文/本刊記者Lilli Manolis Sherman，Jim Callari，Matthew H. Naitove

工業(yè)4.0、多層瓶胚成型、自動化、LSR加工和聚丙烯的開發(fā)是NPE?2018展會上的主要亮點。而一家薄膜加工商在本屆展會上購買了13條新的薄膜生產(chǎn)線和4個回收系統(tǒng)也堪稱一大亮點。

NPE 2018展會在展覽空間（約11.2萬m2）、參展商數(shù)量（2 180家）以及展出的技術創(chuàng)新數(shù)量上創(chuàng)下了紀錄。出席展會的人數(shù)達56 034人（比NPE 2015展會上升1.7%），注冊與會者來自近19 000家獨立公司。本文從本屆盛會上的眾多展品中選取了一些有代表性的創(chuàng)新技術，它們很好地體現(xiàn)了當前塑料行業(yè)的技術趨勢。

工業(yè)4.0技術新浪潮的一個標志是注塑機和吹塑機、MES系統(tǒng)、機械手和輔助設備將生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，以便在任何時間/任何地點以容易理解的基本數(shù)據(jù)“儀表板”形式進行檢索。圖中所示的Yushin儀表盤，顯示了展會上甚至日本國內(nèi)機械手的實時數(shù)據(jù)

“智能數(shù)據(jù)”：“儀表盤”的崛起

對于北美塑料加工商而言，NPE 2018展會提供了最廣泛的接觸新技術的機會，其中包括工業(yè)4.0或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT）等一系列趨勢和技術。同時這屆NPE展會的時機也恰到好處，就在展會前一周，基于OPC UA（開放平臺通信統(tǒng)一架構）機器對機器通信協(xié)議的第一個數(shù)字接口標準得到了發(fā)布，它是新興的工業(yè)4.0技術的基礎平臺。

這一名為“Euromap 77”的標準是由Euromap、歐洲塑料和橡膠機械制造商協(xié)會于2018年5月4日發(fā)布的，作為注塑機和MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）計算機之間數(shù)據(jù)交換的標準，它允許來自不同制造商的機器方便地連接到一個網(wǎng)絡中，用于監(jiān)控和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)作業(yè)管理以及用于機器設置的整個數(shù)據(jù)集的傳輸。

工業(yè)4.0技術新浪潮的一個標志是注塑機和吹塑機、MES系統(tǒng)、機械手和輔助設備，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，以便在任何時間/任何地點以容易理解的基本數(shù)據(jù)“儀表盤”形式進行檢索。圖中所示的是米拉克龍的M-Powered顯示屏

赫斯基公司正在探索用共注射3層型胚制成PET瓶子的各種應用。中間層可以引入隔離層保護，或者如在這些實例中那樣，通過改變層的厚度使顏色“褪色”來增強裝飾效果

這個新標準實現(xiàn)的一個標志是展會上出現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)“儀表盤”。在“智能數(shù)據(jù)而不是大數(shù)據(jù)”的主題下，注塑機和吹塑機、過程監(jiān)控系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、甚至機械手和其他輔助設備的供應商們都展示了他們最新的成果，通過快速顯示關鍵數(shù)據(jù)——作業(yè)生產(chǎn)總數(shù)、作業(yè)完成時間、好/壞部件數(shù)、周期時間OEE（整體設備效率）統(tǒng)計數(shù)據(jù)和顏色編碼機器狀態(tài)，來避免大量的數(shù)據(jù)使用戶難以應付。這些數(shù)據(jù)被上傳到“云”，以便隨時隨地提供給計算機和移動設備。

Sigma塑料服務公司使用單料筒Arburg注塑機和一臺單獨Elmet泵系統(tǒng)成型雙色LSR蛋杯。圖中可見的T形聯(lián)軸器將一小股LSR轉(zhuǎn)移到一臺二級靜態(tài)混合器和輸送第二種顏色的氣動活塞泵中

