提高片材产量和质量的创新模头

作者:诺信塑料工程系统(上海)有限公司  尹强 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-11-04
调节传统片材挤出模头的模唇间隙后,无法对模唇定型区进行相应调节,而该区域的长度对片材性能有非常重要的影响。为了克服这种局限,SmartGap™技术被开发出来。它能控制模唇间隙和定型区,使片材生产商以前所未有的速度改变厚度,并提高片材质量。不过,这项技术的优势并不仅于此。

传统的改变片材模头膜厚的方法(如使用可活动的上模唇),在生产转换速度和多功能性方面有一定的局限性。尽管它们是重要的技术,但无法对模唇定型区进行调整。而模唇定型区的长度在决定成品片材的性能方面有着关键作用。

为了克服传统片材模头的这种局限性,Nordson开发了一项专利技术——SmartGap。它可以控制模唇间隙和定型区,使片材生产商能以前所未有的速度改变厚度。同时,所能生产的片材厚度范围也得以扩展,产品质量进一步提高。同样重要的是,该系统将生产转换所需的时间从数小时减少到了几分钟。

如今,片材市场的竞争日益激烈,数十年前的产品质量标准早已不再适用,Nordson开发的SmartGap系统,尽可能多地消除了因厚度的不断变化而产生的不确定性,可谓是本世纪初以来片材模头技术方面的一次突破。

SmartGap是Nordson开发的用于片材挤出模头的调节系统
采用了SmartGap系统的片材挤出模头

单点调节机制

SmartGap系统使用单点调节机制,可在更改模唇间隙的同时改变定型区长度,以便在片材退出模头时为其新调节的厚度提供最恰当的条件。这两个关键工艺变量的调整首次通过机械方式得到连接,以确保模头设置正确,从而实现理想的片材性能。

SmartGap系统适用于新模头。采用该系统后,在生产转换和厚度调整时,无需再更换模唇组件,将原本需要花费两个小时甚至更长时间才能完成的任务减少至几分钟,避免了长时间停机,同时还克服了由于模头改造的复杂性而引起的厚度范围的限制。SmartGap系统可以轻松地完成10.2 mm范围内的厚度调整,根据客户要求,此范围还可进一步扩展到28.6mm,从而使生产商每天都能完成多种产品的生产转换。值得一提的是,该系统还能在改变厚度时通过对齐模唇面和定型区来提高产品质量和一致性。

采用了SmartGap的模头可以通过模头末端的调节装置进行调节
SmartGap系统的调节装置

同时调整模唇定型区和模唇间隙

操作员通过使用模头末端的调节装置来调整模唇间隙,从而改变片材厚度,同时,根据目标片材厚度,改变模唇定型区长度,以适应片材厚度变化。 一般,对于较薄的片材,定型区长度较短,这有助于在较小的模唇间隙处控制背压,减小偏差;对于中等厚度的片材,定型区的长度在短到中长范围内,为有效调整模头的活动模唇提供了足够的压力,同时有助于减少挤出物的膨胀;对于较厚的片材,定型区延伸至全长,这有助于在较大的模唇间隙处增加背压,并减少挤出物的膨胀。

在SmartGap系统推向市场之前,已经有两种改变模唇间隙的方法。其中比较简单的方法是调整模头的可活动上模唇。 但它的规格变化或“行程”范围有限,需要在模头的整个宽度上进行几次调整,并且需要延长停机时间更换可移动的下模唇或固定模唇,实现定型区和模唇间隙的改变。 

另一种方法使用单点调节机制(如Nordson的FastGap™)弯曲固定模唇。这虽然扩大了行程范围,但无法改变定型区长度,因此仅是一种折衷的方法。 

将模唇弯曲过大,可能会导致定型区无法对齐,从而出现发散或会聚的流路几何形状。这会导致模唇被污染,最终产品上出现条纹等问题。因此,若对定型区宽度和模唇间隙无明确的规定,不用特别考虑采用这类技术,因为它不仅费时,还可能影响最终产品的质量。这种情况在生产较薄或较厚的片材时相对明显,而中等厚度的片材所受影响较小。

如果通过SmartGap对模唇间隙进行调节
SmartGap系统的模唇调节示意图

片材质量的提高

除了避免延长停机时间同时扩大了可用厚度范围外,SmartGap技术还具有以下优点:

1.避免了片材过度收缩。 由于现在可以方便地设置较小的模唇间隙,因此加工人员无需花费很多精力就能达到目标规格。最终产品的收缩问题也随之减少。

2.更严格的公差和更平整的片材。现在,对于较小和较大的唇间隙,可以使用活动模唇来微调定型区长度,使之与唇间隙实现更好的配合。此外,合适的定型区与模唇间隙比还可防止挤出物过度膨胀,从而预防可见的波纹缺陷。改进的唇部几何形状还可以产生更充分的流动,从而实现更均匀的分布和更少的翘曲。

3.外观更好。减少挤出物膨胀有助于避免出现条纹,并降低唇面被污染的风险。另外,通过使用厚度控制系统,增加模唇间隙,还可以避免因模唇间隙过小而产生的缺陷,如“鲨鱼皮纹”。

4.改善了外部幅宽调节性能。SmartGap系统的模唇组件是可滑动的,能与定型区和唇面保持齐平,这使外部幅宽调节密封性更好,所需维护更少。

SmartGap的投资回报

Nordson还开发了一种数字工具,用于比较带有可拆卸下模唇的标准片材模头的成本输入和采用SmartGap机制的成本。 该工具称为SmartGap投资回报分析,它使片材生产商能计算出切换到SmartGap技术的投资回报时间。有需要的用户可从www.nordson.com/en/divisions/polymer-processing-systems/support/calculators在线访问。

SmartGap投资回报分析需要输入两种类型的信息:

1.带有可拆卸下模唇的标准片材模头和采用SmartGap系统的片材模头的一次性投资成本。

2.工艺数据,包括:模头长度、产量、模头间隙和模唇变化次数,以及工作天数、原材料成本、近似产品销售价格和每小时生产线的负担成本。

该工具使用这些输入数据来计算两个系统的每日输出值,包括停机时间、生产损失的产量、停机成本、产品毛利润的损失和总停机成本。然后,比较标准片材模头更换模唇、更改模唇间隙所需的时间,以及此类操作在SmartGap系统中所需的时间。最后,估算出要在SmartGap系统中获得完整投资回报所需的时间。通常,只需数月即可收回投资。

实际案例

配备SmartGap技术的模头能大幅提高对间隙、平整度有高要求的片材产品的成品率。一家生产板材的企业采用了配备SmartGap系统的模头,其报告显示,通过显著缩短因生产转换和量规调整而导致的停机时间,该公司每月可以增加一天的生产量。由于这家企业的板材通过多个分销渠道进行销售,并且产品在各种不同的条件下进行加工,因此,保持非常高的产品质量和一致性是其成功的关键。新模头使他们能够以最少的人工干预来保持这些标准。

该公司在报告中表示,使用常规模头,要对厚度进行较大调整,就需要关闭生产线并更换模唇部件,从关闭到启动,这一过程最多可能需要8h。SmartGap系统消除了几乎所有的停机时间。 此外,当需要增加模唇间隙时,操作员可在生产线保持运行的情况下进行即时调整。 在模唇间隙读数仪的指导下,一个操作人员用扳手转动螺栓即可。过去需要1h才能完成的工作现在只需3~4min。

SmartGap投资回报分析是一种在线计算工具
SmartGap投资回报分析

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