陆久迪
上海迪胜橡塑机械有限公司，上海 200086)
摘要 :对塑料板材自动生产线、塑料注压机、像胶注压机等传统设备进行了改造和技术革新，介绍了革新后这几种设备的主要技术参数和技术特点。通过实际使用证明，这些不太受人重视的传统注压和模压设备有着不可替代的作用，经过革新改造后，生产适用性有了大幅提高。
关键词:掀塑模压;注压装备;革新
中图分类号:TQ315 TQ330.4 文献标识码:B 文t编号:1009-797X(2008)01-0041-06
橡塑传统工艺中的模压和注压在技术日益发展的今天往往不被重视，由于这两种技术都属非连续生产工艺和劳动密集型操控，单位成本难以下降，市场竞争力不强。加上模压和注压装备制造上是料重工轻，近年来材料和配套价格的不断上升已耗尽这些机种的大部份利润空间，导致后继开发资金短缺，关注度越来越小。当然这些传统技术本身也有些难以逾越的坎，如生产过程自动化难度大、产iff低、能耗大、劳动强度高、自检手段低、自洁能力差等技术瓶颈制约了模压和注压技术在高产行业的应用，处于市场经济的企业是现实的，在同挤出、压延、注射等自动连续生产工艺对比中选择的天平往往倾向后者。应该相信，一种传统的技术工艺经过漫长的历史尚末被淘汰掉，肯定有它自身不可被完全替代的优势。当我们分析这些技术的短处和缺陷后能对此加以改进和革新，并赋予新的技术内涵，那么这些不错的传统工艺就能扬长避短，在某些适用产品的应用领域里大有用武之地。随着每年大批新型橡塑制品试制和走向市场，不是个个产品都需要先进的、高度自动化的，新产品对技术和装备的选择首先是实用，寻到合适的技术就对准了路子，适用就是最好的。最近一年来，我公司以一些市场潜力较大的实用新产品为对象，利用模压和注压技术成熟、经济、实用、适应性强的优势研制了一批新型模压和注压装备投放市场，有的已是第二代、第三代的重大改进型，有的是重新研制的，生产适用性大幅度提高，技术上也有较大的前澹性，限于本文的篇幅，简单描述一些技术上有新意、有突破的重点产品。向行业介绍进一步推向市场。
1 塑料板材自动生产线
这是一条 2006年下半年才研发制造、2007年春节前投产的新一代板材模压生产线。目前主要用于非混炼工艺的纸塑板材、金属/纸塑复合板材的生产。该生产线除了配料、后续整理等工序用手工，中间过程可以程序自动。同第一条采用混炼工艺的生产线相比，占地面积、投资总额、能耗、投产周期、产量、自动化程度、操作工人数、劳动强度等方面都优于前者。成本低、用人少可使生产单位头痛的原材料价格上升、雇员薪酬叙升的压力得到一定程度的缓解。是一种适应面较广，扩展容易的生产线。这条生产线汇集了塑料、人造板、机床等行业的技术，布局与结构形式可以有多种变型，以适应不同的制品和原料。
辅机包括:①装料滚道工作台;②装料移送机;③双向摆渡机;④卸料移出机;⑤卸料滚道工作台。
这条自动化程度较高的塑料板生产线长达20多米，由装料滚道工作台、装料移送机、热压机、中间摆渡机和冷压机、卸料移出机、卸料滚道工作台等组成。这是一种面向多种工艺和材种研制的模压和非模压制板生产线，对加工含塑量较低，掺混大量生物质材料填充而流动性较差的材质如纸塑、木塑、粗纤维质 (竹丝、芦苇、棉杆、甘蔗等)板材有很强的针对性，另外同样能用于生产模压和层压塑料板、铝塑板、电工板及非像塑类的热固性胶钻层压制品，如高密度板、木芯板、刨花板、夹板、雕刻花板等。生产线热源采用燃油式锅炉，污染少、占地面积小，用以对付吸热较快的材质，可使工艺温度快速回升。当然也可因加工原材料而异选择成本较低的其他热传导系统。但不管用哪种加温方式，工艺温度是至关重要的环节，都要做到可控、上冲惯性小。纯塑料由于加工性能好不难对付，而掺有大量生物质材料的制品原料是一种对温度幅度和作用时间很敏感的材质，往往温度高 10℃，定型时间长了 1 min，目视就能看出色变，说明部分纤维开始碳化，纤维增强的作用就会降低，因此加温时间必须做工艺试验，否则原材料碳化在模具里是一个大麻烦。