注塑新技術

米拉克龍（Milacron）公司和赫斯基（Husky）注塑系統(tǒng)有限公司重點介紹了阻隔容器和PET瓶胚的多層注塑成型。赫斯基公司展示了如何將3層PET型胚的夾層成型用于其他功能性和裝飾性目的的實例。

例如，中心層可以包含熱變色顏料而不是氣體阻隔層，該熱致變色顏料在瓶子變冷或變暖時發(fā)出信號。熒光顏料可用于使瓶子在受到紫外線照射時呈現(xiàn)不同的顏色。通過在注射型胚過程中連續(xù)改變著色中間層的厚度，可以實現(xiàn)其他的裝飾效果，使得吹塑瓶顯示從透明到有色或兩種顏色之間的過渡。

NPE展示的另一個技術創(chuàng)新領域是LSR成型。Negri Bossi在其機器上使用3種材料——用于基本結構的PBT、用于柔軟觸感的TPE和用于球拍彈性面的雙色LSR，注塑成型了一個乒乓球拍。該工藝特別令人感興趣的是注入氮氣用于PBT和LSR的微孔發(fā)泡。實 際 上，Negri Bossi稱它可以通過使一個面發(fā)泡而另一個面不發(fā)泡來區(qū)分球拍兩個面的彈性。

在N P E展會上至少有3個LSR/LSR成型演示，在相同部件中包含兩種顏色和/或硬度。其中之一是Sigma塑料服務公司（伊利諾伊州Schaumburg）利用虛擬成型軟件模擬了雙組分成型過程。這個應用的特別之處是采用一臺單料筒Arburg注塑機和一個單獨的Elmet計量系統(tǒng)成型雙色LSR蛋杯。

該應用在美國首次展出，使用一個T型聯(lián)軸器將LSR支流轉(zhuǎn)移到一臺二級靜態(tài)混合器和輸送第二種顏色的側(cè)向安裝的氣動活塞泵中。

“藝術”的機械手

關于機械手，以前的NPE展示了機械手打籃球和迷你高爾夫球。今年一個富有想象力的展示是來自星自動化公司的一款機械手，它使用一種新的3軸伺服頭來書寫日本書法。機械手小心翼翼地裝上帶墨水的刷子，涂刷圖形，然后沖洗刷子。

星自動化公司通過為伺服機械手編程，實現(xiàn)了把油墨裝上刷子，繪制日本書法，然后沖洗刷子的精細過程

Yushin美國公司利用一個復雜的單元，展示了機械手的多功能性，以便在一個成型周期內(nèi)完成多項任務。該單元組合了兩臺注塑機，每臺注塑機配有一臺伺服線性機械手和一臺7軸協(xié)作機械手。最終產(chǎn)品是用于制作奶昔和其他混合飲料的“搖杯”。兩臺注塑機分別成型一個PP杯和一個帶有翻蓋的蓋子，蓋子由活動鉸鏈連接。這兩個部件帶有螺紋，每個機械手都使用一個伺服手腕從模具上擰下部件。將杯子脫模的機械手也預先在模具中放置模內(nèi)標簽，并在成型后將杯子送到移印機上。第二個機械手擰開蓋子，關閉倒出口，將信息卡放入杯子內(nèi)，然后將杯子和蓋子擰在一起。最后，協(xié)作機械手將組裝好的產(chǎn)品放在傳送帶上。

吹塑：過去不可能實現(xiàn)

Jomar公司已經(jīng)開始關注注胚吹塑成型不可思議的能力。在NPE展會上，Jomar公司在其新型IntelliDrive 85S伺服液壓注坯吹塑機上成型聚碳酸酯LED燈泡。據(jù)Jomar公司銷售經(jīng)理Ron Gabriele稱，它在11.5 s內(nèi)成型8個產(chǎn)品，燈泡只有略微可見的澆口殘跡和分模線——這個工藝在過去不可能實現(xiàn)。他歸功于Jomar公司加工團隊的專有技術和模具制造商Lenape模具公司（新澤西州Millville）的技術。

