Новини зі статей спеціалістів з переробки та переробки пластмас
Визначені автори або компанії несуть повну відповідальність за вміст, представлений у спеціальних статтях.
Перше лиття під тиском з полівініловим спиртом (PVAL) у серійне виробництво
Райнхард Бауер - Technokomm, для Wittmann Battenfeld GmbH
Раніше маловідомий пластик - це полівініловий спирт (ПВАЛ). Він пропонує видатну властивість бути водорозчинним і, водночас, високою стійкістю до більшості хімічних речовин, що контактують. PVAL не дуже добре відомий, оскільки до цього часу було можливим виготовлення фольги, але не литих під тиском деталей. Причиною цього є широкий діапазон параметрів матеріалу, що супроводжує обставини періодичного способу виробництва. Поворотний момент був досягнутий лише підходами рішення австрійсько-польської компанії для лиття під тиском Buzek Plastic, яка протягом 10 років та декількох етапів еволюції розробила широкомасштабну технологію виробництва для виготовлення водорозчинних багатокамерних контейнерів для миючих засобів (рис. 1) та понад 1,3 мільярда штук/Рік виробництва. Машини та технологія автоматизації для них походять від Вітмана Баттенфельда.
Полівініловий спирт, в основному невідомий, незважаючи на свої унікальні властивості
Вперше полівініловий спирт (PVAL) був вироблений німецькими хіміками Вільгельмом Германом та Вольфрамом Хднелем у 1924 році, що робить його одним із найдавніших видів пластиків. Цікаво в цьому контексті, що PVAL не може бути отриманий безпосередньо з мономеру вінілового спирту, а лише шляхом обходу реакції гідролізу (також відомого як омилення) з їдкою содою з ще більш старого пластичного полівінілацетату (PVAC), що датується 1913 роком. також німецький хімік Фріц Клатте був випущений вперше. Цікаво також, що два пластики мають різні властивості, незважаючи на те, що вони безпосередньо пов’язані. Полівінілацетат не розчиняється у воді, бутанолі, діетиловому ефірі, петролейному ефірі та аліфатичних вуглеводнях, але розчинний у нижчих спиртах, численних кетонах, складних ефірах, циклічних ефірах, ароматичних та хлорованих вуглеводнях. З полівініловим спиртом не так: він розчинний у воді, але стійкий до більшості безводних органічних розчинників.
Виробництво полівінілового спирту можна контролювати таким чином, що PVAC або повністю, або лише частково перетворюється на PVAL. Чим більше залишків ацетату залишається в полівініловому спирті, тим нижча розчинність у воді. У зв'язку з цим температура плавлення, в'язкість розплаву та параметри обробки також змінюються. Хоча температура плавлення для повністю гідролізованого PVAL становить близько 230 ° C, для частково гідролізованих типів вона становить від 180 до 200 ° C. Щільність становить від 1,21 до 1,31 г/см3, залежно від типу матеріалу.
Спільним для обох пластмас є менша довжина полімерного ланцюга порівняно з іншими пластмасами. Він знаходиться в діапазоні від 100 до 5000 і варіюється від партії до партії залежно від умов процесу. Пов'язані з цим механічні властивості PVAL також залежать від вмісту води, оскільки дифузна вода діє як пластифікатор. Тому PVAL втрачає свою міцність на розрив при високій вологості, але набуває еластичності.
Крім того, PVAL є дуже хорошим утворювачем шарів і має високу змочуваність. Отже, водні розчини використовуються як компонент клеїв або адгезійних та загущувачів у лаках для волосся або шампунях. Також як добавка при обробці паперу, але також як засіб для випуску цвілі при виготовленні волоконних композиційних деталей, які потім можна змити. При виробництві ПЕТ-пляшок PVAL використовується як захисний шар CO2. Виробництво фольги також є досить поширеним явищем, наприклад, для пакувальних мішків, які повинні розчинятися. Трохи екзотичнішими є застосування в криміналістичній техніці, де прокладки з покриттям PVAL використовуються для поглинання слідів диму.
Лиття під тиском PVAL = розбиття нового грунту
За свою майже 100-річну історію сполуки полівінілового спирту навряд чи або ніколи не оброблялись литтям під тиском. Основною причиною була як відсутність ідей продукту, так і характеристики матеріалів, що коливаються до плюс/мінус 20 відсотків.
Після кількох попередніх випробувань низьковязкий тип ПВАЛ став вихідною точкою для лиття під тиском матеріалів, який спочатку був розроблений для паперової промисловості. Це сформувало вихідну точку, з якої в ітеративній програмі випробувань було розроблено сполуку працездатного матеріалу шляхом додавання допоміжних засобів. Після того, як це було доступно, можна було виготовити тонкостінний контейнер (рис. 1), розміром близько 30 х 40 х 15 мм, спочатку з 1 порожниною, потім з 4 порожнинами і, нарешті, з 12 порожниною прес-форми. Випробування в технічному центрі Баттенфельда на повністю електричних машинах для лиття під тиском типів BA 1000/500 CDK-SE та EM 1600/350 показали, що швидке впорскування та точне регулювання тиску вприскування призведуть до прориву, навіть якщо швидкість викидів і надалі є результатом коливань даних матеріалів, пов'язаних із партією приблизно 15-20 відсотків були прийнятними.
