三層共擠PET片材生產(chǎn)線(xiàn)
閔氏塑料設備集團開(kāi)發(fā)的三層共擠PET片材生產(chǎn)線(xiàn)采用獨特的螺桿設計，具有塑化混煉效果好、剪切程度適宜、塑化效率高、自潔性好、不易降解燒焦等優(yōu)點(diǎn)，使制品展示出最佳的物理性能和表面光潔度，極大地提高了制品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。
概述
在包裝材料中，傳統的PVC透明硬片在廢棄處理時(shí)，無(wú)論采用掩埋還是燃燒的方式，都對環(huán)境有較大的污染。相比之下，由于PET材料只含有C、H、O三種元素，其廢棄物不但可回收利用，焚燒后也不會(huì )留下任何殘余物和有毒氣體，因此，目前越來(lái)越多地采用PET片材取代傳統的PVC片材。作為一種理想的硬質(zhì)透明包裝材料，PET片材的透明性和物理機械性能非常優(yōu)越，因此有著(zhù)有著(zhù)十分廣闊的發(fā)展前景。
目前，閔氏塑料設備（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“海闊塑機”）已開(kāi)發(fā)了三層共擠PET片材生產(chǎn)線(xiàn)。該生產(chǎn)線(xiàn)具有螺桿設計獨特、塑化混煉效果好、剪切程度適宜、塑化效率高、自潔性好、不易降解燒焦等優(yōu)點(diǎn)，這對于提高制品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本具有直接明顯的效益。同時(shí)，閔氏集團獨有的HM系列精密三輥壓光單元，保證了制品壓光的高品質(zhì)。針對PET原料吸濕性極強的特性，閔氏集團還專(zhuān)門(mén)設計了HQ系列干燥結晶裝置，它完全采用歐洲的同等標準，完全具備歐洲設備先進(jìn)的露點(diǎn)、濕度控制原件和技術(shù)，可保證原料最終含濕率降到0.02%以下，使制品展示出最佳的物理性能和表面光潔度。
閔氏集團MS-1220 PET三層共擠片材生產(chǎn)線(xiàn)主要由結晶干燥機、單螺桿擠出機、模頭、三輥壓光機、牽引和收卷裝置組成，可生產(chǎn)出寬度為1220m的PET片材，厚度范圍為0.2mm～1.2mm。
其工藝流程如下圖所示：
圖1 MS-1220PET三層共擠片材生產(chǎn)線(xiàn)的工藝流程
機器特性
1、擠出機
擠出機由加料配料裝置、驅動(dòng)系統、傳動(dòng)系統、機筒螺桿、機筒加熱冷卻系統、機架、電控箱等部分組成。
加料配料裝置按事先設定的比例來(lái)配置粒狀塑料粒，并將物料送入已預熱的機筒螺桿中。隨著(zhù)螺桿的轉動(dòng)，物料不斷熔融，最終從機頭處擠出。直流電機通過(guò)彈性聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞至減速箱，經(jīng)過(guò)減速傳動(dòng)，直流電機由最高轉速（1500r/min）、小扭矩的驅動(dòng)力轉變?yōu)榈娃D速、大扭矩的驅動(dòng)力，驅動(dòng)機筒螺桿旋轉以達到輸送、壓實(shí)、熔融、塑化、均化并擠出塑料的目的。由于熔化塑料的熱量來(lái)自于塑料熔膜之間的剪切作用，冷卻系統可使機筒中過(guò)熱的熔體塑料降溫，以保證機筒的溫度滿(mǎn)足工藝要求。
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在擠出機中，加料配料裝置主要用來(lái)設定配份電機的轉速，并按擠出機螺桿的轉速值調節配料螺桿的轉速，保證輔料可以按比例地輸送。風(fēng)冷裝置可避免直流電機過(guò)熱。
在擠出機的傳動(dòng)系統中，箱體HT300立式減速器的齒輪材質(zhì)為20CrMnTi，并經(jīng)過(guò)滲碳及磨齒工藝處理，齒軸材質(zhì)為42CrMnTo，軸向承載軸承采用止推軸承，且傳動(dòng)系統配有油泵潤滑系統（由油箱、齒輪泵、濾油器、冷卻器、油管組成）。當主機啟動(dòng)時(shí)，油泵隨之啟動(dòng)，將潤滑油不斷注入減速箱，帶走減速箱中的熱量，經(jīng)冷卻器降溫后又回到油箱。