W. Muller美國公司重點介紹了另一項使人感興趣的開發(fā)。該公司發(fā)現(xiàn)，將非晶態(tài)金屬等離子噴涂到其擠出吹塑頭的流道上可以大大加快顏色的更換。根據(jù)公司總經(jīng)理Jens Schlueter的說法，涂層滲透到鋼的表面，具有減少塑料粘附到金屬上的傾向。由于等離子體是氣相過程，它甚至可以穿透吹塑頭中最小的流道。

在W. Mueller擠出吹塑機機頭中，其流道采用新型等離子金屬涂層，能以適度的附加成本使顏色的改變快40%

據(jù)稱，采用Jomar注胚吹塑機成型具有高質(zhì)量外觀聚碳酸酯LED燈泡的工藝是前所未有的

該涂層在美國的一位客戶那里進行了試驗，該客戶在兩家不同的工廠中擁有兩臺相同的梭式機器，兩者都具有Muller機頭，一個帶等離子涂層，另一個沒有涂覆。在成型帶有視圖條紋的1 gal（1 gal=3.785 L）HDPE水壺時，帶涂層機頭需要總共45 min從藍色過渡到紅色再回到藍色。Schlueter報道，無涂層的機頭需要75 min才能完成同樣的過渡。他說涂層增加了10%～15%的機頭成本。

3D打印LSR

經(jīng)銷商RDAbbott公司展示了一種用LSR進行3D打印的系統(tǒng)，它由密歇根州米德蘭的陶氏有機硅公司（以前的道康寧公司）和工業(yè)3D打印機制造商德國RepRap公司聯(lián)合開發(fā)。該系統(tǒng)稱為液體增材制造（LAM）設備，它將液體A和B組分從兩個加壓管子注入到一個保持1：1比例的泵中。泵在X-Y運動控制下給機頭喂料，機頭鋪設連續(xù)珠狀料，類似于FDM或FFF型3D打印機。該系統(tǒng)沉積厚度為0.2～0.35 mm的薄層，通過加熱燈完全固化，一次一整層。該系統(tǒng)采用陶氏的Evolv3D LC 3335 LSR材料，在不后固化的情況下產(chǎn)生邵氏A44的硬度，后固化產(chǎn)生邵氏46A的硬度。據(jù)報道，LAM 3D打印機生產(chǎn)的部件具有注塑樣品100%的撕裂強度、90%的抗拉強度和硬度，以及85%的伸長率。開發(fā)中的應用包括蜂窩訂制矯形鞋底。

這款正在申請專利的打印機于去年推出，它能以10～150 mm/s的速度打印。陶氏正在開發(fā)其他邵氏硬度的LSR牌號，預計在今年晚些時候上市。

薄膜加工商的采購熱潮

在擠出方面，一家領先的PE薄膜加工商引起了轟動。在NPE 2018展會上，Sigma塑料集團（新澤西州Lyndhurst）完成了13條新薄膜生產(chǎn)線和4個回收系統(tǒng)的交易。該公司表示，它從Windmoeller＆Hoelscher公司（W＆H）訂購的6條新的Optimex FFS生產(chǎn)線將于夏季結束時在其Republic Bags工廠投入運行，生產(chǎn)吹塑薄膜用于成型填充密封袋。這標志著Sigma公司首次涉足FFS市場。這6條生產(chǎn)線將每年生產(chǎn)約4 500萬lb（1 lb=0.4536 kg)可印刷和可邊折的薄膜。

與此同時，Sigma公司的McNeeley塑料工廠訂購了兩條W＆H Varex II吹膜生產(chǎn)線—一條是3層系統(tǒng)，另一條是5層系統(tǒng)。后者將配備W＆H的Turboclean樹脂清機和快速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及具有反向收卷能力的Filmatic S收卷機。這項投資將支持McNeely在二次加工牌號薄膜上的業(yè)務擴張。今年5月初，Sigma在其ISOFlex工廠啟動了5層Varex II生產(chǎn)線。

