Центробежное формование: новые технологии и подходы.
Полностью автоматизированное оборудование для центробежного формования с почти самостоятельным функционированием – это новый подход к созданию баланса форм и конструкции печи, адаптированных к требованиям по сбережению производственных площадей и экономии энергии.
Таковы характеристики некоторых из новых разработок, которые были впервые представлены на 27-м Ежегодном Осеннем Совещании Ассоциации работников отрасли центробежного формования (ARM), которое проводилось в октябре в Торонто. На конференции и выставке также были представлены новые технологии производства материалов, включающие два новых метода, которые придают адгезивные свойства полиэтиленовым поверхностям, а также новые покрытия для форм и материалы для покрытия рабочих поверхностей форм. Также были представлены: новая технология переноса графики для использования в высокотемпературных средах формования и одноразовая система вспенивания/нанесения покрытия.
Достижения автоматизации
По имеющимся данным, давняя мечта о создании системы полностью автоматизированного центробежного формования нашла свое воплощение в Leonardo, новой концептуальной установке, разработанной итальянской компанией Persico S.p.A. Это система под ключ, специально адаптированная к параметрам, заданным каждым отдельным пользователем, но с постоянными устройствами, в число которых входят устройства открывания/закрывания формы с пневматическим приводом, автоматизированного извлечения изделий, а также загрузки формы. Автоматизированная система может быть сконфигурирована таким образом, чтобы вкладыши помещались или форма загружалась двумя материалами при производстве многослойных продуктов.
Наиболее важной частью системы являются алюминиевые формы машинной обработки, предназначенные для интегрированного нагревания и охлаждения. Провода электрического сопротивления смонтированы в форме для шести зон нагревания; кроме этого встроена также патентованная система внутреннего охлаждения воздуха. Такая конструкция позволяет сэкономить производственные площади, которые необходимы для эксплуатации установки. Система управления регулирует цикл формования с помощью сенсорных датчиков, которые замеряют внутреннюю температуру формования. Они также делают возможным мониторинг производственного цикла с персонального компьютера.
На Leonardo также можно изменять для другого использования стандартные формы. Сообщается, что производительность каждой формы данной системы, равна производительности четырех форм стандартной установки за счет тщательного контроля температуры и автоматизированной загрузки и извлечения. Карусельное расположение позволяет осуществлять независимую эксплуатацию различных форм, которые функционируют в одно и то же время.
По имеющимся данным, новые системы управления для установок с поворотным столом и с возвратно-поступательным движением, созданные Yorke-Kann Engineering Partnership, сокращают затраты на топливо на 50%, увеличивая, в то же время, производительность на 30%. Сообщается также, что конструкция новой однодверной печи позволяет сохранять тепло, которое обычно теряется при введении и извлечении формы. Тим Андрегг, менеджер по эксплуатации компании Yorke-Kann , рассказывает, что одна из компаний, занимающихся формованием, снизила потребление энергии на 33.5% за счет использования этой новой печи. Срок разогревания печи, по имеющимся сообщениям, очень небольшой, и составляет 1° F/сек. Система управления с программируемым контроллером обеспечивает полное хранение рецептур в памяти.
Задачей, которая ставится перед новым ПО компании Ferry Industries, является достижение равновесия массы между противоположными сторонами прямой руки установки для центробежного формования в то время, когда с каждой из сторон поддерживаются формы с различными массами. “Если не будет достигнуто равновесие между формами на каждой руку, шестерни, которые обеспечивают поворачивание рук, будут изнашиваться неравномерно, а это может повлиять на технологию формования, не говоря уже о материально-техническом обеспечении установки”, - рассказывает Терранс Гиллиан, вице-президент Ferry. Новое программное обеспечение определяет, какая масса необходима для уравновешивания руки, и где следует разместить массу для равномерного уравновешивания основной и более мелких осей вращения.
