现代塑料挤出加工技术浅析.docx

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现代塑料挤出加工技术浅析

国内外现代塑料挤出加工新技术新材料浅析

Modernplasticsextrusionprocessingtechnologyanalysis

宁夏青龙塑料管材有限公司李永峰

摘要:

通过对现代塑料挤出加工新技术、新材料的研究,表明,现代塑料挤出加工技术正在向节能、安全、高效、高产以及自动化程度发展,材料则向强度更高、用材更少,寿命更长,成本更低方向发展。

Abstract:

Throughtothemodernplasticextrusionprocessingofnewtechnology,newmaterialsresearch,show,modernplastictoenergysaving,safety,highefficiency,highyieldandthedegreeofautomationdevelopment,materialtohighstrength,lessmaterial,longerlife,lowercostofdevelopment

关键词:

自动化;再生;共挤;生物降解;复合蜡

Keyword:

Automation;regeneration;extrusion;biodegradation;compositewax

一、新技术、新工艺

1.自动计量喂料系统

⑴在最新开发的自动计量喂料系统中,以德国INOEX（伊诺艾克斯）最新开发的全新重力计量系统SAVEOMATM2占据自动计量科技含量最前沿,该套重力计量装置,通过闭环控制,基于重力计量料斗测量数据来控制螺杆转速或者牵引机速度,通过微电脑终端控制,自动计算初始下料重力为标准值,通过实时测量重量或体积偏差以电信号模式反馈给重力计量系统SAVEOMAT的操作系统终端,通过终端控制挤出机牵引或主机转速,达到控制产品壁厚的目的。

并且新型的重力计量系统附带了自动计量及混料功能,可以根据用户输入的原料配比自动进行计量、混料。

新型的重力计量系统原料节省5%以上,整个自动计量过程实现在全电脑自动化,控

制更精细,操作更加简便。

最重要的一点是实现了人机网络对话。

⑵国内企业在这方面出现了一种利用电磁往复式振动单元将料斗中原料均匀振动抖出计量料斗,通过现场实测计量精度可达到5%以内,而且该种利用电磁往复式振动单元在液体计量装置中也能生效。

但此技术装置仅仅只是能预防或减少因物料架桥或粒径大小不均匀、种类多造成喂料不一而影响壁厚的缺陷,并不能自动计量螺杆吃料量多少而调节主机速度。

但该套技术装置较INOEX重力计量装置更简单、廉价,据介绍也可以节省2%左右物料。

2.管材壁厚控制方面

⑴相比于自动计量喂料系统的昂贵与技术复杂方面,新出现的熔体计量齿轮泵,也可以提高管材的尺寸稳定性,早在上世纪50年代国外熔体泵技术提出以后,美国、日本和欧洲的熔体泵市场都在快速发展。

最早应用是在给建筑物供冷、供热及生活热水方面,可以有效提高供水、供热的压力和流量从而起到减少热损失等特点。

在塑料挤出方面的应用我国起步较晚,目前成功应用此项技术的企业还不多见。

熔体泵是一种正位移输送装置,流量与泵的转速呈严格的正比关系。

主要由泵壳、主动齿轮、从动齿轮、滑动轴承、前后端板、填料密封等组成。

由两个齿轮的齿廓、泵体、侧盖板构成了泵的进料区、输料区和排料区。

工作时依靠主、从动齿轮的相互啮合造成的工作容积变化来输送熔体。

工作容积由泵体、齿轮的齿槽及具有侧板功能的轴承构成（即进料区）。

当齿轮按规定方向旋转时,熔体即进入进料区两齿轮的齿槽中,随着齿轮转动,熔体从两侧被带入输料区,齿轮的再度啮合,使齿槽中的熔体被挤出,压送到出口管道。

只要泵轴转动,齿轮就向出口侧输送熔体,因此泵出口可达到很高的压力,而对进口流

量与压力则无太高要求。

最新开发的高温熔体计量齿轮泵,利用PLC人机操作系统使熔体齿轮泵和挤出机实现了对接。

根据主机挤出速度自动匹配合适的齿轮泵运行速度,不受自动提速与降速的影响。

在塑料挤出设备上加装熔体泵后,挤出机的压力波动最大值处于泵后,这能使挤出机内部的压力下降,熔体的剪切强度下降、温度曲线平缓、摩擦热降低,材料的物理性能不会受局部摩擦热以及剪切的影响,特别是运行几年后的老式挤出机,其内部的螺杆和料筒之间会产生很大的磨损,导致其间隙过大,熔体的返回量会随之加大,产量会因受此影响而降低并且壁厚也会随温度的波动而变化。

