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提升塑料加工中的利润率--美奎真空干燥个案研究

提升塑料加工中的利润率--美奎真空干燥个案研究 2011年12月04日 来源： 虽然树脂干燥机通常被称作“辅助”设备，然而对其类型的选择却有可能对一家塑料加工公司的业务策略起主导作用，对比利时山内有限公司（山内有限公司的一家子公司）而言正是如此。山内有限公司是一家全球性的跨行业生产厂家，公司业务重点涉及电子与电气（E&E）设备组件的注塑成型。通过放弃传统的热风干燥机，转而采用一种基于真空干燥原理的崭新类型的设备，山内公司完成了其位于比利时的哈瑟尔特(Hasselt)工厂的整个注塑成型工艺的简化，节约了成本并提升了产品质量。

如同其他的电子与电气(E&E)设备供货商一样，山内公司正面对三项战略性的挑战：首先是激烈的价格竞争对供货商造成的压力，促使他们削减成本、提高生产效率；其次，客户们对产品质量与均衡性的苛刻要求；第三，能源成本居高不下的长期预期。真空干燥机显然能够很好地应对上述三项挑战：同类似规格的热风干燥机相比，真空干燥机在完全干燥树脂时可以节省80%的能量。同时，由于其干燥时间只需原来的1/6，因此，使用真空干燥机也就有可能大幅度提高生产效率。从短期来说，真空干燥机可以缩短厂家在重新启动设备进行生产时的“冷启动”时间；而从长远来看，它能使实际运作更为精简、集中。最后，真空干燥机的驻留时间更短，干燥效率也更高，从而能够减少产品缺陷，降低废品率。山内公司在哈瑟尔特工厂使用的40台成型机中有26台是用于注塑尼龙66材料，以将其制成AA和AAA型号电池的小型安全盖。该公司动用了12 台热风干燥机以干燥26台设备所加工的树脂。通过使用三台美奎↙PDTM真空干燥机取而代之（第四台新的LPD真空干燥机供紧急情况下备用）。山内公司的技术经理Rudi Vermeulen先生总结了采用真空干燥机所带来的益处。●能源成本降低。能源消耗减少92%，节约了15700欧元（见表1）。相应的节省还不包括Vermeulen先生估计的电力部门所额外征收的5000欧元高峰用电罚金以及工厂内用于排除由热风干燥机产生的热能所消耗的空调用电。

●生产时间延长。通过减少星期一早晨冷启动的时间，山内公司获得了每年192h额外的满负荷生产时间。据Vermeulen先生粗略估计，如果假设销售水准能足以维持工厂的满负荷生产，这一新增的生产能力可以带来每年57600欧元额外的的销售量。●精简与自动化。真空干燥机的干燥周期更短，这使得山内公司能够将其26个电池盖生产线转换为一条PLC控制的中央传送系统。从12台热风干燥机到3台（实际投入使用）真空干燥机的转换带来了2970欧元，或92%（见表2）的预防性维修节省。另外，由袋装包改为散装容器包装，每年还可以节约11800欧元的费用。●次品率/废品率降低。正如Vermeulen先生所述，由于干燥后的树脂所含残留湿气较热风干燥机所加工的树脂更少，且避免了过度干燥，因此，真空干燥机大大减少了废品率。Vermeulen先生表示，由废品减少、空调成本降低以及生产效率提高所带来的成本降低数据仍有待统计，这是由于该公司安装真空干燥机与中央进料系统的时间并不长，仅以上计算出的现有按年统计的成本降低数据就达到了35470欧元，加上每年57600欧元的增加产出，共计为93070欧元。由于中央进料系统以及4台真空干燥机的投资成本共计100000欧元，所以，整体计算下来的成本降低数目足以使厂家在一年多一点的时间内收回投资成本。如果进行更精确地统计，实际收回成本时间将少于一年。降低成型机的启动时间山内公司的真空干燥机只需极短时间与能耗就可以准备好一批树脂以备加工，这是由于他们的设计与运作模式与标准的热风/除湿干燥机的差异决定的。首先，真空干燥机使用真空以降低水的沸点从而迅速将潮湿转化为水汽，真正地将水汽从树脂颗粒内移除，而不是用干燥的热风覆盖树脂颗粒再缓慢地去除其中的潮气。其次，真空干燥机在三个不同的标记位置同时进行加热与真空干燥处理，达到小批量产出，从而将批量加工过程实际上转化为一个不间断的加工过程，做到与加工机器的产出保持同步。真空干燥机小批量的批次产出及短暂干燥周期使得山内公司只需40min就能准备好充分干燥的树脂为塑机加料，而不是他们传统使用干燥机所需的4h。这就是为什么该公司能够缩短其星期一启动时间的原因。

