NPE 2018 展会上的亮点

文/本刊记者Lilli Manolis Sherman，Jim Callari，Matthew H. Naitove

工业4.0、多层瓶胚成型、自动化、LSR加工和聚丙烯的开发是NPE 2018展会上的主要亮点。而一家薄膜加工商在本届展会上购买了13条新的薄膜生产线和4个回收系统也堪称一大亮点。

NPE 2018展会在展览空间（约11.2万m2）、参展商数量（2 180家）以及展出的技术创新数量上创下了纪录。出席展会的人数达56 034人（比NPE 2015展会上升1.7%），注册与会者来自近19 000家独立公司。本文从本届盛会上的众多展品中选取了一些有代表性的创新技术，它们很好地体现了当前塑料行业的技术趋势。

工业4.0技术新浪潮的一个标志是注塑机和吹塑机、MES系统、机械手和辅助设备将生产数据发送到云端，以便在任何时间/任何地点以容易理解的基本数据“仪表板”形式进行检索。图中所示的Yushin仪表盘，显示了展会上甚至日本国内机械手的实时数据

“智能数据”：“仪表盘”的崛起

对于北美塑料加工商而言，NPE 2018展会提供了最广泛的接触新技术的机会，其中包括工业4.0或工业物联网（IIOT）等一系列趋势和技术。同时这届NPE展会的时机也恰到好处，就在展会前一周，基于OPC UA（开放平台通信统一架构）机器对机器通信协议的第一个数字接口标准得到了发布，它是新兴的工业4.0技术的基础平台。

这一名为“Euromap 77”的标准是由Euromap、欧洲塑料和橡胶机械制造商协会于2018年5月4日发布的，作为注塑机和MES（制造执行系统）计算机之间数据交换的标准，它允许来自不同制造商的机器方便地连接到一个网络中，用于监控和生产数据采集、生产作业管理以及用于机器设置的整个数据集的传输。

工业4.0技术新浪潮的一个标志是注塑机和吹塑机、MES系统、机械手和辅助设备，将生产数据发送到云端，以便在任何时间/任何地点以容易理解的基本数据“仪表盘”形式进行检索。图中所示的是米拉克龙的M-Powered显示屏

赫斯基公司正在探索用共注射3层型胚制成PET瓶子的各种应用。中间层可以引入隔离层保护，或者如在这些实例中那样，通过改变层的厚度使颜色“褪色”来增强装饰效果

这个新标准实现的一个标志是展会上出现的生产数据“仪表盘”。在“智能数据而不是大数据”的主题下，注塑机和吹塑机、过程监控系统、MES系统、甚至机械手和其他辅助设备的供应商们都展示了他们最新的成果，通过快速显示关键数据——作业生产总数、作业完成时间、好/坏部件数、周期时间OEE（整体设备效率）统计数据和颜色编码机器状态，来避免大量的数据使用户难以应付。这些数据被上传到“云”，以便随时随地提供给计算机和移动设备。

Sigma塑料服务公司使用单料筒Arburg注塑机和一台单独Elmet泵系统成型双色LSR蛋杯。图中可见的T形联轴器将一小股LSR转移到一台二级静态混合器和输送第二种颜色的气动活塞泵中

注塑新技术

米拉克龙（Milacron）公司和赫斯基（Husky）注塑系统有限公司重点介绍了阻隔容器和PET瓶胚的多层注塑成型。赫斯基公司展示了如何将3层PET型胚的夹层成型用于其他功能性和装饰性目的的实例。

例如，中心层可以包含热变色颜料而不是气体阻隔层，该热致变色颜料在瓶子变冷或变暖时发出信号。荧光颜料可用于使瓶子在受到紫外线照射时呈现不同的颜色。通过在注射型胚过程中连续改变着色中间层的厚度，可以实现其他的装饰效果，使得吹塑瓶显示从透明到有色或两种颜色之间的过渡。

