Самым необычным новым экспонатом на выставке будет высокоскоростная (с высокой частотой вращения) экструзия тонкого листа, пленки и труб. Вы увидите множество (небольших) длинных и тонких экструдеров, спроектированных для того, чтобы вращаться с астрономической скоростью – некоторые до 1500 оборотов в минуту, вместо тех от (100 до 240 оборотов в минуту), которые демонстрировали традиционные экструдеры. Это может более, чем вдвое, увеличить производительность экструдера.
Кроме того, на выставке будет особо отмечена тенденция к созданию для повышения эффективности производства более крупных экструдеров для плёнки, получаемой методом полива, особенно из PET. Создатели установок для производства плёнки, получаемой экструзией с раздувом, покажут новые шнеки и кольцевые зазоры для подачи воздуха, спроектированные для увеличения производительности на 20 - 30% и адаптации к изменениям смолы с большей гибкостью. В области труб и профилей новые системы также демонстрируют большую гибкость в том, что касается изменений выработки и размеров продукции. Потребность в скорости
Высокоскоростные экструдеры впервые появились в виде экспериментальных моделей от нескольких немецких машиностроительных компаний на последней К-выставке, и с тех пор они быстро завоевывают рынок. Примерно 60 таких установок работают в Европе, Китае и на Ближнем Востоке. В Северной Америке таких пока нет. Если подсчитать количество новых установок, которые работают со скоростью от 400 до 500 оборотов в минуту – т. е. вдвое или даже втрое большей, чем обычная скорость, то можно насчитать в этой области примерно еще 60 установок.
На большинстве таких высокоскоростных установок экструдируют тонкий лист для горячего формования. На некоторых производят трубы, провода или кабели; на одном литую растягивающуюся пленку. Очень высокоскоростные модели все между 25 и 90 мм в диаметре, обычно они примерно на треть длиннее, чем традиционные установки—36:1 до 38:1 длина/диаметр. Они дают тот же выход продукции, что и обычные экструдеры от 125 до 189 мм в диаметре с соотношением длины и диаметра от 24:1 до 30:1. Будучи настолько меньше, высокоскоростные модели также имеют преимущества более быстрого изменения цвета и смолы.
 75-мм высокоскоростной экструдер компании BEX просто стал работать еще быстрее: от 1200 оборотов в минуту до 1500, изготавливая более 5000 фунтов в час полистиролового листа. Может показаться удивительным, что экструдер может вращаться в 10 или даже в 15 раз быстрее своей обычной скорости и не повреждать пластмассу. Секрет заключается в том, что высокоскоростная экструзия осуществляется с материалами низкой вязкости, преимущественно, PP, PS, и ABS. Сейчас разрабатывается использование этой технологии для работы с PET, HDPE, и LLDPE. Эта технология не работает с высокочувствительными к воздействию тепла PVC, PММA, и PC.
Наиболее существенной частью является конструкция шнека. Работающие на больших оборотах экструдеры примерно на треть длиннее обычных. У них более глубокая ширина нарезки и более длинная зона сжатия, чем у обычных шнеков, им также нужна примерно вдвое более длинная зона расплава. Шнеки, работающие с высокой частотой вращения, также нуждаются в смешивании без создания повышенного давления или температуры, поэтому они очень чувствительны к используемому материалу.
“Для этих установок нельзя моделировать конструкцию шнека, поскольку высокоскоростные шнеки ведут себя не так, как планировалось, поэтому их создают методом проб и ошибок”, - говорит Роберт Пройнер, глава отделения исследований и разработок австрийкой компании SML Maschinengesellschaft mbH, которая представит высокоскоростной экструдер на выставку. “К PS приспособиться довольно просто, здесь нужны только незначительные изменения по сравнению с традиционным шнеком. С РР на высоких скоростях приходится труднее”.