而熔体泵的使用,会减少回流量和能量的消耗,这意味可以最大程度的提高单位时间内的挤出机生产量,由于泵后压力的稳定性,其对挤出纵向壁厚的稳定性也起到了一定的积极性。

加装熔体泵的挤出机,由于泵前压力小于泵后,挤出机负荷大幅度降低,有效的减少了料筒与螺杆的磨损,加装后产量可提高20%左右。

由于熔体泵的增压效果,小挤出机生产大口径管材将不再是问题。

并且现在有些新技术将高效熔体齿轮泵与过滤装置组合后生产薄壁管材或管

带效果极佳。

3.管材挤出自动化控制方面

目前,在自动化控制方面,注塑机的创新技术脚步要远远领先于管材挤出领域,而且在挤出领域,核心技术仍然集中在德国等欧洲企业,仅有德国INOEX和克劳斯马菲公司在管材挤出领域拥有全套的自动化控制技术,如管材挤出的模块自动系统,超声波测厚测直径系统、大管径管材的快速定心装置、管材表面瑕疵检查系统,

可以自行微调管材外径的定径套装置以及前文所说的自动重力计量系统,以上装置均见到了实体,并可以单独使用。

配套的自动换模、调模系统,据介绍说正在研发阶段,如研发成功,即可实现整套管材挤出的自动运行监控调整,通过超声波检测系统发现的壁厚或直径等偏差均可实时反馈至中央电脑,再由电脑将相应的调整方案反馈给各自的处理系统,如需要调整外径则直接将调整量反馈至定径套控制微调系统,调整精度可达到0.1mm。

真正做到了测量与控制的双重结合。

超声波自动测量系统,INOEX新型的AUREXM-LINE壁厚外径检测系统,吸收了上一代的设计缺陷,增加了防水以及防水垢功能,对水质要求小,并且改进了探头弹簧支持装置,可以保证探头可以独立的在管材表面凸起处上下移动以免损坏超声波探头。

缺陷是,不能独立运行,只能与挤出机配套运行,每次移动都需要重新校正壁厚与外径初始,且造价成本高。

4.挤出及其配套设施方面

⑴科乃而的单层或多层共挤生产线的TrueWeigh?

（真正的称重）挤出控制系统允许挤出机处理器将设备设定为“巡航控制”,可根据进入挤出机的材料,自动调节螺杆转速和牵引设备,无论是原料、体积密度、环境条件还是处理变量发生变化,都能保持一致的挤出尺寸和单位重量。

⑵巴顿菲尔辛辛那提的全新的PVC无屑切割机,伺服电机驱动,生产过程无噪音,而且切割度非常精确,因此减少材料浪费;平行双螺杆挤出机Argos93挤出机,在加工PVC型材的产量最大达到380公斤/小时,加工PVC管材的产量最大达到650公斤/小时,Argos系列挤出机能够为PVC加工带来最大的生产能力,并能用于所有的管材挤出等生产应用领域,尤其特别适用于抗冲改性PVC-M管材。

⑶广东德科摩为φ500以上PVC大口径管材开发了新的异向平行双螺杆挤出机,全新挤出机采用最新的110KW的伺服电机驱动,节能优势更加明显。

大口径管材无屑切割机,采用机械自动夹具,免去换夹具哈呋的工作,自动化程度进一步提高。

⑷兰泰塑料机械有限公司开发的SHJ-75（S）同向双螺杆配混挤出机采用积木式设计原理,可以很方便的根据用户的不同工作要求调整螺杆及筒体组合。

螺杆元件采用了自主开发的自洁型牙形曲线程序设计而成,大大降低了设备能耗。

造粒产量及混炼效果大大提高,尤其在填充改性造粒时混配分散性极佳。

⑸瑞士马格公司和德国AutomatikPlasticsMachinery（AUTOMATIK塑料机械）公司联合推出的新一代SPHERO水下造粒系统,完美的解决了高粘态和高效率的矛盾问题,并且据介绍,水下造粒这种方法在今后的聚烯烃造粒领域将逐渐成为主流。