NPE展示的另一个技术创新领域是LSR成型。Negri Bossi在其机器上使用3种材料——用于基本结构的PBT、用于柔软触感的TPE和用于球拍弹性面的双色LSR，注塑成型了一个乒乓球拍。该工艺特别令人感兴趣的是注入氮气用于PBT和LSR的微孔发泡。实 际 上，Negri Bossi称它可以通过使一个面发泡而另一个面不发泡来区分球拍两个面的弹性。

在N P E展会上至少有3个LSR/LSR成型演示，在相同部件中包含两种颜色和/或硬度。其中之一是Sigma塑料服务公司（伊利诺伊州Schaumburg）利用虚拟成型软件模拟了双组分成型过程。这个应用的特别之处是采用一台单料筒Arburg注塑机和一个单独的Elmet计量系统成型双色LSR蛋杯。

该应用在美国首次展出，使用一个T型联轴器将LSR支流转移到一台二级静态混合器和输送第二种颜色的侧向安装的气动活塞泵中。

“艺术”的机械手

关于机械手，以前的NPE展示了机械手打篮球和迷你高尔夫球。今年一个富有想象力的展示是来自星自动化公司的一款机械手，它使用一种新的3轴伺服头来书写日本书法。机械手小心翼翼地装上带墨水的刷子，涂刷图形，然后冲洗刷子。

星自动化公司通过为伺服机械手编程，实现了把油墨装上刷子，绘制日本书法，然后冲洗刷子的精细过程

Yushin美国公司利用一个复杂的单元，展示了机械手的多功能性，以便在一个成型周期内完成多项任务。该单元组合了两台注塑机，每台注塑机配有一台伺服线性机械手和一台7轴协作机械手。最终产品是用于制作奶昔和其他混合饮料的“摇杯”。两台注塑机分别成型一个PP杯和一个带有翻盖的盖子，盖子由活动铰链连接。这两个部件带有螺纹，每个机械手都使用一个伺服手腕从模具上拧下部件。将杯子脱模的机械手也预先在模具中放置模内标签，并在成型后将杯子送到移印机上。第二个机械手拧开盖子，关闭倒出口，将信息卡放入杯子内，然后将杯子和盖子拧在一起。最后，协作机械手将组装好的产品放在传送带上。

吹塑：过去不可能实现

Jomar公司已经开始关注注胚吹塑成型不可思议的能力。在NPE展会上，Jomar公司在其新型IntelliDrive 85S伺服液压注坯吹塑机上成型聚碳酸酯LED灯泡。据Jomar公司销售经理Ron Gabriele称，它在11.5 s内成型8个产品，灯泡只有略微可见的浇口残迹和分模线——这个工艺在过去不可能实现。他归功于Jomar公司加工团队的专有技术和模具制造商Lenape模具公司（新泽西州Millville）的技术。

W. Muller美国公司重点介绍了另一项使人感兴趣的开发。该公司发现，将非晶态金属等离子喷涂到其挤出吹塑头的流道上可以大大加快颜色的更换。根据公司总经理Jens Schlueter的说法，涂层渗透到钢的表面，具有减少塑料粘附到金属上的倾向。由于等离子体是气相过程，它甚至可以穿透吹塑头中最小的流道。

在W. Mueller挤出吹塑机机头中，其流道采用新型等离子金属涂层，能以适度的附加成本使颜色的改变快40%

据称，采用Jomar注胚吹塑机成型具有高质量外观聚碳酸酯LED灯泡的工艺是前所未有的

该涂层在美国的一位客户那里进行了试验，该客户在两家不同的工厂中拥有两台相同的梭式机器，两者都具有Muller机头，一个带等离子涂层，另一个没有涂覆。在成型带有视图条纹的1 gal（1 gal=3.785 L）HDPE水壶时，带涂层机头需要总共45 min从蓝色过渡到红色再回到蓝色。Schlueter报道，无涂层的机头需要75 min才能完成同样的过渡。他说涂层增加了10%～15%的机头成本。