Во всех высокоскоростных экструдерах используется либо привод крутящего момента четырех двигателей; постоянный магнитный двигатель с синхронным моментом; или же двигатель переменного тока с высоким крутящим моментом, подсоединенный непосредственно к шнеку. Выбор питания обусловливает мощность. Например, по крайней мере, три участника К-выставки продемонстрируют установки, использующие двигатель, который имеет самую высокую способность развивать скорость в отрасли—четырехмоторный привод CMG 240 (390 кВт или 523 л. сил) от компании K & A Knoedler GmbH из Германии (представленной в СЩА компанией Henschel America). Эта модель может достигать 1500 оборотов в минуту и может работать с экструдером до 75 мм в диаметре. Более крупные двигатели CMG работают максимально с 800 или 1000 оборотами в минуту.
Кто есть кто в мире высокой скорости
По крайней мере, пять компаний создали высокоскоростные экструдеры, и все они будут на выставке. Эти компании все еще испытывают различные приводы двигателей и экспериментируют с конструкциями шнеков. Немецкие производители оборудования Kuhne GmbH и Battenfeld Extrusionstechnik GmbH (BEX, представленная здесь American Maplan) раньше всех стали здесь лидерами. Kuhne уже установила 25, а BEX 30 машин. У SML пять. По одной имеют австрийская Cincinnati Extrusion GmbH и Welex в США. Работая в категории «не очень высокоскоростные установки», Esde Maschinentechnik GmbH в Германии (также участница выставки) создала около 50 установок, а Welex три.
Новый 70-мм, высокоскоростной экструдер компании Kuhne KI2 дает вращение до 1500 оборотов в минуту и производит более 3000 фунтов в час листа из PP.
Kuhne представит коммерческую высокоскоростную модель KI2, использующую четырехмоторный привод CMG. Она бывает с 60 и 70 мм в диаметре. Обе модели работают со скоростью от 400 до 1500 оборотов в минуту. На 60-мм модели производят РР листы 990 ф/час; а на 70-мм производят 3300 ф/час. Выработка PS листов на 20% выше, чем для PP. Kuhne проводит испытания шнеков для PET и HDPE. Сообщается, что система может выдерживать уровень повторного измельчения до 70%. Имеется также модель A KI2 C. На выставке K 2004, Kuhne продемонстрировала 70-мм экспериментальную модель с прямым синхронным приводом и, электродвигателем с постоянным магнитом от компании Oswald, которая давала до 700 оборотов в минуту.
Компания BEX покажет новый 75-мм экструдер, который работает с 1500 оборотами в минуту от четырехмоторного привода CMG. У BEX также имеется 45-мм высокоскоростной соэкструдер, который может давать до 1500 оборотов в минуту. На последней К-выставке компания показала 90-мм BEX 1-90-30 D без зубчатой передачи с четырехмоторным приводом CMG и развиваемой скоростью до 440 оборотов в минуту.
SML привезет на К-выставку 75-мм высокоскоростной экструдер, который дает до 1200 оборотов в минуту с PP и PS с использованием двигателя с синхронным моментом. SML также создала то, что она полагает первым высокооборотным экструдером для растягивающейся пленки из LLDPE, который проработал более шести месяцев. Источники из SML сообщают, что LLDPE нуждается в большем крутящем моменте, и здесь требуется специально адаптировать систему привода.
Cincinnati Extrusion покажет промышленный вариант своего высокоскоростного экструдера Rapidex (60-мм, 37:1), в котором используется двигатель с синхронным моментом от Siemens. Промышленный вариант имеет более чем на 50% большую производительность, чем экспериментальная модель с традиционным двигателем постоянного тока, которая давала 1800 ф/час трубы из PP или 2200 ф/час трубы из PE. Экспериментальная установка была смонтирована два года назад на производстве труб Rehau в Вихтахе, Германия, и сейчас нормально эксплуатируется. Это первая известная система для производства труб из HDPE.
Welex создала в прошлом году 90-мм высокоскоростную модель (1500 оборотов в минуту) с использованием четырехмоторного привода CMG с охлаждающими роликами, предназначенными для шестидюймового экструдера. Линия была продана ближневосточному производителю листа. Два года тому назад, Welex вдвое увеличила скорость своего обычного 120-мм (4.5-дюйма) высокоскоростного экструдера Mark III HS до 500 оборотов в минуту за счет перехода от двигателя переменного тока на 300 лошадиных сил к двигателю на 600 лошадиных сил.
