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擠出、注塑機免干燥環保工藝
近年,格諾斯(Gneuss)的MRS(MultiRotat*tem)擠出機開始用于加工rPET,現時已在售出超過25臺這些特殊擠出機,用于生產片材、纖維,以及回收造粒。
MRS擠出機的主要優點是加工PET時不需要預先干燥,而是采用簡單的水環真空系統將PET加工成高質量的產品。這是通過其*的加工段實現的。
MRS基于傳統單螺桿擠出機,轉鼓中配置有8個行星單螺桿,螺桿由環形齒輪和小齒輪傳動系統驅動。切入轉鼓中的機筒約有30%開放,因而可以充分暴露熔體。
采用這種設計,格諾斯指其脫氣性能是傳統單螺桿擠出機的50倍,而真空度只需達到25-40mbar。由于不需要高真空系統和預干燥操作,所以MRS是非常經濟的傳統技術替代品。此外,其還具有設計簡單、堅固,占用空間小,靈活性大的優點。
與此同時,MRS還具有的去污染性能。廠方從美國食品和藥物管理局(FDA)取得共四個有關食品行業用回收PET材料的LNO(不反對通知書)。的一個LNO允許生產商在FDA認證zui終產品(如食品容器)中使用100%的PET瓶碎片。材料在擠出機上加工前后不需要進行任何處理就可達到這一要求(對清洗無限制,不需要干燥,不需要結晶等)。
PTi創新的“無需干燥”PET/PLA片材系統
高性能片材擠出設備制造商PTi(ProcessingTechnologiesInternational)公司早在NPE2012推出其*的“無需干燥”雙螺桿片材擠出生產系統。
PTi銷售與市場部副總裁DennisParadise表示,“無需干燥”片材擠出系統是一種符合生態觀念的制造解決方案,可以大幅節能和降低成本。這也是北美*一套供試用的全尺寸“無需干燥”雙螺桿片材擠出展示系統。
這種生產規格的裝置的加工速度可達到每小時900公斤以上,可加工多種樹脂,包括rPET/PLA和工業PET/PLA。其高能效加工工藝依托意大利LuigiBandera公司的高真空雙螺桿擠出機(HVTSE)技術,利用該技術加工PET時不需要對原材料進行干燥和結晶。其配備有單個常壓和兩個高真空通氣系統,以及同向旋轉雙螺桿擠出機。
采用這種新方法可以在擠出過程中除去濕氣和其它揮發物。加工回收PET時,還可省去材料的重結晶工序。與傳統方法相比,省去干燥和結晶工序可以節能約30-35%。
萊芬豪舍PET流延膜生產線
萊芬豪舍(Reifenhuser)zui早在2010年K展推出一條生產三層未拉伸PET流延膜的生產線。到目前為止,已有四條采用該技術的生產線在運行,還有幾條生產線計劃不久將發送。
該生產線的關鍵組件是Reitruder雙螺桿擠出機,利用該擠出機在加工PET時不需要預結晶和預干燥,與生產片材類似。采用該技術不僅可以經濟地生產PET薄膜,而且還具有許多其它技術優勢。
專門針對高要求產品優化的收卷機基于經實際驗證的技術。由于配備專門設計的旋轉臂收卷機,所以可以卷取敏感的12?m薄PET薄膜、傳統CPP薄膜和150?m厚的硬PET薄膜,在許多情況下不需分切和再卷取。這樣就可以提高生產效率,降低成本。
泡罩薄膜就是其多種應用領域之一。利用這種特殊流延膜技術可以將薄膜厚度減小至120?m,遠小于軋光操作中常見的150?m。這就是說,在該應用領域還具有成本優勢。
從技術觀點出發,當前存在向共擠出發展的明顯趨勢。過去常常是將BOPET膜與阻隔膜復合,但現在可以在一步工序中共擠出這種結構的薄膜,這種工藝已成功應用于萊芬豪舍流延片材涂覆生產線中。
與BOPET生產線相比,生產線尺寸較小,生產量較低,因而具有較高的靈活性。可以生產一些特殊薄膜厚度的小訂單,還可以針對一些特殊應用場合調整配方。
萊芬豪舍CSC公司MichaelBeckhoff說:“可以生產多種產品,例如還可以生產CPP薄膜,薄膜質量以及生產效率與傳統CPP生產線相同,大幅拓寬了生產線的適用范圍,提高利用率,簡言之,賦予PET新的活力。”
不需要干燥的注塑工藝
免干燥技術除了于擠出系統上的應用外,也開始出現在注塑方面。據美國SPE刊載,三名韓國研究人員Sang-WonWoo、Yeong-EunYoo和SunKyoungKimzui近開發了一種工藝技術,利用該技術,不需要預先干燥聚合物粒料就可以生產高質量的注塑產品。其原理是在整個注塑過程將聚合物保持在水合狀態,阻止水蒸發在模具內形成氣泡。在聚合物固化前保持模腔壓力高于特定熔體溫度下的飽和水蒸氣壓力就可達到這一目的。