Считающаяся первой в отрасли Автоматизированная программа балансировки руки на основе Windows является одной из опций для системы управления компании Ferry Rotocure 2000. Она считывает информацию с приводов переменного тока с изменением скорости, которые используются для вращения форм, и она рассчитывает, где и как следует приложит вес для достижения равновесия. Программа дает графическое изображение места размещения формы на руке для формования. “Формовщики обычно добиваются равновесия рук вручную, и бывают счастливы, когда удается добиться отклонения от идеального равновесия в пределах пятидесяти фунтов”, - добавляет Гиллиан. Точность программы уравновешивания рук составляет, по имеющимся данным, до ±3 фунтов.
Привлекательность поверхности
Два новых подхода к обработке поверхности повышают окрашиваемость и адгезивные свойства полиэтилена и прочих полиолефинов. Это, в первую очередь, низкотемпературная плазменная обработка скорее для порошковых и гранулированных смол, нежели для готовых изделий, которая является секретом новой линии окрашиваемых металлоценовых полиэтиленовых смол от датской компании Borealis A/S, которая планирует представить здесь эти материалы в самом ближайшем будущем. Как отмечают в компании, традиционное поверхностное покрытие формованных деталей обладает лишь временным действием, и может утрачивать окраску в процессе хранения до последующего нанесения покрытия или приклеивания, что может затем повлечь за собой расслоение или нарушение прочности связи. Тем не менее, новая плазменная система изменяет химию полимера, превращая неполярную поверхность в полярную, и гидрофобную в не гидрофобную, “постоянно изменяя полимер для получения продукта с более высокими механическими и адгезивными свойствами”, - говорит д-р Четил Л. Борве, менеджер по маркетингу применений для центробежного формования. После такой обработки получаемую деталь можно хранить до окраски или присоединения без какого-либо ущерба для результата. Сообщается также о повышении адгезивной прочности, что позволяет осуществлять соединение, например, с уретановым пенопластом или с найлоном.
Borealis использует плазменную технологию с помощью своего нового окрашиваемого Paintable Borecene mPE для центробежного формования, который обладает плотностью 0.934 г/куб. см. и MFR2 в 6 г/10 мин.
При другом подходе используется фтор и сочетание других газов для такого изменения поверхностей детали, при котором она могла бы воспринимать окраску, нанесение клея или графики. Технология фторирования, которая называется Fluoro-Prep, была разработана Fluoro-Seal. Ее исходным назначением было создание барьера растворителя для контейнеров из полиэтиленового промежуточного полупродукта (IBC), но в настоящее время она предлагается для изменения адгезии готовых изделий на девяти имеющихся в США установках по обработке от Fluoro-Seal. Обработка фторированием носит постоянный характер, и ее можно использовать при работе с HDPE, LLDPE, PP, PC, PS, PVC, TPE, акрилом и найлоном, а также с PUR и келвар арамидным волокном.
Графика и покрытия
Высокотемпературная графика, которую можно переносить на формовки при температуре до 1650 F, является новинкой от компании Mold In Graphic Systems (MIG). В отличие от стандартной переносимой графики, новая графика Millennium не требует, чтобы перед нанесением графики форму охлаждали ниже 1250 F. Millennium позволяет формовщику держать инструменты ближе к температуре производства при нанесении графики, а это, по словам Скотта Сэксмана, старшего вице-президента компании, позволяет сократить продолжительность производственного цикла. Графика Millennium размещается на прозрачном пленочном носителе, который вручную помещается или наносится резиновым валиком на внутреннюю поверхность формы. Затем поддерживающая пленка удаляется, а графика остается на своем месте, готовая к формованию.
MIG также представила то, что в компании называют первым напыляемым продуктом от скольжения для полиолефинов. Новый AntiSkid от MIG требует использования трехэтапной технологии с нанесением после формования. Сначала производят распыление в форме патентованного материала на полимерной основе, затем следуют специальные гранулы или абразивная пыль, затем наносится герметизирующий слой напыления, и, наконец, осуществляется обработка пламенем. В качестве абразивной пыли могут использоваться: песок, кремний, молотая скорлупа каштанов и даже полиэтилен. AntiSkid делает ненужным использование формы с текстурой.
