塑料加工新技術(shù)
August.15
中國(guó)塑料工業(yè)…
■木塑復(fù)合塑料
木塑復(fù)合塑料的節(jié)能實(shí)質(zhì)是利用天然木材加工的廢料（如木屑、木粉、麻纖維、果殼、稻糠、紙漿、桔桿、竹粉等）進(jìn)行超細(xì)化表面處理，與合成樹脂共混，充填量可高達(dá)50%，成型的制品可鋸、刨、鉆，且吸水率低，受潮不變形，不含甲醛，符合環(huán)保、阻燃等安全要求。過去，木屑、木粉、廢料等大都燒掉，既浪費(fèi)大量資源，又造成環(huán)境污染。木塑復(fù)合料做為一種節(jié)能、節(jié)材、環(huán)境友好材料引起國(guó)際上普遍關(guān)注，研究成果也很多。10年來，北美木塑復(fù)合料每年以50% 的速度遞增。發(fā)展木塑復(fù)合塑料在我國(guó)更具意義，因?yàn)?000年我國(guó)木材需求量高達(dá)10190萬m3，供應(yīng)量6390萬m3，缺口高達(dá)3800萬m3。
木塑復(fù)合材料主要用在建筑業(yè)（建筑鋪板）、汽車業(yè)（門板、后擱物板、頂蓬、高架箱、防護(hù)板等），倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)（托盤、墊板、包裝箱），交通運(yùn)輸業(yè)（公路噪音隔板、防護(hù)欄、座倉(cāng)隔板、鐵軌枕木），農(nóng)業(yè)（棚架、槽、水桶），設(shè)施（地板、露天桌椅、棚欄、梯子等）。以托盤為例，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量約1億，90%以上要改為木塑，需發(fā)展產(chǎn)量1000萬噸，價(jià)值600億人民幣的新興產(chǎn)業(yè)。
但是，生產(chǎn)木塑復(fù)合制品有許多關(guān)鍵技術(shù)：樹脂、木粉的制造技術(shù)、木粉的干燥技術(shù)，木粉界面的處理技術(shù)；在注塑、擠出、吹塑設(shè)備中要求單螺桿或雙螺桿對(duì)木粉有良好的分散性、浸潤(rùn)性、混煉、剪切、排氣、脫水、脫揮、排除氣泡功能；塑化部件要耐腐蝕、耐磨損；設(shè)備應(yīng)具有對(duì)上述工藝條件及物料在各部位停留時(shí)間的精確控制的功能。
■TPE快速加工技術(shù)
據(jù)預(yù)測(cè)，在不久的將來，注射成型加工商在加工 SantopreneTM熱塑性橡膠時(shí)，通過采用一種新技術(shù)可顯著縮短加工周期。利用這一技術(shù)不僅可大幅度降低生產(chǎn)單個(gè)部件的成本，還可提高注射成型的加工能力。通過與這一先進(jìn)的加工工藝相結(jié)合，一個(gè)SantopreneTM TPE新系列將很快以嶄新的面貌出現(xiàn)，其加工速度將比通常的SantopreneTM橡膠牌號(hào)高25%。這些加工成型性能經(jīng)過改進(jìn)的材料還可顯著降低注射成型加工商的生產(chǎn)費(fèi)用。
據(jù)介紹，通過將這一最新的SantopreneTM橡膠技術(shù)投入市場(chǎng)，可幫助加工商節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用，并提高生產(chǎn)能力，從而更有利于他們拓展業(yè)務(wù)。同時(shí)，這一快速加工新技術(shù)也進(jìn)一步拓展了選擇SantopreneTM橡膠替代熱固性橡膠的經(jīng)濟(jì)性界線。
選擇SantopreneTM橡膠替代熱固性橡膠的其它優(yōu)點(diǎn)還包括易于加工、設(shè)計(jì)適應(yīng)性、可靠的部件一致性、可回收性，并可高效使用廢料，這包括了在生產(chǎn)過程中以及在部件壽命期后產(chǎn)生的廢料。
這一技術(shù)也可用于注塑、吹塑和擠出成型。然而最能夠從這一新技術(shù)中獲益的是像注射成型那樣需要較長(zhǎng)加工周期的生產(chǎn)類型。
■包裝機(jī)械控制技術(shù)發(fā)展新方向
今天的機(jī)械控制系統(tǒng)看似單一，但其內(nèi)部卻包含了邏輯和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、人-機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)，甚至人工智能系統(tǒng)。以下來自包裝機(jī)械制造業(yè)的一些實(shí)例，將揭示出機(jī)械控制系統(tǒng)的發(fā)展新方向。
和大多數(shù)技術(shù)一樣，機(jī)械控制技術(shù)在發(fā)展過程中，也曾經(jīng)歷曲折。它從歷史上簡(jiǎn)單而龐大的控制系統(tǒng)，發(fā)展到今天的小型多功能控制系統(tǒng)，將機(jī)械、運(yùn)動(dòng)控制和通訊系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起。
