高效节能的吹塑生产方式大行其道

作者：Anna Funk, Sebastian Rasche

欢迎访问e展厅 展厅 5 吹塑机/中空成型机展厅 吹塑机, 吹瓶机, 中空成型机, ... 吹塑—能源与资源的利用效率如今成为吹塑生产领域的发展聚焦所在。全自动机器设备、新型加热技术和系统，以及塑形工艺的改良，无不推动了吹塑行业的可持续发展，也为应用这些成果的企业开辟了更广阔的发展空间。 德国杜塞尔多夫举办的K2010（第18届国际塑料橡胶展览会）充分展现了塑料行业各领域的蓬勃发展和创新力量。金融危机的发展停滞期成为修炼内功的契机，众公司纷纷将精力投入在改进生产系统和开发新技术上，从而推进了生产的技术性改良和高度自动化，以及资源使用效率的提高。 新型生产监控系统保障产品高品质 市场对包装材料类产品不断提出更高的品质要求，这就需要严密的生产监控来保障产品质量和生产效率，同时生产全程必须清洁可控。为实现这一目标，越来越多的生产线开始加入生产监控系统，用以获得实时生产质量数据。德国波恩的考特斯机械制造公司展出其研发的生产监控系统，该系统整合了密封性测试、产品重量自动校准和摄像测试系统，可在生产过程中对不合格产品加以识别、隔离、汇总。系统可记录生产参数，持续监控并检测总能耗，并且用图表数据体现生产效率，从而帮助提高能源使用效率，达到生产监控的目的。这一设计理念已经被KLS8-100高性能吹塑设备所充分应用（见图1）。 壁厚控制系统提高原材料使用效率 资源的节约要同时从环境效益和经济效益两个方面加以考虑，为此，吹塑行业聚焦在原料的高效使用、生产流程及生产技术的智能化应用上。如今中空吹塑产品的发展趋势是更薄壁和更轻量化，型胚的壁厚分布直接影响到最终成品的壁厚分布，其数据会被壁厚控制系统精确记录，用以提高原材料的使用效率，壁厚控制系统涵盖异形模具、局部壁厚等多项控制内容。在CheK.NRW发起联合研究项目“Material und Ressourceneffizienz fur Kunststoffhhlkorper”（即：中空塑料产品生产中原材料与能源的高效利用）中，德国波恩Dr. Reinold Hagen Stiftung公司与圣奥古斯汀Bonn-Rhein-Sieg大学，及特罗斯多夫Ingenieurburo Feuerherm公司展开合作，研究课题是容量小于3 l的小规格产品局部壁厚控制系统，旨在提高原材料使用效率。 全自动吹塑设备更节约能耗 距离第一台全自动吹塑设备问世已相隔多年，如今全自动设备正面临各种多样化的市场要求，考量的标准也更面面俱到，不仅要比液压设备更加节能，更静音，还要更能保持设备清洁度，例如，药品或食品精细包装的生产需要在洁净车间来进行，因而其生产设备必须是无油的。应对市场需求，包括传统液压设备在内的许多设备制造商，都会提供全自动或者半自动设备的解决方案。德国柏林Bekum Maschinenfabrik有限公司展出了新一代Eblow自动吹塑设备配置有全新的压合系统（见图2），该自动系统建立在C-base结构基础上，可支持多机器同时运行且并行不悖。据制造商介绍，这将不仅延长设备使用寿命，而且系统还可定位精确到0.01mm，实现快速均匀的压合，整齐完美的切割。合模工序由伺服电动机和水齿轮共同完成。与传统液压系统相比，该新型系统的维护成本低，且可静音运行，节约能耗达50%。 德国大贝伦Uniloy Milacron有限公司展出的UMS 12 E.D.全自动吹塑设备，也可节约能耗达45%。除了上面提到的各项优势，该设备淘汰了液压组件，将转换阁整合进系统，安装在挤出装置下方，又可节约22%的能耗。参展的所有用于顺序混合挤出成型的全自动吹塑设备均由意大利马真塔Uniloy Milacron有限公司出品。