Улучшенные антиадгезионные покрытия
Maus GmbH из Германии разработала постоянное антиадгезионное покрытие, которое позволяет избавиться от пузырей на поверхности детали без повышения продолжительности технологического цикла. “Пузыри являются результатом того, что материал не прошел 100% отверждения”, - говорит Сэнди Скаккиа, президент Norstar Aluminum Molds, который занимается в компании нанесением покрытий. Обычно формовщикам приходится увеличивать продолжительность цикла для того, чтобы избавиться от пузырей. Покрытие является сочетанием PTFE и другого фторполимера.
Новое полупостоянное антиадгезионное покрытие на водной основе для кромок и вентиляционных труб пополнило линию продуктов смазки для форм Mono-Coat от компании Chem-Trend. Mono-Coat 1459 представляет собой нелетучий органический компаунд, который находится в жидком виде при комнатной температуре.
Новое покрытие для смазки форм для центробежного формования поликарбоната было представлено DuPont Coating & Release Systems. TraSys 2021 является полупостоянной смазкой формы, предназначенной для придания высокой глянцевости поверхности, в отличие от обычной смазки форм для поликарбонатов, которая дает матовость или приглушенный блеск. Новый продукт способен выдерживать температуры до 5500 F. Сообщается, что гель на основе растворителя легко наносится.
Последними новинками в области центробежного формования от компании Zyvax Inc являются: очиститель форм на водной основе и смазка для форм, не содержащая растворителя, которые можно наносить и на холодные, и на горячие формы. До сих пор, компания преимущественно обслуживала производителей композитов для авиационно-космической и морской промышленности, но в настоящее время она расширяет свою деятельность, и выходит на рынок центробежного формования. Новый продукт компании Waterclean представляет собой альтернативу на водной основе очистке форм, оборудования или готовых деталей растворителем или песком. По имеющимся данным, это не вредный продукт.
Zyvax разработала Rotoshield, полупостоянную смазку для формы на водной основе (не содержащую растворителя) для всех видов PE, а также PP, найлона и пластизолов из PVC. Этот огнестойкий и термически стабильный продукт дает быстрое отверждение, он не скапливается в форме в виде отложений, а также придает высокую глянцевость и высокое проскальзывание/ смазочные свойства. Одного нанесения Rotoshield достаточно для 10 - 50 циклов смазки. Смазку можно наносить на формы при температуре от комнатной до 1400 F.
Модернизация инструментария
Можно уменьшить высоту формы и исключить риск потери пружин в печи при помощи новой скрытой пружинной системы от компании JohnDel, Inc., четырехлетнего поставщика литьевых и готовых форм. Новая система скрытых пружин помещает пружины в углублении внутри стойки для монтажа пружин под стальной рамой. Поскольку пружина находится в углублении, высота формы уменьшается на дюйм. По словам президента Рэнди Джонсона, в случае утраты монтажного болта, пружина не выпадет и линия контакта матрицы и пуансона останется в неприкосновенности.
Starcoat, новое высокотемпературное покрытие для формодержателя, предлагается компанией Aluminum Molds для защиты стальных формодержателей от ржавчины. Ржавчина не только сокращает срок эксплуатации держателя, она может также загрязнить формованные детали. Starcoat устойчиво к воздействию температур до 20000 F.
Новый одноразовый пенопласт
Новая система полиэтиленового одноразового пенопласта для центробежного формования была предложена Ingenia Polymers (ранее Wedtech). Новая система компании Rotolite OS состоит из материала с порошковым покрытием и гранул пенопласта для ядра. И то, и другое вводится в форму одновременно. В печи, материал покрытия наносится на стенки формы, в то время как пенопласт расширяется, заполняя внутреннюю полость детали. Когда пенопласт начинает расширяться, форму удаляют из печи для проведения цикла удерживания при комнатной температуре для завершения отверждения; затем следуют охлаждение и извлечение из формы.