相反呢?也不行，加热温度低于塑料的融溶温度，塑料作为一种砧结剂流动性受限制，涂抹生物质材料表面积的范围就小，制品的整体砧合度差，制品强度也随之降低，所以设备的热传导和控温系统一定要合适和精确。生产线采用PLC控制程序动作，配有 3台液压站，13只液压缸，其工艺过程描述如下:人工在装料滚道工作台铺料后，把铺料板推人装料移送车滚道，达到预定位置，装料移送车采用预定位的双油缸顶升装置层层上升，装料结束后推送机构启动，推送机构由传动平台、直线导轨、半链式传动机构组合，平台带动机械推臂把多层铺装料板齐齐推进热压机热板间，移送车下降至原始位置，。推臂也退回原始位置。热压机过上升合模，多次排气后升压，松散的物料在温度和压力的作用下缩聚站合成模具设定的形状，成型时间到，热压机开模柱塞下降至预定位置，双向摆渡机的液压机械手从最上面伸下来，套住全部铺料板的拉手，传动平台带动液压机械手把所有铺料板拖到摆渡车上，液压机械手上升退回原始位置，再下降把铺料板全部推进冷压机平板中间，液压机械手再上升退回原始位置待命。冷压机上升合模，冷却水开启制品冷却定型。生产节拍相同的热压机又一批制品牵拉至摆渡车上待命，冷压机开模下降至预定位置，卸料机移送军上升至托料位置，卸料机械手前进运行至预定位置，在凸轮的作用下机械手张开，传动平台后退，脱离凸轮后机械手合拢，握住所有铺料板徐徐后退至移送车，移送车下降至设定位置，机械手退回原位待命，移送车一层层上升，操作工把成品拉至卸料滚道工作台整理，制品成型工序结束，此时摆渡车上的热的成型板已在冷压机中定型结束，等待卸料，以此重复运作。该自动生产线的连续生产能力和制品质量较高，能在纤维粉尘较多的恶劣环境下运行，设备辅机传动结构采用半链式传动和平台式推拉，其中直线导轨的采用解决了外露部件润滑的难题，自洁效果比其他方案明显，传动平台的自重力和宽度同时也平衡了推拉臂的力矩，精准的直线导轨滑块消除了两边阻力不等引出的飘移现象，因此运行较为稳定。半链式传动一是外观简洁，二是起安全保护作用，东西卡住扭矩超过时便会打滑，三是链条断的可能性减少。但传动时张紧机构的受力很大，加上生产过程中散落的塑料屑操作工懒于清理，在热压机上由于高温溶融、碳化引起牵引力上升，更严重的是冷压机热料散落硬结又无热源软化，不及时清理平板就凹凸不平，推进和拉出时阻力剧增，引起链轮打滑。当然可调整和紧固使牵引力增大但安全保险的性能部分丧失，因此安全保险作用和变化的摩擦力是一对矛盾，尚可进一步改进和完善。生产线的液压机采用框架式结构，通过同类结构实验的类比，找到了合理的尺度，重量降低了20%以上，节省了资源，也为此类机型的类比找到一个样板。
2 塑料注压机
塑料的注射工艺相当成熟，是塑料工业化生产的主流工艺之一，而且中、小型塑料注射机相当普及，价格也不高，因此性价比处于劣势的注压工艺在塑料加工中自然不在优选之列。所以注压工艺大部用来对付需要手工辅助的热固性塑料嵌件制品和流动性较差的掺混其他材质的塑料制品。但同像胶注压工艺一样，它也有同存共荣的理由。在某些非精准的大型塑料和生物质复合材料制品生产中，注压工艺和模压工艺可能是目前能采用的较好的办法，因为企业是现实的，成本决定选择，不太可能会用天价的大型注塑机和配套模具去生产这类附加值不高、加工性能较差很难做的制品。市场空间就是我们的研攻方向，针对目前市场需求较大的纸塑、木塑、再生塑料等复杂型面包装制品的升级换代，必须有一种低成本的工艺技术帮助其提高市场竞争力，这就需要综合原有的注压、模压、挤出等技术，对其不断改良和革新，使之成为一种能多方兼顾的实用技术。市场中价格较高的挤出法生产的塑料和木塑制品，其材料可以采用规格划一的工业化生产的木粉和新的塑料。但大部份生物质掺混塑料和再生利用的塑料制品市场价格不高，用挤出法显然不适合，原因是难以控制原料成份、目数及含水量，其工艺参数是个不能确定的变数，也就是说不能进行稳定的生产。