Проект інженерного проекту стає самостійним
2005: Етап розвитку II: 32- та 64-кратні виробничі клітини стають стандартними
Приблизно через рік технологія процесу та склад сполук матеріалу були досить стабільними, щоб розглядалося подальше розширення виробництва. Оскільки конструкція виробу на сьогодні залишалася незмінною, час циклу залишався на рівні 28 секунд, як і швидкість брухту на рівні близько 15 відсотків. Але те, що потрібно було розвивати далі, це спосіб, яким проводився візуальний огляд деталей. Замість оцінки на кожній машині існувала багатосмугова система передачі деталей, до якої було підключено кілька машин, і вона вела до центральної зони огляду, в якій люди продовжували оглядати кожну окрему деталь.
2013/14: Еволюція III етап: Новий завод, заснований на концепції Industry 4.0
Коли в 2012 році просторові потужності власного виробництва були повністю зайняті 19 виробничими підрозділами, і подальші темпи зростання були на порядку денному, Buzek-Plastic вирішив побудувати додаткове виробниче приміщення поза заводом замовника. Позбавлених заданих конструкцій, слід застосовувати новітні методи виробництва. Основною ідеєю було прагнення до повноцінної мережі передачі даних на всіх етапах виробництва, з додатковою можливістю самоконтролю в межах визначених допусків якості, як описано в концепціях Industry 4.0. Основною ідеєю було впровадження автоматизованої системи нульових помилок за допомогою саморегулюючого блокування виробничих етапів (рис. 2).
Керуючий директор Buzek Plastic Андреас Хубер: «Після того, як ми передали свої побажання та ідеї декільком виробникам машин, ми нарешті знайшли правильного партнера по співпраці в команді Wittmann, яка була відкрита для інновацій.
Завдяки їх широкій виробничій програмі для всіх аспектів машини для лиття під тиском та їх новаторській роботі в області інтерфейсних технологій (система Wittmann 4.0), наші ідеї компанії, яка регулює себе в певних межах, не були відкинуті як утопія, а натомість реалізовані поетапно разом з нами.
Паралельно з концепцією системи розпочався процес реконструкції у тісній співпраці із замовником контейнера, в порядку денному якого зниження собівартості продукції шляхом подальшого зменшення ваги, а також значного скорочення циклу. Перш за все: цієї мети можна досягти у вигляді 10 відсотків меншої ваги (при однакових зовнішніх розмірах) та очікуваного скорочення циклу на 25 відсотків. Але цим ефективність гідравлічних машин була вичерпана. Перехід на серво-електричну технологію лиття під тиском виявився єдиною розумною альтернативою. Однак агрегати необхідного розміру ще не були доступні. Тому для цього ще слід було зробити роботу з розробки. Під час жвавого діалогу між Андреасом Хубером та техніками Баттенфельда розпочалася розробка специфікації продуктивності у вигляді гібридної машини MacroPower E 450/2100 з гідравлічним притискним блоком з 2 валиків із 450 тоннами затискної сили та серво-електричним блоком вприску розмір 2100 був реалізований вперше (рис. 3 - 5).
Кожна машина для лиття під тиском була розширена до виробничої камери лінійним роботом та циркуляційним підйомом піддонів для формованих посудин із прикріпленими станціями випробування та маніпуляції формованою деталлю. Особливе значення має адаптація до різко збільшеного обсягу виробництва та вимог до якості
Система зору для оцінки литих деталей. Тепер оснащені 12 камерами та дзеркальною системою, фотографії зроблені з п’яти сторін кожної з 64 формованих деталей синхронізованою циклічністю та передані до системи подальшого аналізу. Його програмне забезпечення здатне розпізнати 23 можливі помилки (рис. 6 та 7). Дефектні деталі сортуються системою обробки вибору і відразу після фотозйомки та замінюються на якісні деталі з буфера деталей. Це гарантує, що лише 100 відсотків хороших деталей передаються на автоматичну станцію пакування (рис. 8 і 9). У периферійних частинах всі обробні станції взаємодіють між собою за спеціально розробленим логістичним алгоритмом, щоб компенсувати коливання ємності.
Рівень ефективності, досягнутий на новому заводі, загалом вражає. Мало того, що за вісім років вдалося збільшити обсяг виробництва на одиницю лиття під тиском більш ніж на 400%, частка відходів також зменшилась приблизно з 15 відсотків до менш ніж 3 відсотків.
Еволюція IV стадії передбачувана
Загалом, усі повністю автоматичні виробничі осередки на новому заводі вже повністю використані. Наступним еволюційним кроком є заміна старих систем власного виробництва додатковими виробничими осередками на новому заводі. Знову ж таки, мова йде не лише про збільшення потужності, а й про подальше підвищення ефективності. Завдяки інноваційним коригуванням конструкції, за допомогою яких можна зменшити вагу товару, існує конкретна перспектива збільшити його ще на 300 відсотків.
Wittmann Battenfeld GmbH
Wiener Neustddter Strasse 81
2542 Коттінгбрунн, Австрія
Тел .: +43 2252 404-0
Факс: +43 2252 404-1062