75-мм высокоскоростной экструдер от компании SML работает на скорости 1200 оборотов в минуту, и это, по имеющимся данным, единственный, на котором можно производить растягивающуюся пленку из LLDPE. В более высокоскоростной модели используется то же соотношение длины и диаметра 30:1 с модифицированным шнеком, остальные компоненты не отличаются от традиционной модели. Welex установила три таких машины. “Здесь нет ни одного из недостатков, которые бывают при работе с предельными параметрами”, - говорит президент Франк Ниссель, отмечая, что, если питатель пересохнет при шнеке, работающем на 1500 оборотах в минуту, повреждения могут быть ужасными. Ниссель также отмечает, что из-за различия в сетях электроснабжения, установка, которая работает при 1500 оборотах в минуту в Европе, может работать при 1700 оборотах в минуту в США.
Esde покажет пять высокоскоростных экструдеров (25 и 50 мм) для производства семислойной барьерной пленки из PP. Esde предлагает весь диапазон 25 - 120-мм высокоскоростных моделей для труб, профилей, пленок а также листа, с прямым соединением с электродвигателем переменного тока с большим пусковым моментом и водяным охлаждением. 50- и 70-мм установки имеют максимальные скорости 326 и 445 оборотов в минуту соответственно. У 25-мм максимальная скорость составляет 1100 оборотов в минуту. Esde была первой компанией, которая показала высокоскоростной экструдер на К-выставке в 1998 году. Это была 35-мм установка с электродвигателем переменного тока с большим пусковым моментом и максимальной скоростью 600 оборотов в минуту. С тех пор Esde несколько снизила темпы для того, чтобы добиться гибкости обработки большинства смол помимо PVC. Пены, листы и литая пленка
Некоторые производители оборудования представят новые линии по производству литой пленки, которые превосходят все, что они производили ранее. Bruckner Formtec GmbH представит свой новейший и самый крупный двухшнековый экструдер, способный производить 11,000 ф/час литой пленки (без обрезания краев). До этого самым крупным экструдером Bruckner была установка с производительностью 6600-ф/час для полированной пленки. Новый двухшнековый экструдер имеет 150 мм в диаметре и соотношение длины и диаметра 34:1. Он производит 150 футов пленки в минуту, скорость, которая требует необычно большого охлажденного вала: 2.4-метра в диаметре. Такие валы бывают обычно от 1 до 2 метров в диаметре. Bruckner поставила три новых гигантских установки для трехслойной соэкструзии пленки из PET для горячего формования.
Windmoeller & Hoelscher GmbH только что создали одношнековую установку 180-мм в диаметре. До этого, самая большая была 150 мм. W&H в настоящее время проектирует 200-мм модель.
Welex недавно создал свою самую большую линию для неориентированного PET со 175-мм (7-дюймовым, 30:1) вентилируемым, одношнековым экструдером и модифицированным шнеком для V-PET. Welex покажет видеофильм о том, как эта установка производит 6000 фунтов в час недосушенного PET. 
Новая высокопродуктивная линия по производству литой пленки компании Bruckner производит 11,000 фунтов пленки из PET в час с помощью этого специального охлажденного вала 2.4 метра в диаметре.
У компании Davis-Standard имеется новая более высокопроизводительная последовательная установка для производства пенопласта из PS с новой системой охлаждения цилиндра, более глубоким центральным валом червяка и новым отделением смешивания. Первая установка уже эксплуатируется. Новый экструдер с CММX (каскадной модифицированной смесительной камерой) дает выработку PS пены выше на 15%, и, по имеющимся данным, коренным образом отличается от предыдущих шнеков-смесителей. Линия поставляется в двух размерах с нагревающими и охлаждающими экструдерами 120/165 мм и 165/175 мм.
По имеющимся данным, компания Battenfeld Gloucester Engineering Co. представит новую технологию наматывания пленки, но до выставки никаких подробностей не сообщается.
