供需大厅

登录/注册

公众号

更多资讯,关注微信公众号

小秘书

更多资讯,关注荣格小秘书

邮箱

您可以联系我们 info@ringiertrade.com

电话

您可以拨打热线

+86-21 6289-5533 x 269

建议或意见

+86-20 2885 5256

顶部

荣格工业资源APP

了解工业圈,从荣格工业资源APP开始。

打开

热成型走向绿色化和数字化

来源:国际塑料商情 发布时间:2022-06-02 796
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 技术前沿
收藏
对于rPET,原生材料和回收型rPET材料所需的切割力差异约为10%,但片材挤出机和模具制造商经过测试和试验,估计额外的力可能高达20%

pacaging.jpg


热成型是将热塑性塑料片材加工成各种制品的一种较特殊的塑料二次成型方法,其过程包括片材加热和制品成型两个阶段。将裁成一定尺寸和形状的片材夹在模具的框架上,加热软化,而后施加压力,使其紧贴模具的成型表面,取得与其相仿的形状,经冷却定型和修整后即得制品。成型所用的片材厚度一般是1-2mm,而制品的厚度总是小于这一数值。
 
工艺流程


热成型方法有几十种之多,但基本上都是以真空、气压或机械压力三种方法为基础加以组合或改进而成的。


热成型自动化之旅经历了以下阶段:
◆ 热成型项目从设计开始,需要产品的模型或图纸,或客户提供的样品。


◆ 下一步是材料。需要知道该项目将使用哪种塑料材料。选择合适的材料很重要。它必须在挤出过程中保持其特性,避免热成型过程中的不便(例如,更频繁地调整参数以克服变量等)。


QQ截图20220602115354.jpg

◆ 下一步是将要处理的料卷安装在放卷装置上,该装置以精确的精度送入所需的适量片材。有两个导轨,将物料输送到带齿的输送链。同时,片材被传送到热成型机器中,在两个加热板之间通过,一个在上,一个在下。这些面板包含一系列电红外陶瓷加热元件,使板材达到成型件所需的“软化”温度。温度取决于使用的材料和厚度,并且可以使用机器触摸屏控制面板进行独立调节。


◆ 下一步是工装模具。借助有关产品和材料的信息,可以估计模具的型腔数量和预期的周期时间。有了这些数据,模具制造商就拥有了相应地构建工装的所有细节。该模具由两半模组成,每个半模都安装在立式肘杆压力机的可移动模板上。


◆ 下一步是在模具中成型塑料。进行第一次加热以软化塑料片材,通过真空压力、气压或两者的结合,材料在模具中成型并成为产品。一旦材料达到其最终形状,它就会被冷却,并从模具中取出。链轨引导加热的片材通过成型模具。当模具关闭时,一股压缩空气(有时与真空结合)迫使软化的片材形成模具内壁的形状。模具通过水通道回路冷却。当它打开时,齿形链将板材连同附着在其上的产品运送到下一步,即切割工位。


◆ 下一步是切割。通常通过带有电阻的特殊板加热,以获得干净的切割(没有毛边和毛刺),并减少切割板材所需的力。在切割刀刀片的周边,有小槽口(通常四个)。如果刀片上有缺口,则不会切割片材,并且产品将通过未切割的四个周边点保持附着在片材上。这些点被称为“见证标记”或“标签”。通过这些标签,裁切件仍然附着在板材上,而板材继续通过机器到达最终堆叠工位。


◆ 最终产品被运送到最后一个工位(堆垛机),在那里它们被取出并堆放和计数。
还有另一种工艺称为“模内冲压同步成型”,其模具由钢制成,具有“公模”和“母模”两部分,成型和切割都在同一工位进行。因为该过程发生在同一工位,无需移动板材,所以该系统确保了更高精度的周边切割,并且没有材料收缩。在模内冲压同步成型中,两个模具部件相互进入,结果是“剪刀式切割”:完美无瑕的切割。