Sigma公司還宣布已經(jīng)從Reifenhauser訂購了兩條高產(chǎn)量的5層聚烯烴薄膜專用（POD）生產(chǎn)線，用于其BJK工廠。這兩條生產(chǎn)線均配備了Reifenhauser已獲專利的Ultra Cool IBC和Ultra Flat在線展平系統(tǒng)。Sigma公司還從Reifenhauser購買了另外兩條生產(chǎn)線：一條3層高輸出系統(tǒng)和一條5層POD生產(chǎn)線，用于其Allied擠出機部門。兩條生產(chǎn)線都將配備超冷卻和超展平技術。

液體增材制造（LAM）是3D打印LSR的一種新工藝。圖中部件采用Dow LSR材料在一臺德國RepRap LAM機器上打印而成。用于訂制矯形鞋底的彈性蜂窩結構正在研發(fā)當中

Sigma公司還宣稱已經(jīng)購買了3條戴維斯-標準薄膜生產(chǎn)線：一條2.5 m的流延衛(wèi)生薄膜生產(chǎn)線和兩條5層農(nóng)用吹塑拉伸薄膜生產(chǎn)線。流延衛(wèi)生薄膜生產(chǎn)線是Sigma在過去3年中第二次購買，其產(chǎn)品被設計成具有在線打印功能的A/B/A結構。5層拉伸薄膜生產(chǎn)線包括戴維斯-標準Optiflow LP模頭和垂直振蕩引出技術。

更重要的是，Sigma公司增加了NGR塑料回收技術公司的4條高產(chǎn)量回收生產(chǎn)線。4臺S：Gran 125機器將每月再加工400萬lb以上的薄膜廢料。新的回收線投資近300萬美元，將安裝在佛羅里達州龐帕諾比奇和杰克遜維爾、南卡羅來納州斯帕坦堡和田納西州納什維爾的工廠。

材料：聚丙烯吸引注意力

在塑料材料中，聚丙烯（PP）的進步在NPE 2018展會上大放異彩，至少有4家樹脂供應商推出新一代聚丙稀，它們重新定義了PP材料的應用范圍。新的并且增強的聚合方法和催化劑產(chǎn)生了獨特的PP牌號，用于注塑、擠出和熱成型。

Sigma公司從NGR塑料回收技術公司購買的4條高產(chǎn)量回收生產(chǎn)線，將以每月400多萬lb的產(chǎn)量再加工薄膜廢料

增強的性能包括從更高的沖擊強度、剛度和熔體強度到高的透明度和光澤度，以及更寬的耐溫范圍和優(yōu)異的加工性。?？松梨诨ね瞥鋈碌腁chieve Advanced PP系列，該系列基于新的專有催化劑、工藝和應用技術，據(jù)稱可以讓客戶重新考慮各種應用中的可能性。

汽車：Achieve Advanced PP 8285E1是一種高結晶度、高抗沖共聚物（ICP），據(jù)稱與標準ICP相比，可提供高出35%的沖擊強度和20%的韌性（低溫延展性），能注塑成型更堅韌、更輕、耐用且安全的零部件。塑性體用量能減少高達50%，從而節(jié)省成本。該材料增加了在傳統(tǒng)和“新能源”汽車中使用PP進行高效設計的機會。它可用于平滑或復合的內(nèi)飾部件，如儀表板、門板飾板和支柱飾板，以及保險杠飾條和輪罩襯層等外飾件。

家電：據(jù)報道，PP 7123KNE1適用于真空吸塵器外殼以及蓋子和門把手等醒目的家電外觀部件。它具有卓越的光澤度和剛度，據(jù)稱是標準ICP或過度設計ABS的良好替代品。其他應用包括化妝品、電子產(chǎn)品和玩具。