UMA 12 SeCo2 EnergiaZero全自动吹塑设备（见图3）将传统顺序混合挤出成型设计理念与新型自动技术相结合，无连接压合组件、栓，以及顺序模具系统、吹口用的壁厚控制都是全自动的。生产运行精确度高是该全自动模具系统所具有的独特优势，有助于更好地控制塑料再生产环节的传送区域。 公共支持项目中的效能研究 在德国亚琛RWTH Aachen大学的塑料生产研究中心（IKV）的管理指导下，德国汉堡吹塑设备制造商KHS Corpoplast有限公司，与德国Bruckmuhl AdPhos创新技术公司，及德国哥斯拿Okertaler Mineralbrunnen有限公司，合作开发出了塑料容器生产能耗与能源使用效率解决方案，该项目获得了德国联邦教育与研究管理局（BMBF）及德国项目管理代理Karlsruhe公司资金支持。项目特别密切考量了三个关键指标—原材料、电力和压缩空气的消耗量。关键指标可以说与PET材料重量息息相关，这因而也彰显了拉伸吹塑生产的轻量化趋势（见图4）。第一项研究指出，PET材质的加速拉伸工序可以节省约3%的原材料。拿Okertaler Mineralbrunnen公司生产的1.5 l PET瓶来说，这就意味着将PET原材料使用量从31g减少到30g，按照现在的PET市场价格，在年产量1亿PET瓶的情况下，这就意味着成本节约达12万欧元，这还没有计算进轻量化型胚再加热环节节约能耗带来的效益。 生产工程研究和提高成果被应用于Corpoplast拉伸吹塑设备的母料填充工序，并将做进一步细节化的分析。 新型微波加热技术 德国Krones AG, Neautraubling公司展出了为Contiform系列拉伸吹塑设备开发的微波加热技术（见图5）。 Contiform S8设备拥有FlexWave加热技术，在型胚再加热工艺上向前迈进了一大步。从2009年底开始，使用FlexWave技术的设备已经应用于日常填充加工。根据设备制造商介绍，与目前市场上的红外加热系统相比，新型微波加热系统可显著减少能耗。该系统有助于提高吹塑设备的填充物使用效率，因为加热时间缩短，烤箱中的型胚数量就大大减少了，如遇意外生产中止，型胚损耗量相对降低。 系统的每个微波发射点都配有关闭腔共振器，确保微波能量被型胚高效吸收。微波的高穿透力可以均匀加热型胚，从而节省下了表面降温和平衡时间。该系统具有高灵活可调性，且不受型胚色彩、PET材质或可回收比例的影响，这些优势使得微波加热技术前景尤为可观。 现有Contiform S8设备配有一个旋转烤箱，内置16个微波发射点，因而系统的投资成本超过了传统IR加热系统。但若达到加热/吹塑比率为1：1，微波加热技术在拉伸吹塑设备制造中发挥潜力便远非传统技术可比拟。 加热模块的改进显著减少能耗 法国Le Havre机器制造商Sidel S.A.S.公司也聚焦在如何提升型胚再加热生产过程中的能源使用效率。据该公司介绍，与原有模式相比，其新型SBO Universal 2 Eco设备线的加热区域负荷可以减少40%。通过改进红外加热烤箱内部构造，设备制造商成功地显著减少了单舱加热灯数量和加热舱总量。例如在生产1.5 l瓶时，Sidel就推出了新型加热烤箱（见图6），生产同质的瓶，新型加热烤箱仅需要10个加热舱，而原加热烤箱则需要14个。同时，新型加热舱中的加热灯数量也从10减少到9，型胚间距从50mm减少到40mm。2009年每生产一个瓶的耗电量是4.7 kWh，而如今使用新型加热技术的单瓶耗电量仅为2.6kWh。 结语 能源使用效率、可持续生产和资源保护仍然是吹塑行业发展的三大主旋律。设备制造商针对整个吹塑产业链在寻求不同的解决方案，或改进驱动、塑形技术，或优化生产工作流程，最终，提升产品品质才是发展的王道。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/6/2013)