雙工位五層共擠雙模頭中空成型機(jī)
時(shí)間:2005-07-02
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雙工 雙模 中空 成型 來源：www.newmaker.com
由于國(guó)內(nèi)多層共擠技術(shù)起步較慢，缺少核心技術(shù)，多層共擠塑料中空成型機(jī)處于空白狀態(tài)，而且產(chǎn)品技術(shù)落后，控制水平低，自動(dòng)化程度不高，無法滿足PA(聚酰胺，俗稱尼龍)、EVOH(乙烯一乙烯醇乙烯共聚物)等高阻隔原料的加工。在項(xiàng)目研發(fā)之前，這種設(shè)備只有德國(guó)、美國(guó)、意大利等國(guó)家的少數(shù)塑機(jī)廠商能夠生產(chǎn)。從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備每臺(tái)約80萬美元(不含關(guān)稅)，大多數(shù)廠家沒有能力購(gòu)買，渴求國(guó)產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)市場(chǎng)。
單層塑料中空成型機(jī)制品的使用原料單一，配方簡(jiǎn)單，對(duì)性能要求高的制品，必須耗用大量的貴重原料，例如為了保證整個(gè)制品的阻隔性能，必須全部采用PA；為提高制品的外表美觀程度，必須比多層共擠的制品多添加4～10倍的珠光素，而PA珠光素成本高，無法維持生產(chǎn)。
五層共擠塑料制品具有優(yōu)異的阻隔功能，如果用來包裝新鮮牛奶，保質(zhì)期長(zhǎng)達(dá)0.5～1年以上(普通包裝只有1～1．5個(gè)月)，包裝番茄汁的保質(zhì)期長(zhǎng)達(dá)2年以上，可以滿足出口包裝要求。而且五層共擠比三層共擠原料費(fèi)要低，強(qiáng)度要高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活方便。
一、關(guān)鍵技術(shù)問題
1、高阻隔樹脂螺桿
PA、EVOH是生產(chǎn)多層共擠高阻隔性能塑料制品的重要原料。這些原料在一般的螺桿加工過程中，由于在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)要承受較高的剪切作用，料溫不斷上升，容易造成擠出物料過熱分解，既污染擠出系統(tǒng)，又嚴(yán)重影響薄膜的質(zhì)量。為了解決這一難點(diǎn)，企業(yè)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)ZL 01 2 58204.2一種非圓塑料擠出螺桿，既保證原料充分剪切，又使熔體溫度得以控制，保證擠出系統(tǒng)的清潔和制品質(zhì)量，解決了關(guān)鍵擠出部件的難題。
2、五層共擠雙模頭
五層共擠雙模頭是產(chǎn)品成型的關(guān)鍵部件，設(shè)計(jì)時(shí)采用企業(yè)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)ZL 00 2 27270.9“一種塑料多層共擠機(jī)頭裝置”。設(shè)計(jì)模頭時(shí)必須充分考慮以下若干關(guān)鍵問題：為了追求高生產(chǎn)率(經(jīng)濟(jì)效益)，模頭設(shè)計(jì)為雙模頭結(jié)構(gòu)(即互相平行的兩個(gè)并聯(lián)的模頭)，能夠同時(shí)擠出互相平行的兩條熔融的管坯(即吹塑制品的毛坯)，為了保證兩條管坯的擠出長(zhǎng)度和重量相等，模頭流道的尺寸必須保持一致，兩個(gè)模頭必須保持很高的對(duì)稱度。由于對(duì)各種塑料原料有豐富的熔體流道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合熔體流道設(shè)計(jì)理論，清楚地知道主流道、支流道、料流分布流道設(shè)計(jì)應(yīng)有一定的壓縮比，而且模頭內(nèi)壓力分布要合理，避免流道設(shè)計(jì)出現(xiàn)死角，流道要光滑，才能使物料流動(dòng)通暢，無積料等不良現(xiàn)象和避免熔體受熱過度分解產(chǎn)生焦料。由于PA與EVOH、PE的加工工藝溫度相差很大，每一個(gè)模頭必須分為上下兩級(jí)，同時(shí)使模頭的加熱器能夠分段設(shè)計(jì)，達(dá)到模頭分段加熱的目的，大大減小溫度對(duì)不同模頭流道中擠出物料的影響。
3、模頭清洗通道