3D打印LSR

经销商RDAbbott公司展示了一种用LSR进行3D打印的系统，它由密歇根州米德兰的陶氏有机硅公司（以前的道康宁公司）和工业3D打印机制造商德国RepRap公司联合开发。该系统称为液体增材制造（LAM）设备，它将液体A和B组分从两个加压管子注入到一个保持1：1比例的泵中。泵在X-Y运动控制下给机头喂料，机头铺设连续珠状料，类似于FDM或FFF型3D打印机。该系统沉积厚度为0.2～0.35 mm的薄层，通过加热灯完全固化，一次一整层。该系统采用陶氏的Evolv3D LC 3335 LSR材料，在不后固化的情况下产生邵氏A44的硬度，后固化产生邵氏46A的硬度。据报道，LAM 3D打印机生产的部件具有注塑样品100%的撕裂强度、90%的抗拉强度和硬度，以及85%的伸长率。开发中的应用包括蜂窝订制矫形鞋底。

这款正在申请专利的打印机于去年推出，它能以10～150 mm/s的速度打印。陶氏正在开发其他邵氏硬度的LSR牌号，预计在今年晚些时候上市。

薄膜加工商的采购热潮

在挤出方面，一家领先的PE薄膜加工商引起了轰动。在NPE 2018展会上，Sigma塑料集团（新泽西州Lyndhurst）完成了13条新薄膜生产线和4个回收系统的交易。该公司表示，它从Windmoeller＆Hoelscher公司（W＆H）订购的6条新的Optimex FFS生产线将于夏季结束时在其Republic Bags工厂投入运行，生产吹塑薄膜用于成型填充密封袋。这标志着Sigma公司首次涉足FFS市场。这6条生产线将每年生产约4 500万lb（1 lb=0.4536 kg)可印刷和可边折的薄膜。

与此同时，Sigma公司的McNeeley塑料工厂订购了两条W＆H Varex II吹膜生产线—一条是3层系统，另一条是5层系统。后者将配备W＆H的Turboclean树脂清机和快速转换系统以及具有反向收卷能力的Filmatic S收卷机。这项投资将支持McNeely在二次加工牌号薄膜上的业务扩张。今年5月初，Sigma在其ISOFlex工厂启动了5层Varex II生产线。

Sigma公司还宣布已经从Reifenhauser订购了两条高产量的5层聚烯烃薄膜专用（POD）生产线，用于其BJK工厂。这两条生产线均配备了Reifenhauser已获专利的Ultra Cool IBC和Ultra Flat在线展平系统。Sigma公司还从Reifenhauser购买了另外两条生产线：一条3层高输出系统和一条5层POD生产线，用于其Allied挤出机部门。两条生产线都将配备超冷却和超展平技术。

液体增材制造（LAM）是3D打印LSR的一种新工艺。图中部件采用Dow LSR材料在一台德国RepRap LAM机器上打印而成。用于订制矫形鞋底的弹性蜂窝结构正在研发当中

Sigma公司还宣称已经购买了3条戴维斯-标准薄膜生产线：一条2.5 m的流延卫生薄膜生产线和两条5层农用吹塑拉伸薄膜生产线。流延卫生薄膜生产线是Sigma在过去3年中第二次购买，其产品被设计成具有在线打印功能的A/B/A结构。5层拉伸薄膜生产线包括戴维斯-标准Optiflow LP模头和垂直振荡引出技术。

更重要的是，Sigma公司增加了NGR塑料回收技术公司的4条高产量回收生产线。4台S：Gran 125机器将每月再加工400万lb以上的薄膜废料。新的回收线投资近300万美元，将安装在佛罗里达州庞帕诺比奇和杰克逊维尔、南卡罗来纳州斯帕坦堡和田纳西州纳什维尔的工厂。

材料：聚丙烯吸引注意力

在塑料材料中，聚丙烯（PP）的进步在NPE 2018展会上大放异彩，至少有4家树脂供应商推出新一代聚丙稀，它们重新定义了PP材料的应用范围。新的并且增强的聚合方法和催化剂产生了独特的PP牌号，用于注塑、挤出和热成型。