我们通过不断的试验，觉得这类非稳定态的材料采用压注和冷模热喂工艺倒能大幅度降低能耗成本，模具结构也简单、操作容易、工艺装备总投资也小，过去我们曾用在大型PE塑料管道法兰的生产上，因是新塑料加工效果很好，但废料是否适应这种工艺没把握。近两年，我们对整体包装托盘的加工方法做了大量的工艺试验、试产，针对大型整体式托盘的工业化生产的关键环节—工艺形式、工艺过程装备、模具，筛选了一些切实可行的技术方案。这种消耗型的制品选用的原料大部为再生利用料，真正意义上能再生交联的塑料比例较少，掺有大量生物质的塑料原料提高工艺温度也不会达到塑料那样流动性很好的融溶态，仅仅是软化状态，如果温度超过170℃左右，形态不会有大的改变，表面倒开始发黄碳化。所以需要较大流动域的复杂型面用压注和模压加工，一是要很快的升温速度，二是很高的挤压力，三是很快的冷却速度。采用挤出机连续混炼后进人保温装置再计量、挤出、喂料、注压是一种较妥善的办法 (大型制品可以直接注入模腔)，那么上述的三个问题就基本解决了。试用这种方法既降低了能耗又提高了产量，是一种可以用于工业化生产的较为理想的低成本工艺。但其工艺过程中新产生的一些问题，在装备设计中要作事先改造，如合模、活塞上升 (或下降)的速度要快，因为热料在冷模中被吸热加上空气散热表层温降很快，表层马上会产生硬皮，在合模力的挤压下这层硬皮本身已不能参与流动，而内层温损小，高温软料受压后向阻力小的方向层滑移，使硬皮龟裂产生质量隐患。加工制品重量越轻，表面积越大，合模就要更快，否则缺陷是致命的。制品往往散热快、流动性差、硬料挤压会有缺料及裂纹而丧失使用功能。大型制品因料多能相互传感，因此温降慢缺陷不明显，但由于硬皮不会靠内层传温而再次软化，实质上内层高温料就只能起胶水作用，在流动中把龟裂的硬皮包容茹结起来，可想而知制品的强度也将大打折扣。所以大型制品最好能直接注料，快速合模。除了装备，模具也有很多方面要改动，一是注压模一般有3-4层，传递注压所需压力较小但模口弃料稍多，压头注压模口弃料很少，但流动性差的物料要有很高的压力才能迫使其水平向滑移流动，而中模往往是处在中空形态，物料传递的直压力对中模的刚度要求很高，要有相当于纯塑料模 1倍左右的刚度才能保证长期使用不变形。这对大型模具的要求过于苛刻了，模具过大会衍生很多问题，不方便也不经济。所以要通过辅助装置直接把热料注人模腔，模具结构就简化成实芯的上、下压模。而小型制品批量少、价值低，模具成本不高，手工操作居多，没必要采用价格不菲的辅助装置，直接采用热混料计量进烘箱保温，产量大的可用烘道式输送带保温。我们可提供一些工艺数据供大家参考。原料:非细化粉碎的50%废纸、15%废绵纤维、35%混杂废塑膜。用单螺杆挤出机混炼后热喂，压注时物料温度160170℃、压注力为0.5 MPa。方式一为压头注压，其压注孔直径与流动域圆直径的比值1:101:12，均散效果一般，塑化效果较好，制品表面质里和强度达到较理想的形态。方式二为用开炼机混炼后加温用压头注压，其压注孔直径与流动域圆直径的比值1:51:7，开炼机均散效果很好，但温度上不去，有茹辊现象，塑化也不理想，通过后期塑化，制品还是合格的，就是能耗稍大、产量低一些，对有现成开炼、密炼设备转产的单位也不失为一条可行的工艺路线，塑料压注的压注机方式和规格要针对制品适配。
3 橡胶注压机
