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管材和发泡板材挤出新技术
作者:意大利路易基邦德拉公司    来源:PT现代塑料
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塑料挤出机展厅
片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ...
组合结构、专用化、复合化和智能化是塑料机械发展的主要趋势,而这一趋势对传统的挤出成型工艺提出了更高的要求。现在,已经有越来越多的挤出加工商开始注重挤出生产中的高效、节材和节能。顺应挤出市场的这一新变化,意大利路易基邦德拉公司开发出了新的节能型挤出管材生产线以及与其相匹配的在线调节挤出机模具。另外,基于XPS发泡板材生产的环保要求,邦德拉公司还推出了一种新的环保型XPS发泡保温板材挤出生产线,以帮助板材生产商实现高效、经济、节能和环保的挤出生产。

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节能型挤出管材生产线

该生产线的独特之处在于使用了意大利路易基邦德拉公司(以下简称“邦德拉公司”)自主研制的同向旋转双螺杆挤出技术,可直接挤出回收料层,而无需挤出造粒过程。因而,在挤出具有多层结构的管材时,具有高度的灵活性。新生产线采用了标准构型的交流电机。相比直流电机,交流电机的操作非常简便,而且不需要进行特殊维护,也无需更换碳刷,从而避免了因停工维修所造成的高维护成本,显著提高了生产效率。另外,交流电机对频率的变化不敏感,而且运行部分载荷时的耗损程度更小,从而增加了生产的稳定性,保证了制品的高质量生产。

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当生产线的管材挤出产量超过700kg/h时,一般需要配备内部空气冷却系统对管材进行冷却。但是,由于没有相应的回收装置,冷却过程中产生的热量通常都是被直接排出去。为了有效地利用这些能量,节约能耗和生产成本,邦德拉公司开发出了一种新型的热回收利用系统。该系统可收集管材在冷却过程中释放的热能,并用其加热原料。据介绍,该系统在对热量进行回收的过程中,还能够加速管材的冷却,从而缩短管材的冷却时间。

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图2 新型节能型管材生产线配备了标准的交流电机,显著提高了生产效率

界面友好型操作控制装置的使用,使得挤出生产的操作管理更加直观,同时也提高了对于特殊情况的响应能力。另外,该生产线还提供了多个优化工程方案,以满足挤出生产的灵活性和高效性需求。这些方案包括:重新使用回收料(如发泡聚氯乙烯、多层聚乙烯和聚丙烯等)开发多层管材制品;加工新一代原材料(如聚乙烯- RC、聚丙烯-Rb和有机填料等);使用较高比例的回收料和/或填料;直接挤出回收材料等。

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图3 界面友好型操作控制装置提供了多个优化工程方案,
可满足挤出生产灵活性和高效性需求

节能和降低成本是该生产线的又一亮点。与单螺杆挤出机相比,该生产线可减少高达30%的能耗。在加工多层管材(如3层结构的发泡PVC管材、MDPE/HDPE管材以及PP管材等)时,由于无需进行预混,该生产线还可显著降低原料的使用量。据统计,其双螺杆挤出机每公斤至少可节省0.20的混合造粒成本。另外,该生产线还能够有效提高添加剂的填充比例。

相比单螺杆挤出机最高不超过25%的填充比例,该生产线可实现高达50%的填充比例。邦德拉公司表示,在挤出过程中填充发泡剂或矿物填料时,可将管材的生产成本降低为原来的1/4。按此计算,该生产线每年可为生产商节约20000。目前,这种管材可广泛应用于建筑房屋的排水排污领域。

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图4 在线手动调节机头模具无需停机即可直接更换尺寸

得益于能耗的降低和原材料耗损的减少,新生产线还在很大程度上降低了管材挤出过程对环境的影响。

可在线调节挤出管材模具

对于传统的管材挤出生产线,通常配备的是固定挤出机头模具。它包括外模头和模芯两部分,其中,模芯主要用于确定管材的壁厚,而外模头则用于确定管材的外径。由于这种模具的各项性能指标都是不可更改的,因此,当管材的壁厚和外径尺寸发生变化时,就需要相应地更换模芯和外模头。而在更换外模头或模芯的过程中,均需要停机,因此,给挤出生产带来了很大的不便。