Sigma公司从NGR塑料回收技术公司购买的4条高产量回收生产线，将以每月400多万lb的产量再加工薄膜废料

增强的性能包括从更高的冲击强度、刚度和熔体强度到高的透明度和光泽度，以及更宽的耐温范围和优异的加工性。埃克森美孚化工推出全新的Achieve Advanced PP系列，该系列基于新的专有催化剂、工艺和应用技术，据称可以让客户重新考虑各种应用中的可能性。

汽车：Achieve Advanced PP 8285E1是一种高结晶度、高抗冲共聚物（ICP），据称与标准ICP相比，可提供高出35%的冲击强度和20%的韧性（低温延展性），能注塑成型更坚韧、更轻、耐用且安全的零部件。塑性体用量能减少高达50%，从而节省成本。该材料增加了在传统和“新能源”汽车中使用PP进行高效设计的机会。它可用于平滑或复合的内饰部件，如仪表板、门板饰板和支柱饰板，以及保险杠饰条和轮罩衬层等外饰件。

家电：据报道，PP 7123KNE1适用于真空吸尘器外壳以及盖子和门把手等醒目的家电外观部件。它具有卓越的光泽度和刚度，据称是标准ICP或过度设计ABS的良好替代品。其他应用包括化妆品、电子产品和玩具。

医疗包装、实验室器具、电子产品、汽车和工业：PP 1605是一种基于Exxpol茂金属技术的均聚物注塑树脂，专为医疗、电子、汽车和其他需要洁净的应用而设计。与传统的均聚物相比，它的挥发性和可萃取性较低，洁净度更高。

包装：PP 6282NE1是一种用于挤出、片材和热成型的高熔体强度（HMS）均聚物，据说可为零售和服务行业提供壁厚均匀分布和非常坚硬的容器、杯子和桶。利用其HMS质量，设计师可以提供更硬的包装，并通过出色的可加工性获得经济效益（存在将壁厚降低达15%，并将线速度提高7%以获得更高产量的机会）。使用这种材料制成的包装可用于微波炉和洗碗机，从而重复使用，并且可以广泛回收利用。

非织造布：PP 6035G1和PP 6936G2是两种MFR非常高的茂金属均聚物，据报道它们为高度舒适的熔喷非织造布奠定了基准，使品牌所有者们能够提供出色的阻隔性能和高出15%的织物强度，以满足尿布、擦拭巾和女性护理产品的性能及订制需求。

SABIC展示了一系列新的和正在增长的PP复合物产品组合，它们在未上漆的低光泽汽车内饰部件中提供柔软的手感和优异的抗划痕性能。这些复合物拥有消费者所需的豪华触感和饰面——即使在价格较低的车辆中也是如此。这些注塑级产品可以帮助汽车制造商和零部件供应商通过避免二次加工（如应用柔软触感的涂料、织物、泡沫或其他表面覆盖物）来降低成本高达50%。

印度塔塔汽车公司是第一家使用其中一种新型PP复合材料的制造商，这种复合材料被选用于塔塔2017 Tiago掀背车的转向柱盖和车速表顶端这样的软触感和高质量外观的部件，它们在本届展会得到了展示。由于无需昂贵的涂料系统仍能实现相同水平的性能和美观，塔塔节省了约30%的成本。

除了提供具有优异耐刮擦性、良好冲击性能和低收缩率且有吸引力的哑光表面外，这些SABIC的材料还拥有良好的隔音能力，并且具有紫外线稳定性，可防止褪色和色移。

产品组合中也包括几个牌号的玻纤增强PP。例如，Asahi Kasei北美公司推出了所谓的“改变游戏规则”的玻璃纤维增强型PP系列。该系列复合物含有30%、40%和50%玻璃纤维，它们基于独特设计的PP基材，可为大型部件的成型提供出色的流动性。其中，Thermylene P6系列基于标准技术，而P7～P10系列则基于增强技术。P11采用了进一步增强的技术，它在高温下的抗蠕变性能优于P10。