国内南京希杰和郑州安吉公司均连续两年参展了自己开发的单双螺杆造粒、水下切粒系统。

⑹德国凯恩伯格公司今年推出了新一代的V型反冲洗自动换网器,使熔体过滤自动化程度进一步提高。

⑺宁夏青龙塑料管材有限公司开发的抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材在材料韧性等一些方面已经接近于聚乙烯管道系统。

⑻舟山通法机械推出的“锥形同向双螺杆挤出机”具有高混炼、高剪切、高挤压压力、低加工温度等特性,产量是平双、锥异双的两倍,能耗降低30%左右。

⑼在农地膜吹塑方面,仍然以山东莱芜润华塑料机械有限公司生产LD系列农地膜吹塑机组专利以及市场占有率高,其机组采用了世界上先进的热流道成型技术,高性能专用专利风环,无论从产量以及幅宽上都有大的突破。

大棚膜吹塑生产国内以

广东金明精机股份有限公司开发的MBL多层共挤薄膜吹塑机组科技含量较高,是国内少数几家能够成熟的实现在线涂覆工艺的厂家,在壁厚控制上,金明引进了德国LEICA（莱卡）薄膜厚度分层检测仪、瑞士KUNDIG薄膜离线厚度检测仪等,独有的IBC内冷控制系统使薄膜的产量和力学性能有了大幅度提高。

⑽注塑机方面,各注塑机生产企业,无论国外和国内注塑机企业纷纷推出了自己的最新开发的全连动电动注塑机,无论从节能还是安全性能、效率、噪音等指标上都有大的突破。

⑾在塑料回收再利用方面,埃瑞玛公司推出了以德国工业标准DINISO9001制造的全套再生设备和部件,如:

适用于回收料挤出的专用螺杆、熔液过滤器、分离头、粉碎装置、造粒装置等;以及其他用于热塑料性材料及工业废塑料再生的设备。

⑿苏州百旺推出了MODULA全新集中中央干燥系统,“Modula”会自动调节并控制每个料斗的所有的工作参数,因此该系统仅使用必需的全部能源。

这是通过特定软件关联安装在每个干燥料筒里的传感器所采集的数据来实现的。

该系统通过采用位于每个料斗下方空气供给管道中的专利测量装置独立地对每个料斗中的气流进

行及时的、独立的调节和控制。

此外,整个气流由中央干燥系统自动调节,获得了最佳的工艺操作条件。

5.试验及试验器材方面

试验设备方面继续向精细、自动、便捷方面发展,如承德精密、金建、石家庄中实等国内知名试验设备厂家展出的,全自动熔体流动速率仪,自动数显拉力试验机、独立式管材切割倒角机、复合式冲击试验机、高低温万能试验机等等。

承德金建推出的复合式缺口强度冲击试验机,一台主机可以实现简支梁与悬臂梁两种冲击韧性试验方法,通过配套的PC触摸数显屏可以将瞬间冲击强度记录并分析。

通过产品的缺口冲击强度值来验证PVC-M管与PVC-U管或其他聚烯烃产品的韧性,用在线管材的缺口冲击强度值与合格管材缺口冲击强度值做比较,以此来衡量产品落锤冲击试验的好坏的新技术方法,会将试验时间大大缩短,且不会再应验证管材冲击试验而浪费大量材料。

6.新材料

⑴巴斯夫的新型紫外线吸收剂Tinuvin1600（为高性能热塑性塑料提供极为长久的保护。

它专为保护外表面薄层而开发,有助于长时间地保持塑料制品、薄膜和纤维的机械性能、颜色及透明度。

其优异的紫外线吸收能力可将严苛气候环境造成的外观损失降至最低。

⑵山东日科推出的新ACM-M抗冲改性剂,专门为PVC-M管材开发的复合型抗冲改性剂,在增加管材韧性、抗冲击强度的前提下不降低管材静液压强度,完美的解决了CPE降低管材使用压力的缺陷,据介绍,个别企业已经用此配方将PVC-M管配方成本做到与U管相近。

⑶余姚汇合塑化公司为PE和PP等聚烯烃材料开发的增韧剂接枝EPDM（以三元乙丙橡胶接枝环氧基团）,解决了一些企业因高填充而导致PE、PP材料导致产品韧性及强度等物性下降等缺陷。

其开发的碳纤维增强复合材料解决了热塑性塑料强度不足的缺陷。

⑷上海帝润化工有限公司推出的PVC