称重式混料机如何实现更精确的混合

作者:本刊编译(原文来自Plastics Technology) 文章来源:PT塑料网 发布时间:2020-07-29
智能且自适应的控制技术加上精心设计的精密硬件,先进的称重式混料机可以提供以前无法实现的精度,这为注塑或挤出产品带来了更好的一致性,同时有助于减少着色剂与添加剂的浪费。

如果你认为所有的混料机都差不多,那么是时候改变自己的观点了。对于任何一个注塑、挤出或配混工艺而言,共混物的准确性和一致性都十分关键,它对工艺的稳定性以及部件质量的可重复性有重要影响,其所带来的主要好处是更高的成品质量,以及更好的成本优势。有时,为了以防万一,塑料制品加工商会加入过量的着色剂或其他昂贵的添加剂,这会带来混合方面的变化,而注塑或挤出工艺中的这类变化会导致废料过多、部件质量/成分不一致或是加工速度降低,所有这些都是对资金的浪费。

不过,现在已有技术能够消除混合过程中的不确定性,将物料的计量精确到单个颗粒,如知名辅助设备制造商科乃而集团(以下简称科乃而)的TrueBlend称重式批次混料机。该设备系列将精确的机电设计与自适应的智能混合(Smart Blend,SB)控制系统结合在一起,能确保每个组分的混合精度达0.5%,即使物料的体积密度发生了变化。

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科乃而的TrueBlend混料机

TrueBlend混料机的工作原理

对于以称重的方式来控制物料用量的称重式混料机来说,载荷传感器的精度非常重要,但它也只不过是混合系统的一部分。TrueBlend混料机的真正独特之处在于设计方面——该设备系列是按照顺序计量的方式对物料进行称重的。例如,要混合3种材料,包括第一种主树脂、第二种树脂和一种添加剂,一次添加一种材料,最小的组分在前,最大的组分在后。在这种情况下,添加剂作为最小的组分,首先被送入称重仓,然后是第二种树脂,最后是主树脂。完成后,气压缸将这个批次的材料放入混合室。

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TrueBlend混料机计量和混合自由流动的粒料,包括回用料和添加剂。根据型号和配置,该设备可混合4~12种材料

TrueBlend混料机使用精确的分配系统和极其灵敏的载荷传感器来计量物料,其专有的控制系统使得计量精度得到了进一步优化,它可以根据第一个组分的真实重量来自适应地确定后续材料的进料量。假设上述例子中首个加入的添加剂组分偏离了设定值某个百分比,那么控制系统会记录下这个差异,然后自动地调整后续树脂的用量设定值,以保持第二种树脂和添加剂之间的适当浓度,在添加最后一种主树脂时,也会重复该过程。

除了正确处理第一批物料外,该系统还可以自动适应材料形式的任何变化,如尺寸不同的粒料或回用料(会影响物料的流动),以确保单个或多个过程中的混合物的准确性。这样就可以生产出更稳定、质量更高的产品,且无需过量使用昂贵的添加剂。

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大多数的混料机会使用水平式滑动闸阀,它配有进行定量的U型销。这是一个易磨损件,随着时间的推移,会降低加料精度。科乃而得的设备采用了独特的垂直式定量阀,不再需要使用U型销,从而减少了维护并保证了精度的一致性,即便使用数年仍是如此

连续过程控制

在加工过程中存在许多与材料相关的因素,随着时间的推移,这些因素可能会对注塑或挤出过程的一致性产生影响,而TrueBlend混料机的控制和监控系统能帮助检测和诊断这些问题,其中最重要的是可以在出现问题时立即向操作员提供反馈。

在实际生产中,该控制系统持续监控进料和混料过程,并能针对以下情况发出警报:

1.组件阀故障:在每个批次结束时监控批料的重量以确保稳定性,并自动检测阀门泄漏;

2.材料流错误:监控组分材料的流量以确保它们的一致性,如出现错误会发出警报;

3.分料斗出料口故障:监视分料斗的重量,以确保在每个批结束时将其完全倒出。

不仅如此,该控制系统还可以告知操作员一些其他信息,如物料何时不足,物料的体积密度何时发生变化,甚至是压缩空气的压力何时发生变化。当检测到与规范流程之间存在差异时,控制器将提供解释以及有关检查内容的建议。它还可以联网进行远程监控和诊断。

值得一提的是,确保过程完整性的另一个重要因素是对湿度的管控。温度较高且对湿度敏感的应用尤其需要注意。当物料处于标准温度范围(低于150℉,150℉=65.56℃)内时,TrueBlend混料机会称量一批物料,进行混合,然后为料斗的下一次加料做准备。但是,如果将物料加热到更高的温度(375℉,375℉=190.56℃)以保持材料的热量并防止水分进入时,混料机不会准备新批次的物料,除非成型设备有进料需求。

科乃而还为TrueBlend混料机提供一个干燥空气毯选项,它能将热干燥空气引入料仓和混合室,以防止物料在加工过程中回湿。

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易于使用的触摸屏可实现混料机的快速设置,并且按照系统的顺序自动称量配方中的材料,以保持不同组分之间的精确混合关系

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TrueBlend可选配干燥空气毯,以引入干燥的热空气,使其充满物料混合室。该系统可防止混料机中的物料回湿

数据收集与报告

称重式混料机所拥有的一个显著优势是能够收集关于注塑和挤出工艺实际情况的详细信息。因为每个物料组分都是在过程中计量的,所以加工商可以获得关于“哪个设备、哪项任务正在消耗哪种物料”的确切数据。不过,如何收集这些数据并妥善利用呢? 

科乃而通过在机器层面生成或是在工厂范围内收集的许多标准报告来解决这一问题。标准报告涵盖的内容包括:

1.当前的设备状态;

2.起作用的和已记录的警报;

3.班次和总库存;

4.树脂用量;

5.订单和工作报告。

报告可以根据计划安排或按照指定的时间跨度生成,结果可以显示在混料机控制器上,也能通过U盘或以太网连接进行共享。

这种数据收集功能真正令人感兴趣的地方是,当你将其编译到一个单独数据库中,它能够对塑料加工操作进行更深入的分析。为了使这项操作变得更加简单,科乃而所有混料机的控制输出都能与标准Microsoft SQL数据库兼容,从而便于进行企业层面的分析,为车间操作带来了更好的一致性和更高的效率。例如,配方可以被集中记录和存储,并能自动生成产量报告;还可以通过配方、班次或总计来分析树脂的使用情况,帮助管理库存;出于保证质量的目的,可以进行统计分析。在一个地方拥有如此多的数据为实现更高的效率和更好的过程控制打开了大门,而这是上一代塑料加工技术无法实现的。

相信通过本文的介绍,您已经了解到并非所有的混料机都是相同的,且它们之间的不同之处会影响注塑和挤出工艺所能达到的可重复性和质量水平。如果加工商能够从每一批次的混合中获得近乎完美的混合物,他们将会从更好的产品、更低的废品率和材料成本中获益。

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