特点与优势


热成型方法自出现以来发展迅速,尤其是近年来随着热成型工艺和设备的不断改进,以及针对热成型的计算机模拟技术的提高,工业化热成型工艺快速而均匀,在更短的成型周期、更低的制模成本前提下,获得的热成型部件与注塑件具有相同的质量效果,适合于自动化和长时间生产,使热成型工艺已经成为注塑和吹塑等成型工艺相竞争的主要加工方法,甚至被认为是塑料成型方法中单位成本效率最高的一种。


与塑料成型方法中应用比率最大的注塑工艺比较,热成型工艺的优势和不足如表1所示。

原料及应用


原则上,热塑性树脂都可用于热成型,目前主要有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃类(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)、聚丙烯酸酯类(如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA即亚克力)和纤维素(如硝酸纤维素NC、醋酸纤维素CA等)塑料,也用于工程塑料,如ABS树脂、聚碳酸酯(PC)等。
在市场上,热成型产品越来越多,例如杯、碟、食品盘、玩具、帽盔,以及汽车部件、建筑装饰件、化工设备等。


堆码工位.jpg

堆码工位


英国热成型容器生产商Kingsmoor包装公司采用瑞士WM公司制造的热成型机FC 780 E Speedmaster Plus,为世界著名的英国咖啡连锁店Costa Coffee的三明治俱乐部生产了优质的rPET热成型容器。这款轻质透明包装具有底座和盖子设计,是为Costa推出的圣诞三明治菜单而生产的。对于rPET,原生材料和回收型rPET材料所需的切割力差异约为10%,但片材挤出机和模具制造商经过测试和试验,估计额外的力可能高达20%,这个额外的百分比取决于回收材料的来源和使用的洗涤/回收过程。关于成型过程,IV(特性粘度)下降将决定材料成型的好坏以及成型的深度。另一个影响所需切削力的因素是回收材料的质量:如果质量好,则差异不会太大,但如果质量低,则可能需要更大的切削力。

技术发展方向


近年来,热成型技术不断取得革新与进步,迈上了新的台阶,拓宽了热成型的应用和市场,为热成型市场的发展注入新的活力。


◆ 开发新型热成型材料,如适合于熔相成型的专用PP树脂、聚氨酯泡沫材料及共挤出复合片材等。
◆ 推出新的热成型工艺,如从挤出片材到热成型的连续生产、双片热成型等。
◆ 采用更优的温度加热控制,如采用红外线传感器精确测量片材表面温度,减少不必要的过度预热,节约能耗可达40%以上,同时减小了材料在热成型加工过程中的降解程度。
◆ 推出可快速换模的模具系统,提高了生产效率。
◆ 运用CAD/CAM技术缩短热成型工艺设计及控制时间。
◆ 运用CIM(computer-integratedmanufactoring)集中管理热成型加工企业。


QQ截图20220602115422.jpg


热成型工艺可分为在线(IN LINE)和离线(OFF LINE)两种类型,具体取决于生产率要求。对于每月数百万件的高产量单件产品的生产,例如饮水杯或酸奶的一次性容器,通常建议将热成型机与挤出机组串联使用,即IN LINE在线工艺。原材料是热塑性胶粒的形式,它们被混合并挤出成片材,被直接送入热成型机,快速经过冷却和卷绕过程。IN LINE工艺的主要优点是:节能,最小化存储空间,减少人力,提高产品质量,无需停机更换轧辊。离线(OFF LINE)机器通常更适合对灵活性有更高要求的情况,在这种情况下,起始材料将不是胶粒,而是已经挤好的片材卷。

采用绿色核心进行热成型


在热成型技术应用最重要的塑料包装领域,可持续、环保、减少塑料用量和包装的可回收性是亟待研究的课题,3R(Reduce减少, Reuse重用,Recycle回收)不应只是空洞的流行语,它们应该被赋予生命。世界存在着塑料垃圾的问题,在欧盟,每年每个人平均产生33公斤的塑料包装垃圾。由于包装材料是一种宝贵的资源,必须收集和再利用,未来几年的目标将是重点发展采用绿色核心的循环经济。纤维素正是极具可回收性吸引力的材料,由天然纤维制成的可堆肥解决方案可能是一条出路。越来越多的包装材料生产企业关注用来生产高质量纤维素包装的热成型技术。这些包装产品看起来好像是用塑料制成的:食品容器和包装、医疗用品、手机和其他高品质电子设备的嵌体、花盆,甚至是水杯及其盖子,但外表可能具有欺骗性,所有的包装都由单一材料——来自大自然的纤维组成,这意味着在回收之前不需要进行材料分离,使用后可以回归大自然,理想情况下甚至是可堆肥的。