機筒螺桿由氮化鋼38CrMoAl制成，螺桿的內孔和螺槽均經(jīng)過(guò)氮化處理，具有高硬度、耐磨性和一定的防腐蝕能力，從而保證了能夠達到更好的混練和塑化效果。
主料擠出機的機筒加熱冷卻系統為7段，每段的功率為6.2kW。輔料擠出機則為5段，前四段的功率為5kW，第五段變?yōu)?0kW。因為存在內摩擦，熔體從機頭擠出時(shí)溫度偏高，因此熔體在機筒內輸送的過(guò)程中，機筒每段的風(fēng)機（200W）就會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)以降低機筒內的溫度。另外，加料段還配有水冷卻裝置，進(jìn)一步保證了進(jìn)料的順暢。
整個(gè)擠出機系統安裝在機架上，機架上的導向輪使整個(gè)擠出機系統進(jìn)退方便，便于檢修螺桿和機頭。
2、模具
PET共擠片材生產(chǎn)線(xiàn)所用的模頭為T(mén)型衣架式平模頭。
換網(wǎng)器為雙工位柱式換網(wǎng)器，并使用加熱板及熱電偶來(lái)加溫和控制溫度，最大可承受壓為25Mpa。換網(wǎng)器的液壓系統的壓力等級為10Mpa，包括可調壓力繼電器、三位四通手動(dòng)換向閥、液控單向閥，并配有儲能器。其中，可調壓力繼電器可以設定和控制儲能壓力，并自動(dòng)控制電機的啟停，2個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥可同時(shí)控制2個(gè)換網(wǎng)油缸的動(dòng)作，液控單向閥可自動(dòng)保壓，從而使換網(wǎng)器實(shí)現了快速換網(wǎng)的可能。
在工作區域內，可根據實(shí)際情況放置不同規格和層數的不銹鋼濾網(wǎng)，以滿(mǎn)足過(guò)濾、擠出壓力和流量的要求。使用換網(wǎng)器前，務(wù)必將調節環(huán)調節到位，以免漏料。換工位結束后，應趁熱清理被替換的工位，待樹(shù)脂除凈后，應及時(shí)噴上脫模劑以備用。
熔體泵中有一對特制的齒輪，可在電機的驅動(dòng)下旋轉，將輸入端的熔體定量地輸送到輸出端，并為輸出端熔體的流動(dòng)提供穩定的流量，提高了塑化程度和混煉效果。通過(guò)調節齒輪的轉速可改變泵速，進(jìn)而改變輸出流量。在擠出機速度不變時(shí)，調節泵速時(shí)主控壓力會(huì )發(fā)生變化。本機有兩種調節方式：泵速與主機螺桿轉速同步升降；螺桿轉速隨泵的輸入端壓力升降而降升。熔體泵輸入端最大操作壓力為100bar(1bar=1.015kg/cm2)。另外，泵體內6支受控的加熱管可保證設定溫度的穩定性。
分配器的結構為2臺共擠三層分配器，與T型共擠模頭配套后,可通過(guò)更換進(jìn)料芯棒與調整分層葉片方式，用于生產(chǎn)A、B層或A、B、A層復合片板。該分配器通過(guò)調整分層葉片與分流桿的配合來(lái)控制各層的厚度與寬度。
分層葉片是通過(guò)分配器外部一左一右的調節螺栓來(lái)控制的，可根據實(shí)際使用比例向左或向右調整螺栓，使擺葉旋轉角度，通過(guò)調節葉片的上下角度來(lái)控制面層或底層的分層比例。在調節之前，應先按調整螺栓所標刻度尺輕輕擺動(dòng)擺葉，清楚調節范圍，以免實(shí)際調節過(guò)程中調節范圍過(guò)度。
分流桿位于分配器外部擺葉前端的刻度壓板上，上下各有一根。在將不同流動(dòng)性和粘度的物料復合時(shí)，通過(guò)修整分流桿的進(jìn)料量大小可以達到物料均勻復合的目地。旋轉分流桿，同樣可以使上下層單獨關(guān)閉。但是，這種方法僅在特殊情況下配合分層葉片的調整使用的，在正常生產(chǎn)中，不建議使用此方法調整。如需換層，最好用更換芯棒的方法來(lái)完成。
圖3 加料配料裝置
3、三輥壓光系統
三輥壓光系統的液壓系統的壓力等級為20Mpa，配有儲能器，可快速進(jìn)退上/下輥筒。與換網(wǎng)器的液壓系統所不同的是，該系統采用2個(gè)電磁換向閥同時(shí)控制2組夾輥油缸同步動(dòng)作。
