技术,可实现闭环同步控制,确保上下牵引带同步一致。可根据生产需要,对双管牵引进行独立调速。采用伺服电动机传动进行高速飞切切割,可根据需要设定切割长度,而且配置了开启式切割夹具,可满足不同规格管材的高速切割需要。

8.为解决一出二生产线的喷码技术难题,减少用户对喷码设备的投入和耗材支出,双林专门开发了用于一出二生产线的喷码移动装置,该装置采用同步电动机传动,通过滚珠丝杆移动,使得喷头的定位更准确,移动更平稳。

9. 双管在线自动贴标套盖机采用移动式弹夹机构,装盖换夹方便快捷,而且管架和套盖贴标采用整体设计,具有使用方便、体积小、易安装、外形美观和稳定可靠等优点,可显著提升管材生产的自动化程度,提高生产效率,降低人工和生产成本。

10. 相比单管生产线,新生产线可将能耗降低30%,而且占地面积更节省,规模效益更高,操作人员只需经过短期培训即可上岗操作。

11. 可根据生产需要更换口模和芯模,同时生产两根不同口径或不同压力等级的管材。

高速一出二双层管材生产线的核心技术

1.无齿轮挤出机

聚烯烃一出二管材生产线要求挤出机的挤出量要达到240~350kg/h。为了提高挤出机的挤出量,该生产线采用自主研发的无齿轮挤出技术,它采用专用的伺服电动机及红外加热装置,通过闭环控制技术可将能耗降低30%以上,具有精度、效率和扭矩高,剪切、能耗和噪音低,以及免维护等优点。

生产线配置的无齿轮挤出机

2.高效的挤出螺杆和专用模具

生产线的专用螺杆采用全螺线结构,螺槽底部采用不同直径且底径呈均匀递增的截面结构,而且在压缩段配置了不等距的双螺槽熔融屏障结构,可实现均匀塑化和高速、高效挤出。由于采用了多支点分流架模具设计和小于30°的压缩角结构,可有效降低物料的剪切速率,消除熔体破裂等现象。

在确保高速挤出量的条件下,双林设计开发了一种适合聚烯烃高速挤出的高效挤出螺杆,它能够在不需加大螺杆的落槽即可增加产量,而且显著降低了螺杆端部的阻力,可将螺杆转速提高到160r/min,有助于将融化塑料及时转移到第二条螺纹中,其转入量接近螺纹容积。合理的固体及熔体空间,不仅可确保流动的顺畅,而且塑料不会因为在局部堵塞而发生分解。

双管双层挤出组合模具由后模体、带有分流锥的支架板、过渡模芯、模体、模芯、口模、压板和带有气孔的紧固螺栓等部件组成。当料流由挤出机进入后模体后,料流将会被压缩并通过分流锥进行重新分配,随后被稳定送入缓冲流道。料流平稳后进入存料区,最后在压力的作用下实现高速挤出成型。据介绍,该模具采用螺旋式结构,使得物料分散更均匀,而且剪切热更低。其流道表面经特殊工艺处理,更加适应高速挤出。独特的模体内循环风冷却装置和温度感应装置,确保高速挤出时模具内的物料温度平衡。口模和芯模拆卸方便,调节简单。

双林独特的高效挤出螺杆设计(上)双管双层挤出组合模具(下)

3.高速真空定径装置和冷却箱

定径装置一般采用铜套或不锈钢套加水环组合的定径方式。不同于这些传统的定径方式,该生产线采用了新型碟片+铜套+水帘组合的定径装置,它通过双真空两室定径方式,确保了高速定型下的真空效果。该单元还设置了真空声光报警装置,可避免真空突然发生变化而产生废管的现象,提高了制品的成品率。

新生产线的定径装置采用新型碟片+铜套+水帘的组合定径方式(上)长度为9m的双管真空箱(下)

据介绍,新型组合式定径装置具有热交换量大、冷却速度快和定型稳定的特点,非常适合高速挤出下的管道定径。

长度为9m的双管真空箱采用专有技术设计,能独立分开操作,从而使管材生产更快速方便。可调节水环式定径装置通过配有流量计来控制出水量,以确保在冷却过程中管材温度的均匀变化。真空箱冷却水采用强力喷淋冷却方式,使得管材表面的冷却更均匀,确保管材的直径与圆度的稳定性。通过真空恒压控制技术,确保真空定径过程平稳有效,同时有助于大幅降低能耗和噪声。该单元还配置有过滤器系统,可及时清理管路堵塞。为了确保管材高速生产时的冷却效果,真空冷却箱内采用6点喷淋设计,而且喷淋管属于快速拆卸装置,清洗方便。