rPET热成型的三明治容器.jpg

rPET热成型的三明治容器


德国Kiefel(凯孚尔)公司是第一家为纤维热成型提供高度自动化系统的塑料热成型机制造商,其设计和生产的新机器系列将这种替代方案推向了市场。通过可回收产品或由回收材料或生物基制成的产品,使热成型技术更具可持续性和资源效率。其工艺被称为“Kiefel-Fiber-Thermoforming”(凯孚尔纤维热成型,简称KFT)。热成型遇上纤维,是新技术和成熟技术的融合,在开发新型 Kiefel纤维热成型机NATUREFORMER KFT 90时,凯孚尔充分利用了他们的塑料加工技术。结果是一台具有高度自动化的机器,可以从纸浆中形成高质量的产品。纤维热成型产品的性能取决于添加剂、纸浆的纤维长度和过程控制。NATUREFORMER KFT 90成型时不会损坏纤维。抽吸工具浸入分批处理的原浆中。施加的真空吸收液体并将纤维留在工具中,类似于滤饼。安装在机器人搬运系统上的抽吸工具,然后移动到预压站的柔性计数器工具中。这确保了刀具几何形状上的均匀纤维分布以及出色的尺寸精度。然后,抽吸工具将组件转移到热压机,在热压机中,通过上下工具中高达200°C的温度和高达600 kN的锁模力消除任何残留的水分。如果客户要求,NATUREFORMER KFT 90也可以集成用于质量监控的测试和检查系统。


NATUREFORMER KFT 90获得2022德国可持续性设计大奖.jpg

NATUREFORMER KFT 90获得2022德国可持续性设计大奖


凯孚尔公司确信,纸浆不会取代塑料,纤维热成型是对塑料加工进行的一种补充。

工业4.0使热成型更高效


由于技术的突破,数字化转型正日益成为现实,整个制造业和包装过程也越来越网络化,数字化时代已至!IIoT(工业物联网)和连接性对于制造业和与生产系统(如制造执行系统、MES)的工业网络越来越重要,特别是自描述标准接口对于减少定制工作和改进数据访问变得越来越重要。


ILLIG-Assist.JPG

ILLIG Assist


市场需要快速决策和实际行动,但没有真实数据,合理化过程就没有真正的改进。工业4.0让热成型机器制造商及其客户携手合作,创建集成系统,具体分析、管理和提高运营效率。德国ILLIG(伊利格)公司推出了数字服务平台 ——“ILLIG Assist”,在迈向工业4.0的道路上积极支持热成型系统用户。该公司长期以来一直采用智能控制(ILLIG IC)概念,包括机器参数计算、引导设置系统和动态优化。此外,热成型系统可以连接到本地网络和数据库,以查询生产相关数据。而ILLIG Assist完善了这些数字系统,并作为学习组件帮助机器操作员处理日常工作流程中发生的事件。过去,公司只能依靠笔记和经验丰富的个人的“经验知识”传承,新的应用程序通过清晰的交互式图形用户界面简化了知识转移。

总结


毫无疑问,我们生活在一个瞬息万变和不可预测的时代,当前的供应链中断、材料短缺、集装箱航运超额预订、树脂价格上涨、新冠疫情导致员工流动率高和生产中合格人员短缺,可能是热成型行业在2022年及未来几年面临的最重要挑战。我们的短期行动和中期愿景需要必要的灵活性来应对动荡的商业世界。


来源:荣格-《国际塑料商情》

原创声明:
本站所有原创内容未经允许,禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄,否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许,已经转载本站原创文章的平台,请立即删除相关文章。


收藏
推荐新闻