无论是在混料机、挤出机、注塑机和其他类似设备中,还是在塑料产品的包装过程中,准确的原材料供应往往是塑料产品高效生产的关键。对此,PROCESS杂志归纳了一些在原材供应时需要注意的问题。
在2013年度德国杜赛尔多夫国际塑料及橡胶博览会(K展)上,第一眼给人留下的印象是重点展品塑料挤出机、注塑设备和吹塑设备。但为保证这些设备顺利地工作还需要一系列的辅助外设。例如干燥设备、定量控制装置或者料仓。这里的基本原则是所有的仪器设备都要集成到塑料生产加工过程中。它们应有足够的灵活性,能够对不同种类、不同数量的原材料正确地做出准确的反应。同时,提高生产效率也是关注度很高的话题,在实际生产中常常对各个具体的生产过程提出了提高效率的要求。
许多设备供应商都在设备合同中承接了整个原材料供应和输送的任务,提供了丰富的产品和原材料供应系统。例如,Komstanzer Motan公司提供了从定量秤重开始到输送和包装的一整套解决方案。作为他们展品的一个亮点就是新型的小型压缩空气干燥机。这种Luxor CA S系列的压缩空气干燥机非常适合于在少量和微量产品的生产中使用。其轻便、紧凑的结构型式使它可以方便地安装到所有生产加工设备上,而且适用于安装空间非常狭小的场合。工作时,这种小型压缩空气干燥机使用生产厂现有的压缩空气就可以,排出的气体可释放到周围大气环境中。工作时,企业压缩空气系统中的压缩空气的温度较低,需要首先加热到所需的干燥温度。
原材料输送的可视化
Motan公司致力于原材料供应全过程的可视化作。这就使操作者能够及时地查看原材料输送设备的全部功能和运行状况。从可视化系统的主菜单中,操作者可以了解到原材料的检验记录,也可以调整和修改系统的设置。所有与生产有关的数据都能够实时记录、分类和保存起来。可视化系统的程序是根据用户的特殊要求和具体应用而编写的。这就实现了以目标为主导的高效供料和高可操作性。
图1 Zeppling公司为塑料生产厂提供了交钥匙工程。从外表上看不出这是塑料生产,它里面是什么呢?如果没有混合机、干燥机和管道等设备的附件,高效的塑料生产是不可能实现的
越来越多的设备制造企业都在提供包括原材料供应在内的交钥匙工程。其中,斯图加特的Coperion公司以其在中国上海的生产基地迅速扩大了复合工程塑料生产领域中的这类综合性设备的生产和销售。再如,巴斯夫中国上海的生产设备也是一整体项目。2012年巴斯夫公司给了土耳其一家流程设备生产厂一套复合工程塑料生产线的全套生产合同。这就使巴斯夫公司复合工程塑料的生产能力比2006年提高了一倍。所有设备的核心都是Coperion公司研发生产的ZSK双螺杆配混机。但整个工程,包括工厂设计、设备配置以及成套的混料系统:从原材料供应到粒料的混料挤出直至干燥、冷却、成品的输送和成品颗粒的发货包装。其中也包括了所有的能源供应和生产所需介质的供应。
Protec Polymer Processing公司提供的原材料供应业务范围同样也包括了规划设计和从料仓到塑料生产线的成套设备制造。尽管他们关注的是总体设计,但也非常注重细节。在2013年度的K展上,这家公司首次推出了重力式批次定量控制系统Somos BB 500,该系统可以完成4种原材料定量称重,称量控制流量可以达到500kg/h的定量控制系统。这一装置可以直接安装在塑料加工设备的原材料入口处,或者安放在设备旁边的机架上,利用压缩空气吸入将原材料添加到初级容器中。
新规格的料仓
几年前,Zeppelin公司成功开发了料仓生产制造的革命性方案:制造的料仓不再是焊接的料仓,而是用螺栓在安装使用现场就地连接起来的料仓,他们称之为Bolt-Tec的料仓技术。利用这种Bolt-Tec料仓可以把物流成本降低30%。这种料仓的各个组成部件可以在一个标准集装箱中运送到使用现场,就地组装。40in的集装箱车辆的运输费用明显的低于常规的整体料仓运输费用。现有公路基础设施不足的偏远地区从这种料仓中获益最大。因为向基础设施薄弱地区运输传统的料仓时大多数情况下都需要用重型运输设备,由此而产生的费用运输费用非常高。原来用螺栓连接的料仓其容积被限制在500m3以内,而采用了Zepplin系统的螺栓连接料仓则打破了这一限制,利用这种技术可以组装容积为1000m3的大型料仓。
这也使得Bolt-Tec技术的螺栓连接料仓在世界各地成为颗粒状原材料的标准料仓。在松散物料的输送中,Zepplin系统也有着类似的光明前景。Zepplin公司与Doppelmayr公司合作成为了合作伙伴,Zepplin公司提出如何才能最佳、高效地输送传统的松散物料。例如当塑料颗粒原材料生产厂与海港之间距离很远,无法利用气动输送系统来输送时。缆车可能是一种不错的解决方案。在K展上,Zepplin公司展示了体现这一理念的概念性解决方案。