最初，在包裝領(lǐng)域中所應(yīng)用的第一代包裝機(jī)械——Dubbed Gen1，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，是純機(jī)械性的。由一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)直線軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過凸輪產(chǎn)生動(dòng)力。采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，由操作員直接控制機(jī)器。在大部分情況下，還沒有采用人-機(jī)互動(dòng)技術(shù)（HMI）。之后，出現(xiàn)了第二代包裝機(jī)械。此技術(shù)誕生于十年前，包裝機(jī)械仍采用傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，只是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜一些，因?yàn)橛伤欧姍C(jī)來控制速度，所以可以向一些特殊的動(dòng)作發(fā)出指令，而且也采用了更為復(fù)雜的PLC可編程邏輯控制器。的確，第二代包裝機(jī)械的可調(diào)性更好，但這一優(yōu)點(diǎn)卻需要付出更高的費(fèi)用。這些費(fèi)用包括更多的線路布置、更多的PLC可編程邏輯控制器輸入/輸出（I/O）裝置，這些裝置龐大而復(fù)雜，有更多的傳感器和程序控制，甚至還包括更多的外圍設(shè)備；而且對(duì)于故障的排除和處理也更加困難。
現(xiàn)在的第三代包裝機(jī)械，融合了所謂的“機(jī)械電子”概念，采用伺服系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置，以達(dá)到執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作的目的。銷售商追求的目標(biāo)是：機(jī)器價(jià)格更便宜，工作速度更快、性能更好，占地面積小，所以根據(jù)需求而不斷有新的技術(shù)推出也就不足為奇了。
第三代包裝機(jī)械誕生于4年前，其開發(fā)焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了單箱控制技術(shù)，其具有邏輯性的PLC功能和I/O裝置，如果需要，還可以配備HMI技術(shù)、甚至是以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)系統(tǒng)以方便企業(yè)間溝通。以前，第二代包裝機(jī)械需要一個(gè)編碼器和可編程限位開關(guān)（PLS）來確定伺服位置?，F(xiàn)在，由于第三代包裝機(jī)械擁有I/O裝置的緣故，伺服控制系統(tǒng)存在于一個(gè)處理器內(nèi)，當(dāng)伺服系統(tǒng)就位時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生傳感動(dòng)作，并通過總線發(fā)出信號(hào)，起動(dòng)任何一個(gè)需要的工藝流程。
■工程熱塑性塑料的二步法造粒
德國(guó)WEIMA機(jī)器公司在2006年2月14-18日米蘭塑料展上展示了二步法造粒設(shè)備的最新成果，其特色是主次兩臺(tái)造粒機(jī)。該設(shè)備適用于ABS、PA、PBT、PC、POM、PPA、LCP等工程熱塑性塑料的經(jīng)濟(jì)型造粒，尤其是增強(qiáng)級(jí)玻璃纖維的造粒，形式為開機(jī)大廢料塊或大體積生產(chǎn)剩料。
在兩步法造粒中，待造粒材料在WLK型堅(jiān)固單軸主造粒機(jī)中被預(yù)造粒成約40mm大小的粒子，然后利用 NZ型后續(xù)次造粒機(jī)被進(jìn)一步造粒成為約3-10mm的最終顆粒，這是為對(duì)于預(yù)造粒材料的次級(jí)造粒而特別設(shè)計(jì)的。
為了避免造粒出現(xiàn)故障，需要向破碎機(jī)持續(xù)地適量加料，而這些要求通過手工操作一般是難以保證的。一旦喂料過量，通常會(huì)引起造粒不均勻，產(chǎn)生波動(dòng)，并伴隨有高標(biāo)噪音的發(fā)生，其結(jié)果便是導(dǎo)致物料累積或正在被粉碎的物料因?yàn)槟Σ炼率蛊錈崮芟魅酢４送?，?duì)于干擾性材料的較高靈敏性，以及造成頻繁更換刀片的普通較高刀片磨損都還有待觀測(cè)。
與之相比，二步法造粒能使主造粒機(jī)非連續(xù)加料，在這里料斗發(fā)揮了緩沖器的功效。以這種方式的喂料對(duì)整套生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化意義重大，因?yàn)槟切┎僮魅藛T不必再不間斷地操作造粒機(jī)，從而使其能夠忙于其它工作。
