近年来,我国进口塑料机械数量增长迅速,每年进口设备价值高达13~15亿美元,约占国内塑料机械年总产值的2倍。前不久,笔者参观了第15届国际塑料橡胶展览会,亲身感受到国内与国外先进塑料机械技术的明显差距。
国际塑料橡胶展览会是世界六大塑料工业展览会中规模最大、影响最深远的国际展览会。本届展览会展出的新产品、新技术代表了世界塑料制品制造和应用的发展方向。结合展览,笔者总结了目前国外塑料加工设备的发展特点及趋势。
一是单、双螺杆挤出机追求高转速、高效率和挤出产品质量的稳定性。目前,我国双螺杆挤出机最高转速一般为500r/min左右,而国外双螺杆挤出机的最高转速一般在500~800r/min之间,最高转速可达1500r/min。法雷尔公司的非啮合双螺杆混炼造粒机,生产能力达35000kg/h,总功率为5000kW,主要用于大型聚合装置聚烯烃造粒。Berstorff公司将螺杆挤出技术用于橡胶连续密炼成型挤出,采用新型双螺杆剪切拉伸混炼元件,在密炼挤出时,用螺纹元件可以得到明显的剪切和拉伸流动,使共混物的分散得到改善,可降低能耗,大大降低热损害的可能性。这台挤出机将密炼与挤出成型一次完成,使橡胶挤出制品的生产效率大幅度提高,生产成本明显下降。德国Krauss Maffei公司将长径比为26:1的异向平双挤出机改进后,生产出36:1的双排气螺杆挤出机,这种改进可将聚氯乙烯型材的挤出量增加17%,而设备价格仅增加10%,具有功耗较低、排气可靠、塑化柔和、适应不同物料加工、质量稳定等优点。
二是用于不同目的的多机组合共挤出。Battenfeld公司多层共挤迭加吹膜机组,最多可达8台挤出机组合共挤,2台单螺杆挤出机组可用于内外层使用功能及材料成本不同的多层管挤出或多层板材挤出。荷兰MEAF公司等多家公司展出了并行放置的2台单螺杆挤出机组,1套共挤机头,共用1套
控制系统,可节省安置设备的场地空间,挤出型材的同时挤入嵌条,可节省工时,降低生产成本。奥地利THEYSOHN公司三层结构管材生产线由2台挤出机、1个共挤机头及成型牵引设备组成,这种管材的管夹层用发泡材料或低成本共混物,可节省30%的生产成本。
三是一机一模双腔技术的应用。意大利BRABOR公司聚氯乙烯双螺杆挤出机的一模双腔可同时挤出不同横断面形状、几何尺寸相差较大的制品,提高设备利用率,降低生产成本。这项技术对机头流道分布的设计和牵引辅机的要求较高,既要防止产生死角,又要考虑挤出量、挤出压力的分布,是难度较高的一项技术。
四是螺杆的方便拆卸也是挤出技术发展的一个重要方面。在螺杆挤出机一机多用或进行反应挤出时,需经常更换或清理螺杆,所以螺杆的便捷清理或更换,是挤出加工设备遇到的难题之一。目前国外这方面的技术发展很快。奥地利THEYSOHN公司的上下机筒或BUSS公司的两侧机筒可以同时打开,方便螺杆清理。有代表性的还有法国CLEXTRAL公司的可轴向移动机筒螺杆挤出机。英国APA Baker公司生产的双侧喂料平行双螺杆挤出机,其剖分机筒结合密封面的机加工不平度只有1微米,其加工精度之高可见一斑。BUSS公司的可左右剖分机筒的混炼挤出机,不仅可以快速装拆,还将螺杆上原有的沿圆周三片式螺棱的贯穿性缺口,现在每片螺棱的缺口与相邻的缺口相差一个圆周角度,这样可以提高混炼效果,并可提高挤出量,但螺杆的机加工难度相对增大,螺杆在进行旋转、往复运动时,设备控制精度相对要高。法国CLEXTRAL公司的可轴向移动机筒的螺杆挤出机采用了液压传动装置,停机后支撑机筒的机架被快速向前移动,使机筒与螺杆分离。Berstorff公司的可轴向移动螺杆的ZE25双螺杆挤出机,利用齿轮传动,仅用一分钟就可向后移动螺杆,使其与机筒分离。与CLEXTRAL公司移动机筒技术相比,移动螺杆不用拆卸机筒上的辅助设备,如料斗、侧喂料机等,齿轮传动比液压传动可靠。
从本届展览会还可看到,国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。
一是混炼与注塑成型组合技术。WP公司将双螺杆聚合物玻纤混炼技术与活塞注塑成型技术组合,把多相体系共混与注塑组合成连续成型过程。双螺杆混炼设备配有热塑性塑料计量加料装置和长玻纤喂料装置,经共混挤出后,共混料熔体进入储料缸。此时,双螺杆暂停运转,注塑活塞开始工作将熔体注入模具。注塑活塞回到原始位置,双螺杆开始运转工作,如此循环,大大降低了加工能耗和生产设备成本。
二是多工位、连续注塑技术。德国FOBOHA公司4工位双机注塑成型64件双色塑料制品技术,4个侧面各有64个阳模的结构居中并可转动,两侧各配有1套阴模和1台注塑机,每次转动90度后合模,2台注塑机同时注塑。如果注塑2种不同材料或双色制品,每转动一次,这套设备可注塑成型64个制品。意大利PRESMA公司的10工位EVA交联发泡注塑机组,由1台注塑机和沿圆周排列的10套注塑模具组成,这10个模具依次被移动到注塑机前进行注塑成型,被注塑后的模具在移动中需要完成定型、开模、取出制品、合模的工序,这些工序全部由电脑自动控制。这套交联发泡注塑机组将中型塑料制品注塑成型过程连续化,提高了注塑机的生产效率。法国BILLION公司双注塑、可旋转模具注塑技术,将2个阳模平行放置在1个可转动的支架结构上,2台注塑机同时向各自对应的模具内注塑不同物料,然后开模,阳模支架整体向前移动后旋转180度,其中1个阳模上的双色制品被取出,进行下次注塑工作。这套双注塑设备提高了连续化程度和设备操作空间的紧凑性。
三是子母螺杆注塑成型技术。TWINSHOT公司在这次博览会上首次推出的子母螺杆双色注塑技术,可以被称作是共注塑成型技术的一次重大突破。这台注塑成型设备主要是由1个机筒、2个子母螺杆和2套传动系统组成。将大螺杆的空腔作为小螺杆的机筒组成了子母螺杆,这两个螺杆各自的转动与移动由2个独立的传动系统控制,注塑模具的结构也相对简单,极大地降低了共注塑成型技术所需的设备成本。
另外,国外在压塑成型和吹塑成型自动化和连续化生产技术方面也有很大的进展。如意大利萨克米公司的连续快速压塑瓶盖成型机,主要是由1台片材挤出机、自动切片机构、配有64套瓶盖压塑模具的快速旋转机构组成。挤出片材被切下落到阴模中,阳模与阴模合模,定型后开模,由一个搓动机构将阳模上的瓶盖取出。这台设备每分钟最快可制成1200个塑料瓶盖,生产效率之高是目前在国内难以见到的。