由于近年来橡胶注射机的快速发展，量产后市场价格不断下降，压缩了注射机对注压机的价格差距，橡胶注压机特别是小型橡胶注压机市场受到了不小的冲击。其实橡胶注射机主机结构简化了说也就是注压机加个螺杆自动进料系统。多了一套结构自然有利也有弊，显现的局限性有以下一些方面:喂料螺杆一般较小，挤出物料的容积小、进料速度慢，对付硬度高、韧性差的条形原料进料时易断裂，抗背压能力有限、模具造价高、设备同比投资大，用于重量较轻的精密制品和小型嵌芯件是其优势应用市场。但中、大型注射机价格昂贵，模具结构复杂，料头多，对工艺和原料的限制又多，加上程序动作太多反而不利索速度就慢，大容量橡胶注射时间一长前面的料就可能早期硫化、流动性差，对形面复杂的制品质量影响较大。这就给中、大型注压技术和装备带来了市场空间，因为注压工艺只用柱塞压注物料，储存缸容积可以做得较大，柱塞速度、压力调节幅度也相当大，安全系数也大，因此大注压力可以较轻松获得。即使是硬料、含被w少的再生料因是团状形态计量后喂料，放进去很方便。在柱塞大力顶压下物料只能快速注进模具流道简单了，模具也就简化了，由此结构上也就有了可发挥的空间，操控系统也就比注射机简单了，避开了注射机某些一时攻克不了的局限性，所以对付大型复杂形面.像胶及嵌芯像胶制品注压工艺总体优势大于注射工艺。我们过去生产的中、大型注压机主要用于衬胶泵、衬胶阀、包胶履带板、选矿砂板、石油防喷器等等大型橡胶和嵌芯像胶制品，其锁模力规格: 2.516.0 MN，平板面积:600 mmx600 mm-1 800 mmx 1 800 mm，压注方式:传递、压头。因为这些制品精准度要求不高，用胶量大，体积大、份量重，注压工艺正好合拍，工艺对路加上又是粗活，使用寿命又优于进口样机，客户对设备的满意度是很高的。这几年，我们尝试用注压工艺去对付要求厚薄、密封性、电击穿性要求很高的高压绝缘手套和套鞋，防腐蚀手套和套鞋等精准型制品，对这些大而薄的制品加工课题我们也是第一次，没什么成果可借鉴，在国内也无先例，因为这些制品过去都是进口的。一个成熟的工艺过程是人、机、模的较完美的协调和配合，这类制品的加工难度就对先前惯用的注压工艺方式和装备结构提出了挑战，但必须站在过去的技术基础上进行革新，毕竟它有相当成熟的一面，可以少走弯路，如果能把装备革新到适应模具和制品工艺的话，成功的希望就有了。经过一年时间模具和装备的磨合，又一年对装备进行了多次的革新改造，制品通过了国内外的专业检测，赢得了国内外市场的青睐。第一代改进型的XC-D2.5/0.52.5 MN电加热注压机顺利通过量产的考验，其工艺过程描述如下:把计量好的橡胶原料放人注料缸，传递油缸柱塞向下压料，胶料受力流动被注进型腔，硫化成型后主油缸释压，双侧提升缸脱模，主油缸下降至设定位置，推拉油缸通过模架导轨把主模推出取出成品，主模退回原位，双侧提升缸拉动柱塞快速上升带动工作台上升、带动模架上升，快速转慢速，合模压力上升至额定锁模力，放人原料，重复以上程序。该专用像胶注压机的研制为更大型像胶注压机的制造积累了经验和确定了技术方案。最近，我公司新研制的第二代大型橡胶压注机已进人制造后期，不但提高了合模吨位，其结构型式和控制系统也作了很大的革新和提升该注压机可以制作清晰的复杂花纹，其加热系统完全可应对厚薄不均的复杂形面，性价比较高，适用对象是高档像胶制品和嵌芯像胶制品。
装备制造业是为制品业服务的，一种新制品的产生必须要有方法对头的工艺过程和能把制品整个工艺过程处理得十分妥贴的工艺装备，制品本身才具有工业化生产的基本条件，才能真正的走向应用市场。新产品、工艺、装备互相适应和磨合需要一定的时间，装备的设计者必须要有充分的耐心去跟踪发现其坯可技术提升的地方，去发现更好的替代技术。我今夭重提技术革新这个词是我们要消除一个认识误区，创新不等于全盘扔掉传统的技术，从外到里去追求一种全新的形式。第一次搞出一个新产品是一个新的领域、新的起点，是一种创新、一种创意，随后的问题是把这种技术从繁琐引到简约，更简单、更省力、更经济，把这种实用技术提升到一个新的高度，因此，更多的只是一个不断技术革新的进程，但后者更难。尽管我们把一些新的产品每次都改得面目全非与前面的第一代产品不一样，动作有点大，是因为有较多遗憾的地方，为什么不可以用其他新发现的技术方法来试一试?为什么不可以改得更好一点?每次的自我否定就是革新的动力。每次的改动实践证明是一种进步，是一种技术提升。适用的技术才是最好的，越改越适用，越适用越好，这是制造者和使用者的共同福音。