4.双管皮带式牵引机

同步传动双履带牵引机的牵引驱动采用直流调速技术,上下牵引通过硬齿面减速机直接驱动,可确保线速度的稳定以及管材壁厚的一致性,控制精度高达1/10000。牵引带使用的是平胶带,胶带表面采用独特的凹槽设计,而且两股皮带具有独立性,可实现同时调节或各自调节,以适应不同规格的管材的同步生产。特有的敞开式夹紧设计,方便管材穿取。由于配有滚筒式多气缸夹紧装置,加之闭环控制技术,可根据生产需要自动调整夹紧力矩。在牵引过程中,该设备牵引力大,运行平稳,且同步性能好,传动噪音低。

5.双管飞刀切割机

生产线配置的高速飞刀切割机由双林自主研发,主要用于63口径以下的全塑管材的在线高速切割,也可用作单独切割。该设备采用伺服电动机传动,可确保切割的高精度。PLC控制技术允许任意设定切割长度,还可根据速度反馈技术自动切割管材长度。所切割的管材的端面平滑光泽,无变色、椭圆等瑕疵。

高速飞刀切割机

在切割过程中,该设备相比传统切割机其切割效率更高、切割长度更精确、故障率更低,而且使用方便、安全可靠。

6.生产线控制技术

在双管高速挤出的条件下,设备的稳定运转是确保高品质管材生产的前提。因此,要求聚烯烃一出二生产线的传动系统部件(如电动机、轴承和减速箱等)能够在高速运转时保持平稳并有较长的寿命,控制系统也必须具有高精度,且抗干扰能力强。

双林新生产线的控制系统采用西门子“PLC+HMI”技术,人机交互方便。在温控方面,该系统采用自适应PID控制算法,克服了传统PID控制参数调整困难、抗干扰性能差和鲁棒性不好的缺陷,能根据加热环境的不同特性自动调整PID参数。无论挤出条件如何变化,均能及时根据设定温度迅速做出调整。

为方便客户操作,提高产品良品率,该设备设置有同步控制功能,能在程序内部针对挤出量与转速的非线性函数关系,自动采集大量数据拟合挤出产量的函数曲线,并在生产中自动匹配挤出与线速度,从而保证产品的稳定生产。

另外,为了防止设置或操作出现错误,所有的参数均有上下限保护,可以自动计算动态参数并给予提示,避免了因错误操作给设备或产品带来的隐患。当设备需要维护保养时,系统会自动提示保养时间和内容。据介绍,控制系统的设计本着故障导向原则,具备完善的报警信息,可实时监测各元器件的状态,当监测到故障状态时,依据故障等级自动提示(报警或自动停机),确保产品、设备及人身安全。

系统的HMI能自动采集和记录关键数据,并可提供实时和历史趋势图,便于产品追溯和数据分析,有利于改善产品品质。

新生产线的优越性

1.生产速度快

相比传统的生产线,双林的高速一出二双层管材生产线可将生产速度提升至1倍以上。以管道直径为20mm的管材为例,该生产线的生产速度高达20×2m/min,而国内普通生产线的生产速度一般为10~12m/min。

2.节约空间、规模效益高

该双管生产线的总长度约为38m,与普通高速生产线的60m相比可节约近1/3的使用面积。这对于加工厂商,尤其是车间面积有限的生产商而言,生产线节约的使用空间非常可观。

3.维护成本低

虽然双管生产线对操作人员的能力要求较高,由于工作强度不大,通常经过一定的培训即可上岗操作。相当于1名主机操作人员可同时操作2台机器,可帮助生产商省去1倍的劳动力,有效降低了劳动力成本。

另外,生产线采用的是无齿轮挤出技术,无需对齿轮箱和电动机进行定期维护,省去了由于维修而造成的停机。

4.能耗低、噪音小

在同等的产量条件下,与采用三相交流或直流电动机的传统挤出生产线相比,双林新生产线采用专用的伺服电动机和红外加热装置实现了闭环控制技术,可将能耗降低30%以上,并将噪声减少约15%。

5.管材制品尺寸精度好,成品率高

新生产线的长度切割精度≤0.4‰,平均外径精度≤0.5mm,管壁厚度精度≤0.4mm。相比国内普通生产线93%的成品率,该生产线的成品率高达99%以上。

产品的技术指标

结论

对于塑料管材生产行业而言,该生产线能够显著提高聚烯烃管材的生产效率,并在保证高品质管材质量的同时,有效降低能耗和生产成本,是一种理想的管材高速挤出解决方案,有助于促进和带动塑机成套设备制造行业和塑料管材制造行业的产业结构调整和技术进步,具有显著的社会效益。

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