通過一個(gè)間停開關(guān)的控制，預(yù)造粒的粒子現(xiàn)在被很好地加入到NZ 型次級(jí)造粒機(jī)中。兩臺(tái)造粒機(jī)的排列可以選擇為一個(gè)在另一個(gè)上方或一個(gè)在另一個(gè)之后。次級(jí)造粒機(jī)根據(jù)切割機(jī)的工作原理工作，且專為預(yù)造粒的粒子而設(shè)計(jì)。較之于普通型的造粒機(jī)，第二代造粒機(jī)體積要小得多，只需借助較少的整機(jī)驅(qū)動(dòng)能量。由于其喂料均勻，以近似450min-1的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，都不曾有故障發(fā)生。當(dāng)這樣一個(gè)造粒機(jī)用于預(yù)造粒材料的第二次粉碎時(shí)，所產(chǎn)生的噪音水平較之于轉(zhuǎn)速相同(n=450-500min-1)的一步法加工也要低得多。
■考特斯將展示KCC20D擠出吹塑機(jī)
全球吹塑機(jī)械制造領(lǐng)域的先驅(qū)——考特斯機(jī)械制造有限公司將再次參加于4月26至29日在上海舉行的國(guó)際橡塑展。
在今年的展臺(tái)（W2展廳，E03站臺(tái)）上，考特斯將展示一臺(tái) KCC20D的擠出吹塑機(jī)。它配備有中心距為100 毫米的ZWVP30四型腔模頭。在此次展示中，這臺(tái)機(jī)器將以每小時(shí)2400只的產(chǎn)量生產(chǎn)0.75升圓形瓶。
考特斯可以提供廣泛系列型號(hào)的吹塑機(jī)。用于連續(xù)擠出式或蓄料缸模頭的生產(chǎn)，配有移動(dòng)式合模裝置，或者在生產(chǎn)容量從幾毫升到30升的包裝容器，甚至到10,000升的大型容器，六層或七層共擠燃油系統(tǒng)以及在生產(chǎn)三維旋狀管件時(shí)，都裝配有型坯進(jìn)料裝置。這樣可以達(dá)到飛邊最小化，以滿足汽車管道、家用電器和其他技術(shù)部件的使用要求。
■單夾芯注塑與汽車工藝
汽車工業(yè)繼續(xù)面臨著對(duì)靈活性和不斷改進(jìn)生產(chǎn)方法的需求所帶來的巨大壓力。與削減成本和滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)（例如排放物的減少和舊車輛的處置）的不變要求一起，還有包括五星歐洲NCAP分級(jí)系統(tǒng)在內(nèi)的安全問題。
現(xiàn)在的趨勢(shì)，例如針對(duì)特定市場(chǎng)的汽車款式種類越來越多，要求在平臺(tái)共享政策、零配件共享系統(tǒng)和組合式設(shè)計(jì)方法這些方面有更進(jìn)一步的發(fā)展。其它熱門話題包括增值、功能改善和車重減輕。
塑料工業(yè)現(xiàn)在能在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、多功能性和設(shè)計(jì)靈活性幾個(gè)領(lǐng)域做出不俗的貢獻(xiàn)。而且，類似單夾芯的工藝、多組份解決方案、縮短的周期時(shí)間和能耗降低都能幫助整體成本的降低。圖1正是顯示出降低的材料需求和較短的周期時(shí)間，即提高的產(chǎn)量，能對(duì)與單一組份汽車部件有關(guān)的生產(chǎn)成本起到多大的作用。
■單夾芯注塑與汽車
針對(duì)具有不同芯層和皮層材料的單夾芯工藝具有巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。下表對(duì)兩種工藝進(jìn)行了總結(jié)。
尤其對(duì)大型部件來說，通過在芯層使用回收材料所實(shí)現(xiàn)的材料成本降低能對(duì)整體成本節(jié)省做出很大的貢獻(xiàn)。Ferromatik Milacron公司在去年舉行的工廠開放日活動(dòng)中，展示了使用單夾芯注塑來實(shí)現(xiàn)部件成本降低的兩個(gè)應(yīng)用。
代表著典型的單夾芯工藝，裝備有附屬擠出機(jī)的K-TEC 350 MSW機(jī)器被用來生產(chǎn)轎車門的內(nèi)面板。在注塑之前，回收材料被引入到注射裝置當(dāng)中。隨后回收材料與（皮層用）純料被一次性注射到模具當(dāng)中。
具有集成式中央剎車燈、為一家法國(guó)汽車生產(chǎn)商而制的擾流器在一臺(tái)MAXIMA 800 MSW-2F機(jī)器上被生產(chǎn)出來。這種機(jī)器的結(jié)構(gòu)中包括了能用于單夾芯注塑的第二注射裝置。對(duì)于這種應(yīng)用，單夾芯工藝將玻璃增強(qiáng)芯料與A級(jí)可涂漆的皮層材料結(jié)合在一起了。
汽車內(nèi)部的中控臺(tái)部件是單夾芯工藝能帶來生產(chǎn)新方法的又一領(lǐng)域。這是要將高品質(zhì)的軟觸表面材料（TPE）和尺寸穩(wěn)定的芯層結(jié)合到一起。單夾芯工藝在這里具有高度的設(shè)計(jì)靈活性，例如，筆或信用卡夾的集合，或者地圖與紙張用夾子。象這樣的中控臺(tái)部件可以用于避免不需要的縫隙：多虧材料的結(jié)合具有公差。除了這些功能上的優(yōu)勢(shì)以外，單夾芯工藝也同樣具有上面所介紹的節(jié)省潛力，因?yàn)榭梢赃x擇比TPE皮層材料便宜許多的芯層材料。
■趨勢(shì)已起步
如這些例子所示，F(xiàn)erromatik Milacron公司的單夾芯工藝為汽車工業(yè)帶來了許多東西。頂尖的OEM廠家已經(jīng)在使用或者正在推行單夾芯工藝。
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