Необычная безосевая башенная перемотно-резательная установка компании SML (Winder 3000) была расширена, так, чтобы обрабатывать 10 рулонов одновременно. Когда впервые ее представили на NPE, она была способна наматывать только шесть. Winder 3000 экономит этап перематывания с полного рулона за счет наматывания отдельных рулонов прямо в процессе производства. Стержни поступают из магазина и удерживаются между тонкими поддерживающими кронштейнами с регулируемым расстоянием для различных размеров рулона. SML уже установила семь установок.
Больше слоев для пленки, полученной экструзией с раздувом
В области соэкструзии пленки с раздувом продолжается увеличение количества слоев. На выставке Macro Engineering & Technology поведет разговор о модернизации блоков с инкапсулированием слоев для того, чтобы переоборудовать существующую линию для семислойной пленки в линию для девятислойной, а линию для пятислойной в линию для семислойной. Macro осуществила первые этапы такой модернизации для EVOH и найлоновых барьерных пленок три месяца тому назад на линии с 20-дюймовой семислойной головкой.
Macro разработала свою запатентованную технологию инкапсуляции в 2000 г. для соэкструзии чувствительной к нагреванию и корродирующей барьерной смолы PVDC и предотвращения ее контакта с головкой. Тот же принцип оказался полезным и при работе с EVOH, который имеет тенденцию образовывать гели при контактах с головкой, а также с найлоном, который печально известен своим нежеланием удаляться из девятислойной головки. В компании утверждают, что при инкапсуляции найлон удаляется менее, чем за час. Модернизация требует только одного дополнительного экструдера для инкапсуляции связывающего слоя и несколько большего копильника.
Brampton Engineering сообщила о существовании своей первой десятислойной линии пленки, полученной экструзией с раздувом, которая была смонтирована два года назад на Wipak в Финляндии для производства высокобарьерных пленок из PP для изготовления устойчивых пакетов. Здесь используются десять экструдеров и 450-мм лепешечная головка SCD-3. Все головки Aquafrost одного и того же размера, они осуществляют экструзию через камеру закалки в воде, которая, по имеющимся данным, увеличивает продуктивность примерно в 2.5 раза по сравнению с традиционными линиями. Brampton уже смонтировала восемь линий Aquafrost.
Hosokawa Alpine American создает свои первые две девятислойные Х-головки для поставки в декабре, вариант семислойной головки был представлен на NPE 2006. X-головка представляет собой новую встроенную спирально-стержневую головку с боковой подачей с круглыми каналами потока в камере предварительного распределения. Новая патентованная спиральная конструкция позволяет исключить наличие линий входных отверстий. 
Технология инкапсуляции компании Macro позволяет адаптировать линию для производства семислойной пленки для изготовления девятислойной из барьерных найлона или EVOH, которые можно удалить из формы за 1 час.
По крайней мере, три производителя оборудования для производства пленок, получаемых экструзией с раздувом, представят новые многослойные головки, модифицированные для более коротких периодов удержания и более оперативной смены продукта. W&H покажет трехслойную спирально-стержневую головку Maxicone C с более короткими и широкими каналами предварительного распределения, которые интегрированы в спирали. Во время выставки, W&H осуществит демонстрацию на своем предприятии производства девятислойной барьерной пленки с одномикронными слоями EVOH с помощью головки Maxicone.
Kiefel в Германии также сократила время удержания и уменьшила объем расплава для своей новейшей головки для получения пленки экструзией с раздувом за счет оптимизации спирально-стержневого распределения. У новой головки горизонтальное распределение (заявка на патент в США 20050214400) для того, чтобы не было неиспользуемого пространства за наклоненными спиралями, и для того, чтобы уменьшить общую высоту головки.
В начале этого года, Reifenhauser создала первую модель новой пятислойной спирально-стержневой головки, которая анонсировалась в прошлом году на NPE. Эта головка также осуществляет предварительное распределение смолы в отверстия подачи с увеличенными каналами расплава для получения трех или пяти слоев с использованием целого ряда смол, включая сополиэфиры и K-смолы стирольный блок сополимер. Первая головка была создана для 200- 400-мм плоского пленочного рукава; вторая в процессе разработки для 300- 650-мм.