三輥壓光機由中輥(固定輥)、下輥和上輥組成，各輥均經(jīng)過(guò)特殊加工至鏡面。三輥各由5.5kW的精密減速電機驅動(dòng)，輥溫由3個(gè)獨立的水溫控制器通過(guò)循環(huán)的熱水進(jìn)行控制，溫度可自由設定，上限為90℃。上/下輥的運動(dòng)由液壓油缸執行和保壓，上下輥間的輥隙由手動(dòng)螺旋機構調整，輥隙數值可直接在百分表上顯示。三輥的同步速度由3個(gè)直流伺服調速器和同步器控制，使三輥表面的線(xiàn)速度近似相等，保證了三輥轉速的同步升降以匹配熔體的擠出量。牽引輥的線(xiàn)速度略大于三輥的速度，膠輥的夾持壓力可按實(shí)際情況進(jìn)行調整。
4、二輥牽引系統
二輥牽引系統由上/下?tīng)恳?、導輥和控制裝置組成。片板在進(jìn)入牽引輥之前先經(jīng)過(guò)導輥的冷卻和鋪展。下?tīng)恳仦殇撦?，受同步變頻調速器的電機驅動(dòng)。上牽引輥為膠輥，在2個(gè)氣缸的作用下可上下移動(dòng)，使經(jīng)過(guò)上/下輥間的片材能被有效的支持和牽引，氣缸的壓力可任意調整。牽引輥旁的兩把切邊刀具可任意調整其間距和刀角，便于切割。
5、收卷機構
在張力控制器、變頻器和收卷電機的閉環(huán)控制驅動(dòng)下，收卷輥以均勻的線(xiàn)速度收卷片材，收卷導輥鋪展材片，并支承收卷時(shí)產(chǎn)生的張力，以便于鋪展的片材整齊切割。當收卷A工位完成后，翻轉電機收到計數器反饋的信號后開(kāi)始驅動(dòng)收卷盤(pán)轉動(dòng)，調換至收卷B工位。在同樣的張力轉速閉環(huán)控制下，切斷片材并在B輥上固定新片頭，收卷B輥開(kāi)始進(jìn)入收卷狀態(tài)。
控制系統
MS-1220PET三層共擠片材擠出機的控制系統采用西門(mén)子S7-300PLC可編程控制，使整機控制實(shí)現了智能化。其特點(diǎn)是：
● 西門(mén)子PLC與人機界面構成高品質(zhì)的產(chǎn)品系列，實(shí)現工業(yè)計算機的強大功能；
● 靈活的現場(chǎng)Proftibus總線(xiàn)控制及擴展技術(shù)；
● 精確強大的運動(dòng)控制功能；
● 多語(yǔ)言大窗口顯示，可客戶(hù)化設計；
● 集成多功能的控制系統；
● 獨特方便的模塊化結構；
● 精度高、響應快，具備多種實(shí)時(shí)控制方案；
● 機械高度智能化，操作簡(jiǎn)易化。
該設備的重要工作位上均設置了緊急停止按鈕，以確保操作的安全性。此外，溫度控制采用日本亞馬太克智能溫控儀及固態(tài)繼電器聯(lián)饋，自動(dòng)PLD控制，溫控精度<±1℃。壓光機采用德國SEW減速機及Lenze伺服馬達傳動(dòng)，傳動(dòng)精度高。系統操作臺由主控臺及現場(chǎng)操作臺組成。
圖4 FCS蜂巢除濕干燥機
設計特點(diǎn)
MS-1220PET擠出機采用了閔氏集團獨特的減速箱與分配箱合二為一的整體式設計。與傳統的分體式相比，傳動(dòng)效率至少提高了20%，節能效果顯著(zhù)，并實(shí)現了擠出機高扭力、低噪音、高可靠性的擠出。
最新的“雙塑化”錐形雙螺桿設計，保證了擠出機柔和塑化、超高產(chǎn)量的擠出。
專(zhuān)門(mén)為此開(kāi)發(fā)的HQ Controller-2006 電腦控制系統，使人-機控制的有機結合成為了現實(shí)；溫度、速度、扭矩的控制精度得到了最大限度的提升；遠程在線(xiàn)控制也變得輕易而方便，并具有先進(jìn)的故障自我診斷功能。
由于采用了西門(mén)子S7300系列的PLC及Proftibus總線(xiàn)控制，較之以往使用的模擬量控制具有速度快，精度高等優(yōu)點(diǎn)，抗干擾能力也大大提高。
為其配套的冷熱混合機采用閔氏集團獨特的漿葉設計，能適應不同物料的混合，保證原料攪拌均勻，并加裝了精密稱(chēng)重多組分比例喂料系統，可實(shí)現物料的自動(dòng)稱(chēng)重、自動(dòng)計量、自動(dòng)上料、自動(dòng)混合、自動(dòng)儲存及物料的自動(dòng)分配。
設備的關(guān)鍵部件均選用了世界名牌產(chǎn)品，如德國Lenze伺服電機、SEW減速箱、西門(mén)子S7300PLC及10.4''觸摸屏；英國EUROTHERM或意大利EEI直流調速器；法國TE系列電器元件；日本亞馬太克智能溫控儀及固態(tài)繼電器等，這些都極大地提高了設備運行的穩定性和可靠性。
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