K2007德国塑料工业展中的几项新技术成果

任冬云，吴大鸣，刘颖

    每三年一次的世界上最大规模的塑料橡胶工业展览K2007于2007年10月24日至20月31日在德国杜塞尔多夫市的国际展览中心举行。该展览中心的展览面积已扩大至26.5万平方米，18个展厅，3130多个展位，被来自50多个国家和地区的参展商全部租用。约有24.2万名来自世界各地100多个国家的人员参观了这次世界塑料工业界的盛会。各种塑料加工机械及装备在这次展览中扮演主角，占据了三分之二的展览面积，剩余面积被原材料供应商和半成品及各种配件所租用。这次展览中中国展团集中出现在新建的8b展厅，以中国制造的品牌展现给世界。值得欣慰的是，中国海天集团展台的规模和展品的技术水平与世界塑料机械制造业巨头相比差距不明显。作者有幸目睹了这次展出的最新研究成果、先进的技术装备和制品。同时也看到了我国塑料加工设备制造业的整体水平与世界先进技术的较大差距。由于时间的关系和展出的内容太多，作者无法在有限的时间内对每个展台的仔细观察了解，只能挂一漏万地将所见到的最新技术与国内的读者分享，以拓展我们的视野。

    1.    连续挤出生产技术发展的几个特点

    挤出机

    各种塑料挤出生产线仍然是这次展会的重点之一。作为这些生产线上的主要设备之一的螺杆挤出机，其技术发展向着填充材料多样化、高速、高产量、大扭矩、传动装置结构紧凑、深螺槽、低耗能的方向发展。展会上德国科倍龙公司的技术人员介绍说，现在的挤出机加工材料的范围之广，除了铁粉之外，能与塑料共混的材料都能用挤出机加工。该公司的ZSK 16双螺杆挤出机的转速可达1200rpm。Leistritz 公司展出的ZSE 50 MAXX双螺杆挤出机，电机输出功率为284 kw，齿轮箱传递扭矩为15Nm/cm³，螺杆外经与根径之比达1．66，机筒采用双流道冷却提高了冷却效率。聚丙烯加30%玻纤的混合造粒产能可达800 kg/hr。这台设备的亮点之一是深螺槽，这要求高性能的钢材和先进的制造加工技术。瑞士Buss公司这次推出的MKS系列的单螺杆混炼机，将螺杆原来的三片式螺棱改进为交错四片式螺棱，增大了螺杆外根径之比、螺杆往复冲程和螺距，产量大幅度提高，而材料熔体料温却显著下降，这对加工热敏性材料极为有利。MKS系列混炼机的另一个特点是转速和产量呈线性关系，这样可以方便地通过调整螺杆转速来控制挤出产量。MKS挤出机机筒内表面的销钉与四片式螺棱的相互运动更为复杂，螺杆的往复与旋转运动的控制技术要求更高。使用Buss 混炼机比同规格的双螺杆挤出机可节能10%～15%。

    可移动、调节角度的机座设计

    SKET-MATIC 单螺杆挤出机除了同比标准单螺杆挤出机可节省高达30%能量之外，还推出了独特的轮式机座，该机座可根据需要任意调节挤出机的角度，作为共挤出机使用。其中，垂直机座设计中，可以调节挤出机的高度，以便配合不同规格的主挤出机的共挤出需要。另外，轮式机座的可移动性可为塑料制品生产车间的灵活布局提供了方便。显而易见，这种独特的可移动、可调节角度的设计不适用于较大规格的挤出机。

    在线可调节管径的定径套结构

    在这次展会上，多家厂商推出了不同概念的可变径定径套结构，可用于挤管生产线上的管径在某一范围内的在线调节，节省不同规格需要不同定径套的制造费用和更换定径套所需的停车成本。德国ConPro公司推出可在线变径定径套结构中，将定径套沿着轴向剖分为数片互相嵌套的类似S形的带状结构，通过改变定径套两端面之间的距离，可改变定径套内径的大小。这种结构可调节直径的范围在5%左右（根据管直径的大小而不同）。丹麦RIVAL公司推出的另一种可在线变径定径套结构，将定径套沿轴向切割为许多带缺口圆环，这些缺口错列排开，借助移动一条特殊的金属条，迫使定径套直径发生变化，这根金属条外部设计有多个楔形面，内表面与定径套接触。这种结构的直径可调节范围也在5%左右。德国INOEX公司推出的网状可变径定径套结构，采用螺旋状的带片，直径的可调节范围1：2.5。德国Krauss Maffei公司推出的网状可变径定径套结构，直径的可调节范围在1：2左右（根据不同的聚合物材料和直径的大小而不同）。上述的这些在线调节定径套结构从根本上改变了传统的定径套结构设计，使一条挤管生产线在无需更换定径套的情况下，可适用于不同聚合物材料和不同管径规格的挤出，使设备制造成本和生产成本明显降低。