Несколько новых двойных кольцевых зазоров для подачи воздуха, показанные на выставке, подчеркивают гибкость для производства широкого диапазона продуктов. Обычно двойные кольцевые зазоры для подачи воздуха используются при высокой производительности для отдельного продукта. Eurochiller Srl из Италии покажет новую модель с тремя отдельными воздушными потоками, один внутри рукава пленки и по одному для каждого кольцевого зазора. Впервые это было показано в прошлом году на Milan Plast.
Plast-Control в Германии продемонстрирует новый автоматизированный кольцевой зазор, Pro-Con Magicflow Duo, который состоит из стандартного кольцевого зазора снизу и сегментированного кольцевого зазора, установленного на подъемник так, что высоту можно регулировать на маховике. По имеющимся сообщениям, он увеличивает выработку на 30% по сравнению со стандартным сегментированным кольцевым зазором Magicflow компании Plast-Control. Новая геометрия позволяет использовать широкий диапазон BUR от 1 до 5.3. В настоящее время Plast-Control создает свои собственные конкурентоспособные системы вакуумной загрузки с пылеулавливанием.
Kuhne демонстрирует новую Smart Lip Maximiser, которая надевается на небольшие головки для того, чтобы увеличить диаметр (увеличение до двукратного). Сообщается, что при наличии атмосферного давления и охлаждения, это устройство также улучшает прочность при броске на примерно 20%, а также износостойкость, последовательность измерений и производительность. По информации компании Kuhne, она преобразует 180-мм головку в 350 мм, увеличивая выход продукта вдвое от 660 ф/час до 1300 ф/час.
Kiefel сообщает об увеличении производительности за счет нового шнека-смесителя и набора валков IBC с водяным охлаждением. Kiefel собирается представить Perfect Cool, второе поколение своих IBC с водяным охлаждением на основе ECP (усовершенствованной системы охлаждения), которое было запущено в прошлом году. Если ECP подходит по размеру к 175-мм головке для производства пакетов с заполнением формы и герметизацией, то Perfect Cool спроектрован для того, чтобы подходить для более крупных головок для других применений. Сообщается, что 16-дюймовая головка с Perfect Cool может давать 1600 ф/час смеси легкоплавкого PE (70% LLDPE).
Hosakawa Alpine создает свои первые девятислойные встроенные X-головки с патентованным спиральным стержнем, который исключает наличие входных отверстий.
В области производства датчиков для экструзионно-раздувных пленок компания Kundig из Швейцарии (представленная здесь D.R. Joseph) покажет свой новый емкостный датчик толщины K-300, который выглядит как его основной компонент K-100, но снабжен сенсором, который можно заменить за несколько секунд с минимальным перерывом для сбора данных. Ранее на замену сенсора уходило до получаса. Переключение теперь происходит так быстро, что взаимозаменяемые сенсоры можно оптимизировать для производства определенного пленочного продукта. Kundig также вводит программное обеспечение для свободного мониторинга профиля с новым емкостным датчиком толщины от Kundig. Это несколько менее усовершенствованная версия ProfileStar.net компании Kundig; персональный компьютер с сенсорным экраном в комплект поставки не включен.
Plast-Control покажет новую систему парных датчиков для он-лайнового измерения толщины барьерных слоев EVOH. Сюда входят новый неконтактный емкостный датчик на рукаве с очень точным горизонтальным неконтактным емкостным датчиком на плоском пленочном рукаве. Plast-Control запатентовала метод вычисления (U.S. Pat. 6646453 B2), при котором второй датчик используется для того, чтобы исправлять ошибки измерения первого датчика. Первые две системы были установлены в этом году на линиях, производящих пленку для сельского хозяйства с 1.8-м головками для изготовления плоских пленочных рукавов 6-м длиной.