醫(yī)療包裝、實驗室器具、電子產(chǎn)品、汽車和工業(yè)：PP 1605是一種基于Exxpol茂金屬技術的均聚物注塑樹脂，專為醫(yī)療、電子、汽車和其他需要潔凈的應用而設計。與傳統(tǒng)的均聚物相比，它的揮發(fā)性和可萃取性較低，潔凈度更高。

包裝：PP 6282NE1是一種用于擠出、片材和熱成型的高熔體強度（HMS）均聚物，據(jù)說可為零售和服務行業(yè)提供壁厚均勻分布和非常堅硬的容器、杯子和桶。利用其HMS質(zhì)量，設計師可以提供更硬的包裝，并通過出色的可加工性獲得經(jīng)濟效益（存在將壁厚降低達15%，并將線速度提高7%以獲得更高產(chǎn)量的機會）。使用這種材料制成的包裝可用于微波爐和洗碗機，從而重復使用，并且可以廣泛回收利用。

非織造布：PP 6035G1和PP 6936G2是兩種MFR非常高的茂金屬均聚物，據(jù)報道它們?yōu)楦叨仁孢m的熔噴非織造布奠定了基準，使品牌所有者們能夠提供出色的阻隔性能和高出15%的織物強度，以滿足尿布、擦拭巾和女性護理產(chǎn)品的性能及訂制需求。

SABIC展示了一系列新的和正在增長的PP復合物產(chǎn)品組合，它們在未上漆的低光澤汽車內(nèi)飾部件中提供柔軟的手感和優(yōu)異的抗劃痕性能。這些復合物擁有消費者所需的豪華觸感和飾面——即使在價格較低的車輛中也是如此。這些注塑級產(chǎn)品可以幫助汽車制造商和零部件供應商通過避免二次加工（如應用柔軟觸感的涂料、織物、泡沫或其他表面覆蓋物）來降低成本高達50%。

印度塔塔汽車公司是第一家使用其中一種新型PP復合材料的制造商，這種復合材料被選用于塔塔2017 Tiago掀背車的轉(zhuǎn)向柱蓋和車速表頂端這樣的軟觸感和高質(zhì)量外觀的部件，它們在本屆展會得到了展示。由于無需昂貴的涂料系統(tǒng)仍能實現(xiàn)相同水平的性能和美觀，塔塔節(jié)省了約30%的成本。

除了提供具有優(yōu)異耐刮擦性、良好沖擊性能和低收縮率且有吸引力的啞光表面外，這些SABIC的材料還擁有良好的隔音能力，并且具有紫外線穩(wěn)定性，可防止褪色和色移。

產(chǎn)品組合中也包括幾個牌號的玻纖增強PP。例如，Asahi Kasei北美公司推出了所謂的“改變游戲規(guī)則”的玻璃纖維增強型PP系列。該系列復合物含有30%、40%和50%玻璃纖維，它們基于獨特設計的PP基材，可為大型部件的成型提供出色的流動性。其中，Thermylene P6系列基于標準技術，而P7～P10系列則基于增強技術。P11采用了進一步增強的技術，它在高溫下的抗蠕變性能優(yōu)于P10。

據(jù)稱，Thermylene P11在高溫下具有前所未有的強度和剛度，從而擴大了傳統(tǒng)玻璃纖維增強PP設計的性能范圍，并為汽車內(nèi)外飾件的薄壁成型提供了機會。Asahi Kasei公司將P11復合物視為玻璃纖維填充尼龍6和尼龍66或玻璃纖維填充PBT的替代材料，來用于需要極端承載和抗蠕變性的汽車及貨車部件，例如前端模塊、儀表板（IP）中央控制模塊和支架。它們的潛在非汽車應用包括過濾器外殼和家具。