塑料加工過程存在兩個(gè)普遍的問題：一是模頭必須定期拆卸清洗，清除粘貼在模頭流道表面上的積料，拆卸模頭十分麻煩；二是模頭熔料并合口熔體壓力較低，不可避免要產(chǎn)生積料，造成制品更換顏色或配方時(shí)，要耗用大量的原料和時(shí)間排擠舊顏色和舊原料。經(jīng)反復(fù)改進(jìn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)，最終在模頭熔料并合口處增加模頭的清洗通道。通道平時(shí)用螺塞旋合封閉，當(dāng)改變制品顏色或更換配方時(shí)，只要旋下螺塞大量的舊顏色、舊原料可通過該通道迅速地?cái)D出模頭外，整個(gè)清洗的擠出時(shí)間通常小于20min。這一技術(shù)創(chuàng)新既能延長(zhǎng)模頭定期拆卸清洗的周期，又大大地方便了平時(shí)設(shè)備變更制品的顏色和配方，此創(chuàng)新減少模頭清洗時(shí)間8～24h、節(jié)約擠出熔料清洗模頭的原料400～1300kg。
4、型坯壁厚自動(dòng)控制
由于連續(xù)擠出的管坯從模頭口模擠出時(shí)處于熔融狀態(tài)，處于熔融狀態(tài)的熔體受重力的作用，管坯由厚變薄，隨著擠出管坯的長(zhǎng)度增大，管坯會(huì)變得越來越薄，呈漸變式的下厚上薄的現(xiàn)象。項(xiàng)目通過控制點(diǎn)數(shù)為100點(diǎn)的型坯壁厚自動(dòng)控制裝置，對(duì)管坯進(jìn)行壁厚曲線設(shè)定，型坯壁厚自動(dòng)控制裝置在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)設(shè)定的壁厚曲線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的循環(huán)控制，從而達(dá)到制品厚度分布合理、重量合適、原料節(jié)省，符合制品質(zhì)量要求。
5、雙工位移模及鎖模成型裝置
由于制品在成型模具中冷卻和定型需要一定的時(shí)間，時(shí)間長(zhǎng)短與原料加工溫度的高低及制品的不同厚度有關(guān)。通過加大擠出機(jī)的擠出量，配套雙工位移模、鎖模裝置，利用一個(gè)工位的制品在冷卻時(shí)，另一個(gè)工位進(jìn)行移模、合模、管坯封切等工作，從而合理地利用設(shè)備工作時(shí)間，達(dá)到提高制品產(chǎn)量的目的。
項(xiàng)目采用ZL01 235905．X“一種中空塑料器具成型裝置”的專利技術(shù)，通過油缸的頂桿與模架連接，增加了聯(lián)動(dòng)桿，形成能將油缸所受到的反作用力轉(zhuǎn)移到模架的中段平衡，從而消除了模具受壓不平衡而變形的問題。
6、余坯切除裝置
以往中空制品成形后的余坯、飛邊、提把孔擋壁必須靠人工清除，工作效率低，經(jīng)常發(fā)生工傷的事故。為了提高工作效率和設(shè)備的自動(dòng)化水平，項(xiàng)目采用自動(dòng)余坯切除裝置。余坯切除裝置由制品輸送導(dǎo)軌、制品定位夾緊，余坯鏟切、氣動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。制品脫模后在制品自動(dòng)輸送裝置的作用下進(jìn)到余坯鏟切工位，定位夾緊裝置(俗稱假模)夾緊制品，氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)余坯鏟刀，自動(dòng)鏟切制品上面的余坯、飛邊、提把孔擋壁，從而提高設(shè)備的工作效率和自動(dòng)化水平。
7、管坯自動(dòng)封切裝置
由于制品成型管坯是連續(xù)擠出的，必須利用切刀把管坯切斷為一定工藝長(zhǎng)度的成型管坯。通常中空成型機(jī)采用常規(guī)技術(shù)加熱切刀對(duì)管坯進(jìn)行切斷，而不能作管坯封底處理，主要依靠加熱得通紅的切刀對(duì)管坯實(shí)施切斷。盡管熱切刀選擇了特殊的耐熱合金鋼并在切刀的一端設(shè)計(jì)有切刀拉直裝置，都無法解決切刀長(zhǎng)期受熱表面氧化、重重脫層、切刀受熱彎曲變形、壽命短、管坯切口不整齊等缺陷。為了解決這些問題，項(xiàng)目采用不必加熱的常溫切刀。切刀共2片，分別安裝在前后的刀架上，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下能同時(shí)向管坯中心合攏，就像剪板機(jī)剪切鋼板一樣瞬間剪斷管坯。為滿足管坯的預(yù)封底更加有利于制品的成型工藝，刀架附帶安裝有凹凸槽的預(yù)封底裝置，在管坯切斷的同時(shí)對(duì)管坯底部進(jìn)行自動(dòng)熱封。由于切刀不需要加熱，不僅切刀表面不易氧化、不脫層、不彎曲變形、壽命長(zhǎng)、管坯切口整齊，同時(shí)也減少電耗，降低制品的生產(chǎn)成本。
8、液壓系統(tǒng)