图2 不同性质的原材料可以经同一混合搅拌设备混合、搅拌、均质化和弥散;然后做好表面强化处理和干燥
灵活的存储
Heinrich Axmann公司把占用众多劳力的原材料人工输送改换为自动化的料仓供料方案,实现了灵活和高效的原材料供应。这家公司选择了A.B.S.公司的Flex型料仓。之所以选择Flex型料仓,是因为它所使用的聚酯纺织物易于弯曲,准确地满足了料仓使用要求。另外,A.B.S.公司还具有从料仓设计、生产制造到专业化的安装和调试的全部能力。A.B.S.公司能够可靠地提供全套服务。现在安装使用了4个灵活性很高的料仓设备,总存储容积为27.6t。这种料仓技术的优点之一就是正方形的横截面,与圆形料仓相比较有着更好的空间利用率。这种没有使用涂层材料,具有导电能力的聚酯纺织物可以按照用户的要求生产制造,这种纺织物具有非常好的化学稳定性和坚固耐用性,在使用时只需将这些聚酯纺织物挂在钢制骨架上就可以了。钢结构的聚酯纺织物料仓可以安装在秤量装置上,这样控制系统就能够随时得到料仓当前储量的数据和信息。为了避免装料时引起料仓容量,料仓中安装了电子传感器,该传感器可以在料仓装满之后发出提示信息。料仓中颗粒物由抽气输出系统输出,实现了全自动。操作者可以利用料仓的控制台和计算机的控制程序控制料仓的操作,并对料仓进行监控。
2013 K展中的蓝色能效
2013 K展中的一个重要主题就是节约能源,因为在塑料生产过程中要散发出大量的热能。这里的节能任务就是:保持热平衡的生产过程。不仅仅是注塑机、而且塑料挤出机都在尝试新的节能途径,以便降低能源费用。在2012年的Fakuma塑料展期间,塑料设备和橡胶设备生产厂家们就首次打出了所谓的蓝色能效的旗帜。从那时起,德国机床设备制造企业协会VDMA中55家能耗大户就参加了蓝色能效的活动。本届塑料博览会中的塑料设备展示就表明了塑料设备生产企业的成果。例如,它们展示能够把热能用于后续生产过程的蓝色能效干燥机。塑料挤出机生产厂Leistritz公司在本届博览会上利用Azo挤出机演示了它在生产实践中能够干些什么。其中包括连续的、重力式的Azocont控制系统或者在Azo Schutledos容器制造技术控制下的定量系统。
有着更多的功能
即便是简简单单的混合搅拌设备也不再只承担简简单单混合搅拌任务了,相反混合搅拌机所能完成的任务逐步发展的越来越多;例如MIT混合技术设备公司推出的Uni tec和MIT Eco plus系列的混合搅拌机。
Uni tec万能型混合搅拌机是立式混合搅拌设备,在原材料的均质化方面有着决定性的优势;但它也能完成复杂的流程工艺生产任务,例如完成干燥或者特定材料的造粒。这样,一台设备就可以经济地完成原来需要多台设备才能完成的流程工艺任务了。多种事先在企业研发中心经过严格测试、做到了最佳性能匹配的可选设备附件使得用户能够根据生产需要灵活的配置设备。Vent tec就是新一代混合机的一种附件,在连续性生产的条件下对提高MIT系列混合搅拌机的干燥性能有着重要的意义和作用。这一附件能够在混合搅拌过程中自动根据不同的生产阶段进行性能匹配。
图3 Coperion公司为巴斯夫公司位于土耳其一家工厂设计、生产和制造的工程塑料挤出机生产设备
特殊的过滤器解决方案
无论是塑料原材料的生产还是后续的塑料生产过程,例如混合搅拌、造粒、灌装、输送、存储、研磨、激光加工直至废旧塑料的回收再利用都离不开过滤。适合于大批量生产使用的Herding系列过滤装置适用于100~400000m3/h的分散式和集中式过滤。这一装置的核心部件是Herding公司自主研发生产的,高效可拆卸清洁的烧结碟片式过滤器,它是一种按照纯表面过滤原理工作的过滤器。这种过滤器在使用寿命、过滤效率和耐久性方面都进行了优化。稳定的压力损失、均匀的抽取流量和很长的使用寿命是这一过滤器的技术特点。同时这一技术在安全保护技术以及Atex易燃易爆安全认证、二次爆燃保护、结构性的防爆设计和设备外设的安全保护方面给予了极高的关注。这一系列的过滤器还采用了大量的外设配套技术,例如粘附性粉质材料的自动化松脱技术、多种不同的颗粒物抽取方式和排污方式以及以项目特性为主导的解决方案。
小结
多种多样新研发的产品告诉我们,仅仅依靠仪器本身是无法满足塑料工业高效、灵活的生产需要的。要实现高效、灵活,更多的是要靠全盘考虑后而开发出来的智能化解决方案。尤其是涉及到节约能源时,这是合作伙伴提供的解决方案所必须的。只有这样,塑料生产企业才能屹立在今天的国际市场上。
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