图1 山内公司使用传统干燥机时星期一启动程序：所有26台注塑机开机前需要16h的物料准备时间

为了在哈瑟尔特工厂生产电池安全盖，山内公司使用了22台50t及4台10t的注塑成型机。这些机器一年236个工作日每天分三班轮流作业，其中每个班次需要两位操作工看护。星期一早晨启动时这两人需要启动每台机器。由于启动时50t成型机需要30min而10t成型机需要15 min完成启动步骤，需要12h才能让26台机器全部达到满负荷生产状态，而这还不包括充分干燥树脂所需的时间。如果使用传统的热风干燥机，干燥时间还需要额外的4h，即还需要16h才能全部达到满负荷生产状态（见图1）。由于能够及时准备好经过充分干燥的树脂以配合第一台成型机的启动，真空干燥机节省了这段额外时间（见图2）。

图2 山内公司使用真空干燥机时星期一启动程序：注塑机开机前只需4小时的物料准备时间

此外，据Rudi Vermeulen先生介绍，12台热风干燥机的启动操作复杂，而且必须一次启动一台。相比之下，真空干燥机启动简便，且只需要其中的3台来配合26台注塑机生产。通过设置好定时器，在星期一早晨，真空干燥机会比以前旧的干燥机提前1h启动，当操作员按时到岗时，由于可以提供干燥的树脂，他们能够立即启动第一台注塑机。”效率提升改善产品质量由于真空加工树脂去除潮气要比传统的干燥方法更为高效，处理树脂的加热过程大大缩短，一般来说暴露于高温环境时间要减少85%，这就降低了聚合物劣化的可能性。除此之外，残留湿气的水平也有所下降，这些残留湿气是造成塑料零件中气泡、空洞和其他缺陷的主要原因。干燥效率对于山内公司在其哈瑟尔特工厂所使用尼龙之类的树脂具有特别重要的意义。由于这些材料敏感度高，如果干燥时间过长可能会产生应力，导致烘焦、脆化及部件变色等现象。Vermeulen先生介绍说，由于安装了LPD干燥机，从而消除了由于干燥的不确定性引起的不良部件，极大地改善了废品率。一般来说，运送到工厂内的尼龙66材料的湿气水平为0.3%左右。如使用热风干燥机能将其内含湿气降低到0.10%~0.15%的范围内，然而使用LPD干燥机就能将湿气水平提高到0.05%。真空干燥也能避免另外一个与尼龙树脂有关的麻烦产生。当尼龙树脂的干燥程度达到接近零点时，它会脆化从而易碎，并使成品产生严重缺陷。由于除湿干燥机会不停顿地运行直到没有湿气存在为止，如果发生加工机器停工而导致干燥周期延长，这会引起尼龙树脂受到过度干燥。因为干燥腔体内的真空并不是完全的真空，而是有稀薄的空气存在，所以系统中总是会留有极少量的湿气存在。树脂颗粒内部与其外部的湿气水平最终会以极微小的百分比达成平衡，这一微小的百分比免除了尼龙树脂脆化的危险。(end)

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