    片材挤出生产线的辅机设备

    美国EDI公司在这次展会上推出的多岐管、可调片材宽幅、共挤出片材口模，可降低生产多规格片材的模具成本和生产成本，但需要对其流道进行精确的设计。法国Polimiroir公司生产的流延膜冷却辊最大直径为2950mm，片材幅宽可达12米，沿辊轴向温度控制精度为0.5ºC。

    吹膜装置

    意大利CMG公司这次展出的吹膜结构中，配置了在线圆周动态监测薄膜厚度设备。这一吹膜设备的另一特点是，在夹辊后的收卷过程中，袋状折膜连续有两个90度转向，向下传送至收卷辊，从而有效地减小了收卷装置的高度和占用面积。德国的TNT公司在薄膜收卷机中采用了可涨缩轴芯结构，使薄膜卷的装卸更加方便快捷。

    型材挤出的在线检测系统

    德国的Pixargus公司生产的PCD-X360-PW检测系统可在线测量PVC门窗型材的挤出。该系统配备了4-8个摄像头每秒采集2-5次挤出型材外形，并采用液晶显示屏显示，与型材的参考图进行对比。该参考图可以用CAD图输入或用快照输入。该系统的特点是：可同时非接触实时采集4个型材形状，；360º全方位地测量并显示被测挤出型材的外形，与参考CAD设计图比较并计算出形状偏差，储存所有测量的外形结果，为自动过程控制提供信号通讯。该公司还针对型材表面质量监测推出了ProfilControl 5在线检测系统，能自动检测、分类、标记、记录表面缺陷。

    柱塞式挤出机

    在挤出成型高粘度聚合物材料或其他不能用螺杆挤出机挤出的材料时，如UHMWPE、PTFE等，常见采用立式柱塞式挤出机。德国GLASTIK-MASCHINENBAU公司这次推出了水平往复运动的柱塞挤出机，展出的样机显示，整个柱塞轴的扁平形状与机头口模的扁平形状相同，这样可能减小挤出过程中的阻力，有利于降低能耗。

    小型试验挤出机

    在聚合物共混材料的研究和聚合物加工教学中，小型试验挤出机是必不可少的。美国Rondol公司推出了直径10mm的双螺杆挤出机，加工PS的能力为50g/h。德国Collin公司推出了多种小型挤出系统，如20mm的单螺杆挤出机、25mm的双螺杆挤出机，与之配套的小型挤管、吹膜、片材、造粒装置。

    2.    注射机技术发展的几个特点

    世界上几大注射机制造厂商在这次展会上展出的注射机组具有几个共同特点：一是在注射模具中采用了热流道技术，明显缩短了注射成型所需时间；一模多腔或旋转模的设计提高了注射机的生产效率；机械手的广泛采用使得注射制品的脱模移出准确、有序、快捷；在采用了这几项先进技术的设备上，18秒钟完成一次注射成型循环就不足为奇了。

    3.    废旧塑料的回收技术

    意大利ALESSIO公司ECO-100设备，能100%地再生处理回收的EPS所有类型的制品，并用这些再生材料生产出新的发泡PS制品。这一设备的特点：无需添加新原料，所需很少的蒸汽、真空、空气能耗，60秒钟的循环处理时间，适用于所有类型、所有密度的发泡PS制品的回收再处理。意大利SATRIND公司和德国STEINSTOSSER公司分别展出了可用于橡胶、塑料、电缆、铝塑管和其他复合材料碎料的大型粉碎机。

    4.    塑料制品的表面处理技术

    德国Rosler公司的SBSK和意大利Morandi公司BTV设备，可以清除塑料、橡胶制品表面的毛边、杂质、灰尘等。BTV系列可采用冷冻环境去除橡胶毛边。小型塑料制品的表面喷涂着色修饰技术也是这次展会上的一个亮点，德国SPECIAL COATINGS公司和WALTHER TROWAL公司分别展出了小型塑料制品的表面着色喷涂设备，放置在滚动罐中的大量塑料零件被喷涂着色。这一技术的特点是，采用抗粘接或抗摩擦助剂进行润滑喷涂；装饰喷涂；颜料与零件表面的粘接助剂；抗静电、防磨损保护；紧凑的结构设计；颜色的可选择性；可控制喷涂系统；可重复性；电伺服系统等。

    5.    可控密度热塑性塑料

    意大利LATI公司研发的LATIMASS为可控密度热塑性塑料，密度变化范围在0.8到9.5g/cm³之间。这种材料可用于密度要求在这一范围内的注射成型制品的制造。尽管LATI公司采用了特殊配方，但这种材料可以采用常规的注射工艺和方法进行注射成型，并有良好的表面质量、尺寸的稳定性、易于清洁加工，在设计和工程问题解决方案中有灵活性。适用注射成型应用领域范围较广的制品，例如，高密度LATIMASS可替代铅和重金属，作为X射线的防护材料；而低密度LATIMASS填充有中空玻璃微珠，可替代密度低于1g/cm³的材料。这种材料的推出为聚合物共混技术研发开创了一个新方向。