據介紹,利用氣體反壓裝置升高注塑過程中塑料的壓力,通過抑制水蒸發防止形成氣泡,可省去成本高貴的干燥工序。在注塑過程中,水蒸發形成氣泡會產生嚴重的表面缺陷。由于大多數熱塑性塑料樹脂都會吸收水分,所以在注塑前干燥聚合物粒料就可以防止形成氣泡。
這個研究指出,增大壓力,提升飽和溫度來抑制蒸發,采用氣體反壓(GCP)技術可以達到這一目的,GCP技術長期用于改善泡沫模塑產品的機械性能。與傳統注塑工藝不同,采用GCP技術時要設置良好的排氣機構。可通過針與模具或分型線之間的間隙實現排氣。
但是,對模腔進行增壓時,需要密封膜腔,切斷其與周圍空氣的連通,之后連接到一個增加器。三名研究員設計并制造了這種模具和GCP系統,在不需要預先干燥的條件下進行注塑。他們也開發了一種控制系統來保持模腔的壓力。需要針對未填充模腔及熔體壓力的變化將模腔壓力調節到預設值。此外,需要配備容積充足的增壓器。
研究分析了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)注塑件的外觀質量和機械性能,以此來評估GCP注塑技術的效果。用電動注塑機(SumitomoSE-50D)對所設計的系統進行了試驗,所有情況下,模具溫度都設定為60℃,注塑速度為每秒50毫米。由未干燥PMMA制備的拉伸試驗樣件含有大量的氣泡,但采用GCP技術制造的樣件無氣泡。
研究人員又利用GCP系統以回收PC(注塑前不進行干燥)制造了一種工業產品。不采用GCP時,注塑件表面有大量的可見小坑,而采用GCP裝置注塑的部件,表面光滑,無瑕疵。部件質量可以達到工業應用要求。
總之,GCP系統不需要干燥工序就可制造高質量產品,其原理是將壓力保持在高于飽和壓力來提升飽和溫度,可防止注塑過程中所吸收的水分從聚合物中蒸發出來。該技術很容易實現工業化,目前研究正集中在注塑過程中的蒸發機理,以及開發針對GCP的易于實現的模具改造技術。
該系統的開發得到韓國中小企業管理局的資助。該研究也是韓國知識經濟部資助的大表面微機械系統技術開發項目的一部分。國立首爾科學技術大學(SeoulNationalUniversityofScienceandTechnology)的工業學術合作基金(IndustryAcademicCooperationFoundation)也資助了本研究。韓國Uni-SolutionPlus將整套系統實出了工業化,稱為UNIMAS。
MRS擠出機的主要優點是加工PET時不需要預先干燥,而是采用簡單的水環真空系統將PET加工成高質量的產品。這是通過其*的加工段實現的。
MRS基于傳統單螺桿擠出機,轉鼓中配置有8個行星單螺桿,螺桿由環形齒輪和小齒輪傳動系統驅動。切入轉鼓中的機筒約有30%開放,因而可以充分暴露熔體。
采用這種設計,格諾斯指其脫氣性能是傳統單螺桿擠出機的50倍,而真空度只需達到25-40mbar。由于不需要高真空系統和預干燥操作,所以MRS是非常經濟的傳統技術替代品。此外,其還具有設計簡單、堅固,占用空間小,靈活性大的優點。
與此同時,MRS還具有的去污染性能。廠方從美國食品和藥物管理局(FDA)取得共四個有關食品行業用回收PET材料的LNO(不反對通知書)。的一個LNO允許生產商在FDA認證zui終產品(如食品容器)中使用100%的PET瓶碎片。材料在擠出機上加工前后不需要進行任何處理就可達到這一要求(對清洗無限制,不需要干燥,不需要結晶等)。
PTi創新的“無需干燥”PET/PLA片材系統
高性能片材擠出設備制造商PTi(ProcessingTechnologiesInternational)公司早在NPE2012推出其*的“無需干燥”雙螺桿片材擠出生產系統。
PTi銷售與市場部副總裁DennisParadise表示,“無需干燥”片材擠出系統是一種符合生態觀念的制造解決方案,可以大幅節能和降低成本。這也是北美*一套供試用的全尺寸“無需干燥”雙螺桿片材擠出展示系統。
這種生產規格的裝置的加工速度可達到每小時900公斤以上,可加工多種樹脂,包括rPET/PLA和工業PET/PLA。其高能效加工工藝依托意大利LuigiBandera公司的高真空雙螺桿擠出機(HVTSE)技術,利用該技術加工PET時不需要對原材料進行干燥和結晶。其配備有單個常壓和兩個高真空通氣系統,以及同向旋轉雙螺桿擠出機。
采用這種新方法可以在擠出過程中除去濕氣和其它揮發物。加工回收PET時,還可省去材料的重結晶工序。與傳統方法相比,省去干燥和結晶工序可以節能約30-35%。
萊芬豪舍PET流延膜生產線