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图5 邦德拉公司的单螺杆挤出机装置

之前,邦德拉公司曾研发出了一种全自动式挤出机头更换模具装置。该解决方案虽然非常有效,但需要操作者具备较高的操作技术,而且不能对旧生产线进行改造,只适用于新生产线,无形中也增大了使用成本,往往使很多客户望而却步。为了满足大多数生产商的生产需求,邦德拉公司最近又新推出一种可在线手动调节式挤出管材模具。相比之前的解决方案,它具有更大的灵活性,可加工的产品范围更加宽泛,而且设定时间更短,材料损失更少,可以说是介于传统与全自动挤出机头模具之间的一个折中,但实属优选的解决方案。

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图6 邦德拉公司的双螺杆挤出机装置

这种新型的模具技术可用于挤出PP和PE管材,它采用手动调节的方式,可以无限调节机头模具的间隙,从而显著降低生产成本。同传统的挤出机头模具一样,该装置可以被安装于现有的任何一台管材挤出生产线上,而且模头可调整的尺寸范围非常宽泛(从32mm到630mm),几乎可满足管材生产的所有尺寸要求(见表1)。例如,生产管材直径为90~160mm的管材时,只需选用一个BMC160型号的可调节模头,即可顺利实现挤出生产。如果管材尺寸和壁厚超出该模头的应用范围,该装置还可直接在线更换新模头装置,而无需停机。当然,如果客户需要其他的直径范围,邦德拉公司也会根据需要提供。

表1 标准的在线手动调节挤出管材模具尺寸
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环保型XPS发泡保温板材挤出生产线

XPS板材是一种硬质挤塑聚苯乙烯保温隔热材料,拥有连续均匀的表层及闭孔式蜂窝结构,因而具有优越的保温隔热性能、良好的抗湿防潮性能以及抗压性能。基于优异的综合性能,加之价格上的优势,使其有着巨大的市场应用潜力。目前,XPS板材已被广泛地应用于绝热、保温和隔音等领域,比如用作屋顶的隔热材料。

在用于发泡保温板材时,板材通常都是采用3 层结构,即外面两层采用聚乙烯片材,中间层采用XPS板材。在生产过程中,通常使用CFC和HCFC作为发泡剂。而使用这类物质有一个缺点,它们对臭氧层具有破坏作用,会进一步加重温室效应。随着环境问题越来越受到关注,并伴随着更加严苛的环保法规的出台,XPS板材加工商面临着严重的挑战。如何生产出具有良好的加工性能、经济性和应用性能的环保发泡板材,对于挤出生产商而言至关重要,这同时也影响着板材加工商对环保型产品的选择和投资态度。

表2 单螺杆挤出生产线的配置和技术参数
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经过多年的开发以及与众多下游客户的密切配合,邦德拉公司成功开发出一种新的XPS挤出生产技术。该技术通过使用环保型的非CFC 和HCFC发泡剂取代原来的CFC和HCFC发泡剂,能够在不影响生产的前提下,达到环保的目的。

这种环保型XPS板材挤出生产线有2种基本构型,即串联式单螺杆挤出生产线以及同向旋转双螺杆挤出生产线。整条生产线的配置大致分为:重力计量系统、喂料系统、苯乙烯和添加剂的混配系统、挤出系统、发泡剂注入系统、膨胀发泡系统,成型系统、定型系统、铣切系统和堆垛系统等。具体配置和技术参数见表2和表3。该生产线可显著提升设备的可靠性,实现连续不停机下的稳定生产,从而将废品率降低至最小。在生产不同厚度的制品时,该生产线还可显著缩短更换时间,提升生产效率。

表3 双螺杆挤出生产线的配置和技术参数
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另外,邦德拉公司可根据ATEX或CE标准,为客户提供各种安全工作环境建议和工程设计,如:提供强制排风方面的系统设计和建议;提供对加工环境逃逸气体和饱和程度检测系统的工作环境建议和工程设计;提供排放气体检测管理系统的工作环境建议和工程设计等。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (10/29/2009)
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