由于擠出產(chǎn)量的提高使制品產(chǎn)量同步得到提高，帶來了快速移模、開模、合模、鎖模過程容易出現(xiàn)明顯的液壓沖擊現(xiàn)象。為了解決這一問題，項(xiàng)目采用了國(guó)際先進(jìn)的比例流量和比例壓力的液壓回路(即電液比例回路)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作過程壓力、流量和速度能根據(jù)執(zhí)行部件的位置要求進(jìn)行靈活設(shè)定調(diào)整，使移模、開模、合模、鎖模的動(dòng)作平穩(wěn)、柔和、協(xié)調(diào)，運(yùn)動(dòng)快捷，避免液壓沖擊的不良現(xiàn)象。
9、制品在線自動(dòng)測(cè)漏
一般中空成形機(jī)沒有制品在線自動(dòng)測(cè)漏功能，制品需要進(jìn)行離線測(cè)漏，既占用時(shí)間又占用生產(chǎn)場(chǎng)地，大大地增加了制造成本。為了解決上述問題，項(xiàng)目成功地在設(shè)備上附加制品在線自動(dòng)測(cè)漏裝置
10、計(jì)算機(jī)集中控制
國(guó)產(chǎn)設(shè)備控制技術(shù)落后，控制精度差，程序運(yùn)行速度慢。項(xiàng)目采用計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，專門設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制軟件對(duì)整機(jī)加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體壓力、熔體溫度、型坯壁厚、管坯封切、合模、鎖模、開模、移模、吹塑、制品在線自動(dòng)測(cè)漏等進(jìn)行計(jì)算機(jī)集中控制，同時(shí)顯示和監(jiān)控溫度、電流、電壓、壓力、制品生產(chǎn)數(shù)量等參數(shù)，并具有自動(dòng)報(bào)警和自診斷等功能。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、顯示清晰易懂、信息以圖文和圖表方式表示，能及時(shí)報(bào)警并提供故障報(bào)告，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)智能化的精確控制、監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程參數(shù)化。同時(shí)可以儲(chǔ)存制品的加工工藝參數(shù)，方便操作，便于企業(yè)管理，可明顯提高生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了國(guó)產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。
二、試制結(jié)果
1、項(xiàng)目采用適應(yīng)PA、EVOH原料加工的螺桿、五層共擠雙模頭、型坯壁厚自動(dòng)控制、管坯自動(dòng)封切、吹塑、雙工位移模、鎖模成型、中空成型模具、余坯切除、制品自動(dòng)輸送、制品在線自動(dòng)測(cè)漏、液壓(比例壓力、比例流量)、計(jì)算機(jī)集中控制等先進(jìn)技術(shù)及自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)
2、項(xiàng)目具有多項(xiàng)創(chuàng)新點(diǎn)：
（1）高阻隔原料加工的“波紋”螺桿。
（2）適應(yīng)溫差很大原料加工的多層共擠模頭。
（3）模頭熔料并合流道低壓區(qū)清洗通道。
（4）加料段小螺旋升角螺棱的微發(fā)泡粉劑螺桿。
（5）采用聯(lián)動(dòng)平衡式合模裝置，避免模具受壓不平衡變形。
（6）采用常溫切刀(冷切刀)及坯底封合新技術(shù)。
（7）制品在線自動(dòng)測(cè)漏裝置。
（8）計(jì)算機(jī)集中自動(dòng)控制的專用軟件。
（9）項(xiàng)目生產(chǎn)的五層共擠制品與一般設(shè)備生產(chǎn)的制品不同：擠出層數(shù)多，制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、原料搭配合理，能生產(chǎn)多達(dá)3層阻隔材料和形狀復(fù)雜的制品。
3、樣機(jī)經(jīng)安裝調(diào)試、運(yùn)行生產(chǎn)表明：項(xiàng)目各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到原《技術(shù)任務(wù)書》的技術(shù)要求，性能先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