萊芬豪舍(Reifenhuser)zui早在2010年K展推出一條生產三層未拉伸PET流延膜的生產線。到目前為止,已有四條采用該技術的生產線在運行,還有幾條生產線計劃不久將發送。
該生產線的關鍵組件是Reitruder雙螺桿擠出機,利用該擠出機在加工PET時不需要預結晶和預干燥,與生產片材類似。采用該技術不僅可以經濟地生產PET薄膜,而且還具有許多其它技術優勢。
專門針對高要求產品優化的收卷機基于經實際驗證的技術。由于配備專門設計的旋轉臂收卷機,所以可以卷取敏感的12?m薄PET薄膜、傳統CPP薄膜和150?m厚的硬PET薄膜,在許多情況下不需分切和再卷取。這樣就可以提高生產效率,降低成本。
泡罩薄膜就是其多種應用領域之一。利用這種特殊流延膜技術可以將薄膜厚度減小至120?m,遠小于軋光操作中常見的150?m。這就是說,在該應用領域還具有成本優勢。
從技術觀點出發,當前存在向共擠出發展的明顯趨勢。過去常常是將BOPET膜與阻隔膜復合,但現在可以在一步工序中共擠出這種結構的薄膜,這種工藝已成功應用于萊芬豪舍流延片材涂覆生產線中。
與BOPET生產線相比,生產線尺寸較小,生產量較低,因而具有較高的靈活性。可以生產一些特殊薄膜厚度的小訂單,還可以針對一些特殊應用場合調整配方。
萊芬豪舍CSC公司MichaelBeckhoff說:“可以生產多種產品,例如還可以生產CPP薄膜,薄膜質量以及生產效率與傳統CPP生產線相同,大幅拓寬了生產線的適用范圍,提高利用率,簡言之,賦予PET新的活力。”
不需要干燥的注塑工藝
免干燥技術除了于擠出系統上的應用外,也開始出現在注塑方面。據美國SPE刊載,三名韓國研究人員Sang-WonWoo、Yeong-EunYoo和SunKyoungKimzui近開發了一種工藝技術,利用該技術,不需要預先干燥聚合物粒料就可以生產高質量的注塑產品。其原理是在整個注塑過程將聚合物保持在水合狀態,阻止水蒸發在模具內形成氣泡。在聚合物固化前保持模腔壓力高于特定熔體溫度下的飽和水蒸氣壓力就可達到這一目的。
據介紹,利用氣體反壓裝置升高注塑過程中塑料的壓力,通過抑制水蒸發防止形成氣泡,可省去成本高貴的干燥工序。在注塑過程中,水蒸發形成氣泡會產生嚴重的表面缺陷。由于大多數熱塑性塑料樹脂都會吸收水分,所以在注塑前干燥聚合物粒料就可以防止形成氣泡。
這個研究指出,增大壓力,提升飽和溫度來抑制蒸發,采用氣體反壓(GCP)技術可以達到這一目的,GCP技術長期用于改善泡沫模塑產品的機械性能。與傳統注塑工藝不同,采用GCP技術時要設置良好的排氣機構。可通過針與模具或分型線之間的間隙實現排氣。
但是,對模腔進行增壓時,需要密封膜腔,切斷其與周圍空氣的連通,之后連接到一個增加器。三名研究員設計并制造了這種模具和GCP系統,在不需要預先干燥的條件下進行注塑。他們也開發了一種控制系統來保持模腔的壓力。需要針對未填充模腔及熔體壓力的變化將模腔壓力調節到預設值。此外,需要配備容積充足的增壓器。
研究分析了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)注塑件的外觀質量和機械性能,以此來評估GCP注塑技術的效果。用電動注塑機(SumitomoSE-50D)對所設計的系統進行了試驗,所有情況下,模具溫度都設定為60℃,注塑速度為每秒50毫米。由未干燥PMMA制備的拉伸試驗樣件含有大量的氣泡,但采用GCP技術制造的樣件無氣泡。
研究人員又利用GCP系統以回收PC(注塑前不進行干燥)制造了一種工業產品。不采用GCP時,注塑件表面有大量的可見小坑,而采用GCP裝置注塑的部件,表面光滑,無瑕疵。部件質量可以達到工業應用要求。
總之,GCP系統不需要干燥工序就可制造高質量產品,其原理是將壓力保持在高于飽和壓力來提升飽和溫度,可防止注塑過程中所吸收的水分從聚合物中蒸發出來。該技術很容易實現工業化,目前研究正集中在注塑過程中的蒸發機理,以及開發針對GCP的易于實現的模具改造技術。
該系統的開發得到韓國中小企業管理局的資助。該研究也是韓國知識經濟部資助的大表面微機械系統技術開發項目的一部分。國立首爾科學技術大學(SeoulNationalUniversityofScienceandTechnology)的工業學術合作基金(IndustryAcademicCooperationFoundation)也資助了本研究。韓國Uni-SolutionPlus將整套系統實出了工業化,稱為UNIMAS。
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