Во время демонстрации на своем производстве в ходе выставки K, W&H покажет новое программное обеспечение Easy Change, которое, как сообщается, ускоряет изменение вида продукции за счет интеграции большего количества настроек установки, чем другие программы автоматического пуска для экструзионно-раздувной пленки. EasyChange можно использовать на большинстве линий W&H, поставленных с 2000 г., при условии, что у них есть вентиляция кольцевого зазора с регулируемой частотой и средства автоматизации Optifil.
Macro впервые демонстрирует промышленную версию своего небольшого устройства, контролирующего положение кромки для экструзионно-раздувной пленки. Устройство перемещает пленку с помощью пневматической подушки, а не трения валков, и обладает необычно небольшой занимаемой площадью всего в 2 x 2 фута независимо от ширины пленки. Обычное сделанное в форме z устройство с направляющими валками занимает до 12 метров или более при ширине пленки 4 м. (от 4 до 6 м до устройства, 4 м. в устройстве и 4 м. после него). Экспериментальная модель была показана на NPE 2006.
Новости производства труб и профилей
Некоторые производители установок покажут новые пути регулирования выработки труб и их размеров. American Kuhne покажет серию агрегатных экструдеров со взаимозаменяемыми цилиндрами для изменения диаметра, соотношения длины и диаметра, а также количества материала, пропускаемого через систему (см. более подробно на стр. 17).
KraussMaffei представит новый конический двухшнековый соэкструдер KMD 63 K/P, созданный для двух различных геометрий шнеков, которые дают ему диапазон выработки от 120 до 480 ф/час. Это позволяет соэкструдеру использовать различную толщину цветного покрытия или бесцветных слоев.
KraussMaffei также расширила диапазон изменения размеров, возможного благодаря системе QuickSwitch для труб из PVC, что позволяет изменять диаметр труб на маховике нажатием кнопки. Его теперь можно настроить на размер от 90 до 160 мм по сравнению со 140 мм, которые использовались при представлении установки в прошлом году на NPE. Изменение головки экструдера уменьшает вытяжку и коробление PVC, что расширяет диапазон регулирования.
Некоторые производители установок покажут энергосберегающие модификации одно- и двухшнековых экструдеров для труб из PVC и профилей. Сообщается, что Cincinnati Extrusion сокращает потребление энергии на 30 - 35% за счет усовершенствованной изоляции цилиндра и использования двигателей переменного тока на двухшнековом экструдере. Компания заявляет о наличии такой же экономии для одношнековых установок с новым барьерным шнеком с малыми сдвиговыми усилиями и двигателями переменного тока.
Cincinnati Milacron представит свой недавно созданный пакет “Plug-and-Play” для быстрого ввода в деревянно-пластмассовые композитные профили. Представленная на Chinaplas в этом году в Гуанчжоу, вся система сочетает конический двухшнековый Milacron’s TC 86 со вспомогательными системами погрузки/разгрузки материала от O.A. Newton и охлаждением ниже по течению и закройным оборудованием.
Для производства оконных профилей Battenfeld предлагает новый очень высокопродуктивный параллельный двухчервячный экструдер со встречным вращением, BEX 2-135V Plus, способный выдавать 2200 ф/час двухкомпонентных оконных профилей. Здесь используется электродвигатель с большим пусковым моментом 58,000-ньютонометров и прямой привод для повышения производительности примерно на 30%. Промышленное использование первой установки осуществляется в Германии.
Cincinnati Extrusion увеличила производительность своей серии одношнековых экструдеров Monos на 40% за счет нанесения бороздок на питательное отверстие, более глубокой спиральной нарезки червяка во впускной зоне, в также управления температурой в питающей зоне. В новую более мощную линию Monos+ входят пять экструдеров от 45 до 120 мм.
Cincinnati Extrusion также представляет свою основную дешевую версию программного обеспечения сбора и хранения информации ExcDat. ExcDat собирает данные по почти 50 переменным через Ethernet от систем управления экструдерами EXc. Основной лицензионный пакет стоит 2900 евро, его можно загрузить с CD, а затем модернизировать.
Йен Х. Шут,
www.k-online.de |