Braskem美國公司推出了Prisma 6810，據(jù)稱它是首款用于熱成型應用的透明PP嵌段共聚物，如用于冷藏熟食容器、冷混飲料杯、肉類和海鮮托盤。據(jù)報道，這種材料提供了在單一樹脂解決方案中不常見的極佳的性能平衡：既有抗沖擊共聚物的韌性和與均聚物相當?shù)挠捕?，又有接近無規(guī)共聚物的透明度。根據(jù)ASTM D256A，這種2MFR共聚物的撓曲模量為190 000 psi（1 psi=0.00689 MPa），拉伸強度為4 300 psi，并且具有不破裂（NB）的缺口Izod沖擊強度。

在NPE 2018展會上，訂制片材擠出加工商Impact塑料公司展出了與Braskem合作生產(chǎn)的新型903D PP片材，它采用Prisma 6810樹脂。這種片材可在德國Gabler熱成型公司的高效熱成型機M100上運行，該機器被譽為世界上最大的傾斜床機器。據(jù)稱，Gabler M100在熱成型領域樹立了新的標準，它的成型面積為1 130 mm×550 mm，其產(chǎn)量比市場上其他的機器高出50%。

在展會現(xiàn)場，直徑為70 mm的PP飲料杯在Marbach模具設備公司提供的90腔模具中由Gabler M100機器生產(chǎn)出來，速度為32次循環(huán)/min。Impact塑料公司指出，天然狀態(tài)下典型的ICP呈現(xiàn)渾濁或乳狀外觀，但903D PP片材在保持與典型ICP相同性能的前提下，具有良好的透明度和美觀性，即使在低溫下也是如此。

預測性維護選項增加

MachineSense公司的組件分析儀可全天候跟蹤旋轉(zhuǎn)工業(yè)機械零部件的趨勢健康狀況和運行狀況，從而通過取消被動性維護程序和意外停機來幫助加工商提高效率。

該組件分析儀使用MachineSense獲得專利的機器可穿戴傳感器檢測機器狀況，以進行預防性和預測性維護。其緊湊的多傳感系統(tǒng)可以監(jiān)測異常振動、機器利用率、環(huán)境運行條件、軸承健康狀況和傳感器安裝。

該組件分析儀是硬件、軟件一體化解決方案。其得到授權的Crystalball的強大分析軟件可以智能獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)重新組合到儀表盤中。該軟件可通過網(wǎng)絡瀏覽器或移動應用程序進行訪問，使得用戶可以從任何臺式計算機、筆記本電腦、平板電腦或手機通過互聯(lián)網(wǎng)進行全天候連接。

該組件分析儀通過易于理解的儀表盤提供有價值的操作指標的可視化。用戶可以快速掃描許多機器的狀態(tài)，以確定需要更詳細檢查的潛在問題?？梢栽O置閾值，以便在出現(xiàn)問題時將觸發(fā)通知發(fā)送給技術人員，或者當組件或機器要出故障時，可以簡單地依靠設定的系統(tǒng)基線來發(fā)出警報。

該組件分析器具有種不同的分析模式：實時快速查看，可通過移動應用程序在本地獲得。準實時預測機器運行狀況和機器運行狀況出現(xiàn)問題的歷史視圖，均可在“云”數(shù)據(jù)庫應用程序中獲得。歷史數(shù)據(jù)可通過設備性能趨勢線獲得。一個新的概覽儀表盤為所有受監(jiān)控的設備提供了清晰的分析摘要，它們按部門和位置得到了整理。

MachineSense公司還推出了一系列LoRa（遠程）傳感器，以擴展到長距離和戶外應用的范圍。在這些應用中，通常需要接入電源和Wi-Fi。這些新的IP67級高端無線傳感器，通過使用LoRa技術，可以從針對藍牙低功耗技術典型的15～30 ft（1 ft=0.3048 m）距離延伸到6.2 mi（1 mi=1.609 km）的距離，來遠程實時測量振動、真空、壓力、溫度和能量。新傳感器將與MachineSense現(xiàn)有的預測性維護和分析產(chǎn)品整合，包括功率分析儀、真空泵分析儀和組件分析儀。