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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-04-19 14:22
隨著生產(chǎn)批次的變小，實現(xiàn)改性生產(chǎn)線盡快切換且穩(wěn)定生產(chǎn)的需求也在增長。
如果您想成為一名成功的小批量改性廠，您需要使生產(chǎn)快速達到最佳狀態(tài)、保持穩(wěn)定、迅速收尾，盡可能迅速地切換下一個產(chǎn)品，然后是下一個循環(huán)。這個想法很簡單，但在具體執(zhí)行中總會出現(xiàn)各種各樣的問題。
“小批量改性生產(chǎn)需要靈活性、快速響應、短交貨時間，而且生產(chǎn)時間明顯比傳統(tǒng)改性更短。更快地適應并穩(wěn)定生產(chǎn)的能力帶來了競爭優(yōu)勢，尤其是當您每年的生產(chǎn)配方多達數(shù)千時，”西班牙研究組織Aimplas 的改性負責人 Luis Roca 說。
“除了密切關注產(chǎn)品切換之外，公司還應分析達到正式生產(chǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間，在生產(chǎn)過程中引起不穩(wěn)定的主要原因是什么，并找出這兩個問題的根源。隨著時間的推移，這兩個問題如果處理不好可能會浪費大量的時間和金錢，”他補充道。
Roca指出了許多需要考慮的關鍵因素，從具有可靠和強大的工藝開始，擁有具有可靠和強大的工藝意味著所有設備和輔助機械都準確運作（喂料，造粒，真空排氣等），為每種類型的填料或材料進行正確的設置。他說，他看見過即使當聚合物或填料在喂料和造粒時產(chǎn)生問題了設置仍保持不變的情況，而這可能導致排氣口堵塞和生產(chǎn)中止。
談到過程控制時，需要考慮不同的方面。 “第一是擠出機上傳感器的狀態(tài)。當熔融溫度或壓力傳感器工作不正常時，如果設置太高的溫度曲線，或真空泵工作不正常，則可能會出現(xiàn)像口模積聚等問題。”
要注意的另一個問題是可能缺乏響應變化時的響應程序，例如熔體溫度，壓力或扭矩的變化。
“了解扭矩、SMI、Tm和Pm的偏差的可接受范圍及其隨時間的演變是保持質(zhì)量標準所必須的。除了報警外，強烈建議設定擠出機響應變量的可接受范圍，所有技術人員應該知道這些可接受范圍，以便檢測生產(chǎn)中的問題并盡量減少報廢產(chǎn)品，”Roca說。
“標準化程序——將響應變量可能產(chǎn)生的偏差與其可能產(chǎn)生的問題及原因相關起來的標準程序，能將反應時間及造成的后果降到最低。故障排除以及如何對意外事件做出反應應該是任何改性公司質(zhì)量體系的一部分，“他補充道。
圖形化的好處
Roca建議以圖形模式來顯示擠出機參數(shù)，這樣能更快地檢測偏差。“如果不了解混煉的細節(jié)，每個人也都會知道，當圖表不恒定時，意味著有質(zhì)量/安全問題發(fā)生了，”他說（見圖1中的示例）。
圖1：根據(jù)Aimplas公司改性領導Puis Roca的說法，圖形表示更容易看到過程漂移。在該示例中，由于側喂料器堵塞，深藍色和黃色線條顯示出扭矩和壓力的逐漸降低。這顯然會影響礦物填充改性材料的混煉質(zhì)量，并導致材料被拒收。
擠出機制造商Feddem 的業(yè)務開發(fā)/客戶經(jīng)理Klaus Hojer表示，該公司將很多心思花在優(yōu)化頻繁更換配方的重負生產(chǎn)線和高效處理小批量生產(chǎn)方面。
Hojer 強調(diào)了公司的創(chuàng)新改性和擠出 (ICX) 技術理念。這是與姊妹公司 Akro-Plastic 聯(lián)合開發(fā)的，后者是德國最大的改性材料生產(chǎn)商之一。他說：“Akro-Plastic 的大部分業(yè)務來自改性代工，因此每條擠出生產(chǎn)線每天可能會有幾次產(chǎn)品更換，具體取決于訂單。”
為了最大限度地減少配方之間的轉(zhuǎn)換時間，ICX技術在擠出機的主進料口上方配備多達八個失重式喂料器，每個FSB 側喂料器配備最多失重式喂料器。其中一些喂料器可專門用于頻繁重復的配方，以減少喂料器轉(zhuǎn)換的頻率。
Hojer表示，當這種進料理念與Feddem的無捏合塊螺桿元件相結合時，在配方之間更換螺桿元件的需求將大大減少。“例如，使用給定的基礎聚合物，使用 Feddem FME混合元件代替捏合塊，可以在相同的螺桿元件上以優(yōu)異的質(zhì)量生產(chǎn)粉末填充產(chǎn)品和纖維增強化合物，”他說。
考慮產(chǎn)品的基本性能
Hojer說，改性廠商需要考慮產(chǎn)品基本性能和生產(chǎn)時間的關系。“當使用較大的擠出生產(chǎn)線來生產(chǎn)相對較小的批量時，運行時間會很短。然而，隨之而來的挑戰(zhàn)是工藝參數(shù)幾乎沒有時間達到穩(wěn)定的生產(chǎn)條件。反過來，當下次在產(chǎn)能較小的生產(chǎn)線上生產(chǎn)時，這可能會導致無法重復上一次的產(chǎn)品質(zhì)量。”他說。
