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真空干燥如何提升利润率？

作者：美奎公司欧洲区总经理 Paul Edmondson

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虽说树脂干燥机通常被称作“辅助”设备，但对其类型选择的决定却有可能对一家塑料加工公司的业务策略起到主导作用。这一点对比利时山内有限公司（山内有限公司的一家子公司）来说正是这样，山内有限公司是一家全球性的跨行业生产厂家，公司业务重点涉及电子与电气（E&E）设备组件的注塑成型。通过放弃传统的热风干燥机，转而采用一种基于真空干燥原理的崭新类型的设备（图1），山内公司完成了其位于比利时的哈瑟尔特(Hasselt)工厂的整个注塑成型工艺的简化，获得了大幅节约并提升了产品质量。

图1：LPD干燥机

如同其它的电子与电气（E&E）设备供货商一样，山内公司正面对三项战略性的挑战：

1）激烈的价格竞争对供货商造成无情的压力，促使他们削减成本、提高生产效率；
2）客户们对产品质量与均衡性的苛刻要求；
3）能源成本将居高不下的长期预期。

真空干燥机的最显而易见的好处涉及上述第三项挑战：同类似规格的热风干燥机（图2）相比，真空干燥机在完全干燥树脂时可以节省80％的能量。然而由于其完工的同时只需原来六分之一的时间，使用真空干燥机也就有机会大幅提高生产效率。短期来说，这可以提前厂家在星期一早晨开始生产时的“冷启动”时间；而从长远来看，它能提供方便使实际运作更为精简、集中。最后，真空干燥机所提供的更短的驻留时间以及更高的干燥效率能够减少产品缺陷，降低废品率。

图2：热风干燥机

山内公司在哈瑟尔特工厂使用的40台成型机中有26台是用于注塑聚酰胺6.6材料，以将其制成AA和AAA型号电池的小型安全盖。该公司动用了12个热风干燥机以干燥26个压模机中的树脂。通过使用三台美奎?LPTM真空干燥机取而代之（第四台新LPD真空干燥机供紧急情况下备用），据山内公司的技术经理Rudi Vermeulen先生所述，该公司取得了以下的成效：

◆ 能源成本节省。能源消耗减少92%，节约了15,700欧元。相应的成本节省还不包括Vermeulen先生估计的电力部门所额外征收的5,000欧元高峰用电罚金，也不包括Vermeulen先生所估计的“极大的”工厂内用于以排除由热风干燥机所产生热能所消耗空调用电的能源节省。

◆ 生产时间延长。通过减少星期一早晨冷启动的时间，山内公司获得了每年192小时额外的满负荷生产时间。据Vermeulen先生粗略估计，如果假设销售水准能足以维持工厂的满负荷生产，这一新增的生产能力可以带来每年额外的57,600欧元的可销售产品量。

◆ 精简与自动化。虽说12台热风干燥机中的任一台能够满足不超过2台注塑机对生产能力的需求，真空干燥机的干燥周期更短，这一点使得山内公司能够将其26个电池盖生产线转换为一条PLC控制的中央传送系统。从12个热风干燥机到3台（实际投入使用）真空干燥机的转换带来了2,970欧元，或92％的预防性维修节省。由袋装包改为散装容器包装每年可以节省11,800欧元的费用。

◆ 次品率/废品率降低。据Vermeulen先生所述，由于避免了过度干燥、且产出的树脂所含残留湿气较热风干燥机所加工树脂更少，真空干燥机大大减少了废品率。

Vermeulen先生表示，由废品减少、空调成本降低以及生产效率提高所带来的具体节省数据仍有待统计，这是由于该公司最近才安装了真空干燥机与中央进料系统。以上计算出的现有按年统计的其他成本节省数据达到了35,470欧元。这些节省，加上每年57,600欧元的增加产出，共计为93,070欧元。

由于中央进料系统以及4台真空干燥机的投资成本共计100,000欧元，整体计算下来的节省数目足以让厂家在一年多一点的时间内收回投资成本。如果等到另外一些节省数据整理完毕后再将其统计在内，实际收回成本时间将少于一年。

新式干燥操作加快注塑机启动

山内公司的真空干燥机只需极短时间与能耗就可准备好一批树脂以备加工，这是由于他们的设计与运作模式与标准的热风/除湿干燥机在两方面有差异：

◆ 真空干燥机使用真空以降低水的沸点从而迅速将潮湿转化为水汽，真正地将水汽从树脂颗粒内移除，而不是用干燥的热风覆盖树脂颗粒再缓慢地去除其中的潮气。

◆ 真空干燥机在三个分开的标记位置(图3)同时进行加热与真空干燥处理，达到小批量产出，从而将批量加工过程实际上转化为一个不间断的加工过程，做到与加工机器的产出保持同步。

