国内中空塑料成型机的现状及发展方向（二）

发布日期：2014/9/5 10:07:13

        3.多层共挤出成型工艺的研究
        我国设备研制单位对多层共挤出成型工艺的研究是一个最薄弱的环节,影响了设备的研制和推广应用。国内的设备研制单位基本上没有专门的成型工艺研究,只注重设备的研制,忽视了成型工艺的研究,影响了设备的研制和推广应用。多层共挤出成型机不同于注塑机,设备研制单位对多层共挤出成型工艺的掌握和熟悉的程度,在很大程度上决定了设备的研制和推广应用。我们一定要对此引起足够的重视,在机构、人员配备、资金、设备等方面,给予保证。
        (二)大型单层中空塑料成型机
        随着化学工业的迅猛发展以及化工产品在国际贸易的不断扩大,大型单层中空容器的需求增长迅猛。与此同时,大型IBC桶近几年以更快的速度增长,在欧洲以8%速度增长,在美国以25%速度增长,并正在取代双L环桶。上海华王工业有限公司研制出了大型中空塑料成型机,并生产出了大型IBC桶及中空托盘。世界上几家著名的中空塑料成型机制造商均先后推出了大型单层中空塑料成型机,并且近年设备有了许多新的发展,主要在节能、高效等方面有了显著的进步。
        1.性能研发重点
        ①提高生产效率
        缩短生产周期、提高生产效率是大型中空塑料成型机技术进步的重要内容。我们的大型中空塑料成型机比国际上同类同规格的大型中空塑料成型机的生产效率低得多,所以我们不能仅满足于设备能成型出制品,而应当在提高生产效率上研究开发。与生产效率有关的主要因素是塑化能力与吹塑冷却成型时间。
        ②提高塑化能力
        提高塑化能力是提高生产效率的先决条件。国内研制的大型中空塑料成型机上配制的挤出机的塑化能力普遍低于国际上同规格的挤出机的塑化能力,所以成型周期长、能耗高。国内一些单位在大型中空塑料成型机上配制的挤出机,一般还是采用常规设计的挤出机,没有对大型中空塑料成型机所需的挤出机的特殊性作深刻的研究,还停留在通用挤出机的理念上,仅满足于能塑化挤出,不去追求高的塑化能力。
        提高塑化能力,即提高螺杆机筒的塑化性能和输送能力。在国际上,大型中空塑料成型机的挤出机早已采用了带强制喂料、强制冷却的“IKV”结构,主要是在机筒的加料区的衬套上开有形状不同的深而宽的纵向沟槽,同时在加料区设计强制冷却结构,极大地提高了输送效率。由常规的0.3～0.5mm提高到0.6～0.85mm,加之合理的屏障段和混炼段的设计,其塑化能力比常规设计的挤出机的塑化能力高50%以上,而且挤出量稳定。国内生产的φ150/25挤出机,在加工HDPE粉料时,其塑化能力仅达到250kg/h,德国Krupp公司“IKV”结构的φ150/25挤出机在加工70%新料和30%粉碎料混合的HDPE,其塑化能力达到600kg/h,名义比功率仅为0.3kg/kg·h-1。“IKV”结构在国内挤出机上还未得到采用,值得我们深思。当然,“IKV”结构也存在一些缺陷,比如螺杆与机筒磨损严重,冷却水带走的能量偏高等等,所以,我们在设计螺杆与机筒时,应结合实际情况并不断采用新材料、新技术,在“IKV”结构基础上不断研究和改进,提高塑化能力与塑化质量。当然,有的厂家在提高塑化能力方面做出了成绩,广东金明塑胶设备有限公司研制出了不但能加工100%新料,还能加工100%粉料以及100%回收料的高产量螺杆,其产量比常规设计的螺杆产量提高40%以上。
        ③缩短吹塑冷却成型时间
        缩短吹塑冷却成型时间的关键是提高吹塑系统性能,吹塑系统性能的主要技术指标是吹气压力和气体温度。我们现在配备的吹塑设备都是常规的空气压缩机,采用常规的吹气压力,不能满足大型中空制品快速吹胀冷却的需要。
        大型中空塑料制品的壁较厚,所以吹塑系统性能不但关系到生产效率,而且关系到制品的质量,特别是关系到型胚粘接缝的强度。提高吹气压力,使用低温干燥、高压空气吹塑,是缩短吹塑冷却成型时间的关键,也是提高制品质量的关键。德国Beke公司把空气冷却到-35℃至-45℃,进行吹塑,加强了制品内壁的冷却,使制品内外壁的冷却速率均匀,极大地提高了制品的品质,同时冷却时间缩短不少于20%,提高了生产效率。
        ④高性能储料式机
        头单层大型中空容器成型的机头为储料式机头。我国的大型挤吹中空塑料成型机生产的容器基本上都是单层,例如,200L的双L环桶、IBC桶等。单层大型中空容器为HDPE原料成型,HDPE是一种分子取向性很强的结晶性塑料,熔体的“弹性记忆”效应强,所以储料式机头必须能达到使熔体内分子有充分时间重新排列分布,拓宽熔体流MWD分布性,降低熔体径向的温度梯度,以提高熔体融合缝区的强度和型坯表面的质量,保证挤出型坯内部熔体不产生破裂现象,以提高制品强度。高性能储料式机头必须具有合理的流道结构,能充分适应塑料熔体的成型工艺要求,能实现快速换色换料。提高储料式机头的性能,主要之一是使机头能提高熔体融合缝区的强度。目前,国内的储料式机头还较多采用熔体融合缝区强度差的单层心形包络的流道设计。双层心形包络的流道的储料式机头是一种高性能储料式机头,其原理是将熔合缝区分成两处并错开分布。型坯被完整的熔料层所覆盖,提高了熔体融合缝区的强度,国际上已广泛使用。先进的结构加上先进的设计手段才能取得最佳的效果。应用CAD是使双层心形包络的流道的储料式机头达到高性能的必须方法,现用于机头设计的计算机软件有FLOW2000大型的计算机分析软件和三维模具设计软件PRO/E等,而目前我国的储料式机头设计基本上未用先进的CAD手段,单凭经验设计,这是我国储料式机头性能提不高的主要原因。先进先出,快捷换色换料,清理方便是高性能储料式机头的重要特性,积极的做法是采用先进的CAD手段加上优质的钢材和精密的加工设备及先进的CAE加工方法。

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