据称，Thermylene P11在高温下具有前所未有的强度和刚度，从而扩大了传统玻璃纤维增强PP设计的性能范围，并为汽车内外饰件的薄壁成型提供了机会。Asahi Kasei公司将P11复合物视为玻璃纤维填充尼龙6和尼龙66或玻璃纤维填充PBT的替代材料，来用于需要极端承载和抗蠕变性的汽车及货车部件，例如前端模块、仪表板（IP）中央控制模块和支架。它们的潜在非汽车应用包括过滤器外壳和家具。

Braskem美国公司推出了Prisma 6810，据称它是首款用于热成型应用的透明PP嵌段共聚物，如用于冷藏熟食容器、冷混饮料杯、肉类和海鲜托盘。据报道，这种材料提供了在单一树脂解决方案中不常见的极佳的性能平衡：既有抗冲击共聚物的韧性和与均聚物相当的硬度，又有接近无规共聚物的透明度。根据ASTM D256A，这种2MFR共聚物的挠曲模量为190 000 psi（1 psi=0.00689 MPa），拉伸强度为4 300 psi，并且具有不破裂（NB）的缺口Izod冲击强度。

在NPE 2018展会上，订制片材挤出加工商Impact塑料公司展出了与Braskem合作生产的新型903D PP片材，它采用Prisma 6810树脂。这种片材可在德国Gabler热成型公司的高效热成型机M100上运行，该机器被誉为世界上最大的倾斜床机器。据称，Gabler M100在热成型领域树立了新的标准，它的成型面积为1 130 mm×550 mm，其产量比市场上其他的机器高出50%。

在展会现场，直径为70 mm的PP饮料杯在Marbach模具设备公司提供的90腔模具中由Gabler M100机器生产出来，速度为32次循环/min。Impact塑料公司指出，天然状态下典型的ICP呈现浑浊或乳状外观，但903D PP片材在保持与典型ICP相同性能的前提下，具有良好的透明度和美观性，即使在低温下也是如此。

预测性维护选项增加

MachineSense公司的组件分析仪可全天候跟踪旋转工业机械零部件的趋势健康状况和运行状况，从而通过取消被动性维护程序和意外停机来帮助加工商提高效率。

该组件分析仪使用MachineSense获得专利的机器可穿戴传感器检测机器状况，以进行预防性和预测性维护。其紧凑的多传感系统可以监测异常振动、机器利用率、环境运行条件、轴承健康状况和传感器安装。

该组件分析仪是硬件、软件一体化解决方案。其得到授权的Crystalball的强大分析软件可以智能获取数据，并将数据重新组合到仪表盘中。该软件可通过网络浏览器或移动应用程序进行访问，使得用户可以从任何台式计算机、笔记本电脑、平板电脑或手机通过互联网进行全天候连接。

该组件分析仪通过易于理解的仪表盘提供有价值的操作指标的可视化。用户可以快速扫描许多机器的状态，以确定需要更详细检查的潜在问题。可以设置阈值，以便在出现问题时将触发通知发送给技术人员，或者当组件或机器要出故障时，可以简单地依靠设定的系统基线来发出警报。

该组件分析器具有种不同的分析模式：实时快速查看，可通过移动应用程序在本地获得。准实时预测机器运行状况和机器运行状况出现问题的历史视图，均可在“云”数据库应用程序中获得。历史数据可通过设备性能趋势线获得。一个新的概览仪表盘为所有受监控的设备提供了清晰的分析摘要，它们按部门和位置得到了整理。

MachineSense公司还推出了一系列LoRa（远程）传感器，以扩展到长距离和户外应用的范围。在这些应用中，通常需要接入电源和Wi-Fi。这些新的IP67级高端无线传感器，通过使用LoRa技术，可以从针对蓝牙低功耗技术典型的15～30 ft（1 ft=0.3048 m）距离延伸到6.2 mi（1 mi=1.609 km）的距离，来远程实时测量振动、真空、压力、温度和能量。新传感器将与MachineSense现有的预测性维护和分析产品整合，包括功率分析仪、真空泵分析仪和组件分析仪。