使用更大的擠出機也意味著浪費材料的可能性更大。“開機和關機造成的浪費與擠出機大小成正比。較大的擠出機在生產(chǎn)線啟動期間需要更多的原料來填充型腔，并且在生產(chǎn)運行結束時會容納更多浪費的產(chǎn)品。使用小型擠出生產(chǎn)線來生產(chǎn)相對較大的批量將導致生產(chǎn)時間過長，并無法在這條生產(chǎn)線上進行更合適的生產(chǎn)安排，”他說。
“數(shù)十年的生產(chǎn)規(guī)劃經(jīng)驗表明，更重要的是專注于讓生產(chǎn)線本身運行，而不是努力利用單條擠出生產(chǎn)線達到最高產(chǎn)量，”Hojer 補充道。
圖 2：根據(jù) Feddem 的說法，要找到在質(zhì)量和效率方面生產(chǎn)線產(chǎn)量和生產(chǎn)規(guī)模之間的平衡。較大的擠出生產(chǎn)線（左）可縮短生產(chǎn)時間，但會浪費大量材料來達到穩(wěn)定的生產(chǎn)條件。較小的生產(chǎn)線（右）減少了材料浪費，但即使是少量生產(chǎn)也會長期占用產(chǎn)能。
對于頻繁更換產(chǎn)品的靈活生產(chǎn)，拉條造粒是 Feddem 的首選技術。Hojer 說，該公司的FSK系列模頭有一個小體積熔體通道，可有效地將熔體分配到模孔中，并提供一個橢圓形分流板可以裝篩網(wǎng)，或者對于小批量提供帶篩網(wǎng)的支架，只需松開兩個螺栓，即可輕松將其從模頭上取下。
提升產(chǎn)量
為了擴大其STS 25 Mc11雙螺桿實驗室擠出機的工藝窗口，科倍隆（Coperion）將螺桿轉(zhuǎn)速從900轉(zhuǎn)提高到 1200 轉(zhuǎn)。該公司表示，這使其非常適合小批量2公斤的配方開發(fā)和基礎科學研究，同時產(chǎn)量可高達 110 公斤/小時。
“STS 25 Mc11設計簡單，易于操作且易于清潔，”科倍隆工程塑料和特殊應用事業(yè)部總經(jīng)理 Peter von Hoffmann 說。“通過采用與整個 STS Mc11 擠出機系列相同的1.55的螺桿直徑比（Do/Di） 和相同的11.3 Nm/cm³ 的最大比扭矩（Md/a³），擴產(chǎn)時生產(chǎn)參數(shù)可以可靠地傳遞到更大的STS裝置。”
去年，Polimer Teknik展示了其Scientific Serie擠出機，這些擠出機被設計為用作研發(fā)應用以及優(yōu)化新產(chǎn)品配方的實驗室機器。poex T16型號是新系列中的第一款（16指的是長徑比）。該公司在發(fā)布時表示，螺桿和機筒材料的選擇取決于具體應用條件和要加工的材料。
此外，根據(jù)具體工藝條件，如低粘度化學反應擠出等需要額外密封保護，在襯套之間使用了耐高溫和耐磨墊圈。還可以安裝各種其他選項，同樣也取決于工藝條件。
該公司現(xiàn)在表示，由于對不同容量和料筒類型的大量需求，它還決定提供具有蚌殼式系統(tǒng)的更大裝置，作為模塊化分段料筒結構的替代方案。蚌殼式系統(tǒng)的料筒是分開的，通過水平打開，可以方便、完全地進入到成型部分。“因此，該系統(tǒng)在生產(chǎn)結束時可輕松清潔料筒和螺桿，并且操作高度靈活，”銷售和營銷總監(jiān) Reha Yelken說。
第一個使用蚌殼式系統(tǒng)的新項目是粉末涂料應用，這個應用需要具有高自由容積的poex T27蚌殼式擠出機，螺桿長徑比為27 ，直徑為28.8mm。
成型部分的設計滿足該應用的具體要求：OD/ID 值為1.80以提供最大自由容積，成型部分的長度為24D，螺桿速度為1200 rpm以實現(xiàn)所需的高剪切。扭矩密度為12Nm/cm3。該項目還需要使用基于預混原理的 poex 冷卻輥和帶有攪拌器的poex 雙螺桿喂料機。
由于它占地面積很小并且可以輕松移動，因此用戶可以靈活地根據(jù)客戶需求對實驗室機器進行設計和改進，”Yelken說。
Entek的QC3系列在開發(fā)時對小批量改性考慮得很多。其QC3 33 毫米同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機最初于 2018年推出，它包括了公司的所有 QC3 的功能——快速更換、快速清潔和質(zhì)量控制。它已成為Entek最受歡迎的機器之一，填補了27毫米和43毫米版本之間的空白。
“我們的27mm雙螺桿擠出機非常適合實驗室環(huán)境，我們的43mm專為中小型批量改性而設計，”Entek 擠出銷售副總裁Linda Campbell說。“我們收到了很多客戶對介于兩者之間型號的需求——一臺專為小批量設計的機器，但產(chǎn)量比實驗室機器高。”
來源：改性世界
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