图3：三个标记位置

真空干燥机小批量的批次产出及短暂干燥周期使得山内公司只需40分钟就能准备好充分干燥的树脂为铸模机加料，而不是他们传统使用干燥机所需的4小时。这就是为什么该公司能够缩短其星期一启动时间的原因。

为了在哈瑟尔特工厂铸造电池安全盖，山内公司使用了20台50吨及5台10吨的注塑压模机。这些机器一年236个工作日每天分三班轮流作业，其中每个班次需要两位操作工看护。星期一早晨启动时这两人都需要启动每台机器。由于启动时50吨压模机需要30分钟而10吨压模机需要15分钟完成启动步骤，需要12个小时才能让26台机器全部达到满负荷生产状态－这还不包括充分干燥树脂所需的时间。

如果使用传统的热风干燥机，干燥时间还需要额外的4小时，即还需要16个小时才能全部达到满负荷生产状态。由于能够及时准备好经过充分干燥的树脂以配合第一台铸模机的启动，真空干燥机节省了这段额外时间。

此外，据Rudi Vermeulen先生介绍，12台热风干燥机的启动操作复杂，而且必须一次启动一台；而相比之下真空干燥机启动简便，且只需要其中的3台来配合26台铸模机生产。“我们设置好了定时器，星期一早晨真空干燥机会比以前旧的干燥机提前1小时启动，” Vermeulen先生说道，“当操作员按时到岗时，由于可以提供干燥的树脂，他们能够立即启动第一台注塑机。”

干燥效率提升品质、减少次废品

由于真空加工树脂去除潮气要比传统的干燥方法更为高效，处理树脂的加热过程大大短于传统干燥机所需阶段的时间，一般来说暴露于高温环境时间要少85％。这就降低了聚合物劣化的可能性。除此之外，残留湿气的水准也有下降，这些残留湿气是造成铸件中的气泡、空洞和其他缺陷的主要原因。

干燥效率对于山内公司在其哈瑟尔特工厂所使用聚酰胺树脂之类的树脂具有特别的重要性。“这些材料敏感度高，如果干燥时间过长可能会产生应力，导致烘焦、脆化及变色部件等现象。” Vermeulen先生介绍道。“由于我们安装了LPD干燥机，我们消除了由于干燥的不确定性引起的不良部件，从而极大地改善了废品率。”

他报告说运送到工厂内的聚酰胺6.6材料的湿气水准一般为0.3%左右。“如使用热风干燥机我们能将其内含湿气降低到0.10-0.15%的范围内，”他说道。“然而使用LPD干燥机我们能将此水准提高到0.05%。”

真空干燥也能避免另外一个与聚酰胺有关的特别麻烦问题的发生。当聚酰胺树脂的干燥程度达到接近零点时，它会脆化从而易碎，并使成品产生严重缺陷。由于除湿干燥机会不停顿地运行直到没有湿气存在为止，如果发生加工机器停工而导致干燥周期延长，这会引起聚酰胺受到过度干燥。因为干燥腔体内的真空并不是完全的真空，而是有稀薄的空气存在，所以系统中总是会留有极少量的湿气存在。树脂颗粒内部与其外部的湿气水准最终会以极微小的百分比达成平衡；这一极微小的百分比仍然高于脆化风险的水准。

“真空干燥的确更胜一筹，” Vermeulen先生总结道。“以前是使用除湿垫与更新周期来达到聚合物干燥的目的，而现在只需把要干燥的材料放入真空就能达成同样的结果而同时又能节省操作成本、空间与时间，相比而言前者显然繁复得多。”

虽说五年前就已引进，真空干燥法与传统的干燥方法相比差异过于悬殊，所以要让行业人士领会其优势还需时日。今天像山内公司那样成功地运用真空干燥机的应用实例比比皆是。有鉴于此，美奎公司期待这一新颖的树脂干燥加工技术有朝一日将成为行业标准。

用户小资料

山内公司总部位于日本大阪，在全日本都拥有业务分支机构，并在中国、新加坡、马来西亚、韩国、美国和比利时各地拥有办事处或生产设施。请访问网址www.yamauchi.co.jp以获得更多信息。

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文章内容仅供参考 (投稿) (12/25/2005)


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