У покрытия (которое предлагается с естественным, черным и белам цветом) предел текучести при растяжении 3000 ф. на кв. дюйм (2200 ф. на кв. дюйм на разрыв), относительное удлинение при разрыве 800%, а также модуль упругости при изгибе 106,000 ф. на кв. дюйм. У пенопластового ядра обычная плотность 10 фунтов в куб. футе и модуль упругости при сжатии 1600 ф. на кв. дюйм.
Микелл Найтс
Источник: Plastics Technology
Эту и другие статьи Вы можете прочитать на сайте www.newchemistry.ru
«NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности
Достижения автоматизации
По имеющимся данным, давняя мечта о создании системы полностью автоматизированного центробежного формования нашла свое воплощение в Leonardo, новой концептуальной установке, разработанной итальянской компанией Persico S.p.A. Это система под ключ, специально адаптированная к параметрам, заданным каждым отдельным пользователем, но с постоянными устройствами, в число которых входят устройства открывания/закрывания формы с пневматическим приводом, автоматизированного извлечения изделий, а также загрузки формы. Автоматизированная система может быть сконфигурирована таким образом, чтобы вкладыши помещались или форма загружалась двумя материалами при производстве многослойных продуктов.
Наиболее важной частью системы являются алюминиевые формы машинной обработки, предназначенные для интегрированного нагревания и охлаждения. Провода электрического сопротивления смонтированы в форме для шести зон нагревания; кроме этого встроена также патентованная система внутреннего охлаждения воздуха. Такая конструкция позволяет сэкономить производственные площади, которые необходимы для эксплуатации установки. Система управления регулирует цикл формования с помощью сенсорных датчиков, которые замеряют внутреннюю температуру формования. Они также делают возможным мониторинг производственного цикла с персонального компьютера.
На Leonardo также можно изменять для другого использования стандартные формы. Сообщается, что производительность каждой формы данной системы, равна производительности четырех форм стандартной установки за счет тщательного контроля температуры и автоматизированной загрузки и извлечения. Карусельное расположение позволяет осуществлять независимую эксплуатацию различных форм, которые функционируют в одно и то же время.
По имеющимся данным, новые системы управления для установок с поворотным столом и с возвратно-поступательным движением, созданные Yorke-Kann Engineering Partnership, сокращают затраты на топливо на 50%, увеличивая, в то же время, производительность на 30%. Сообщается также, что конструкция новой однодверной печи позволяет сохранять тепло, которое обычно теряется при введении и извлечении формы. Тим Андрегг, менеджер по эксплуатации компании Yorke-Kann , рассказывает, что одна из компаний, занимающихся формованием, снизила потребление энергии на 33.5% за счет использования этой новой печи. Срок разогревания печи, по имеющимся сообщениям, очень небольшой, и составляет 1° F/сек. Система управления с программируемым контроллером обеспечивает полное хранение рецептур в памяти.
Задачей, которая ставится перед новым ПО компании Ferry Industries, является достижение равновесия массы между противоположными сторонами прямой руки установки для центробежного формования в то время, когда с каждой из сторон поддерживаются формы с различными массами. “Если не будет достигнуто равновесие между формами на каждой руку, шестерни, которые обеспечивают поворачивание рук, будут изнашиваться неравномерно, а это может повлиять на технологию формования, не говоря уже о материально-техническом обеспечении установки”, - рассказывает Терранс Гиллиан, вице-президент Ferry. Новое программное обеспечение определяет, какая масса необходима для уравновешивания руки, и где следует разместить массу для равномерного уравновешивания основной и более мелких осей вращения.
Считающаяся первой в отрасли Автоматизированная программа балансировки руки на основе Windows является одной из опций для системы управления компании Ferry Rotocure 2000. Она считывает информацию с приводов переменного тока с изменением скорости, которые используются для вращения форм, и она рассчитывает, где и как следует приложит вес для достижения равновесия. Программа дает графическое изображение места размещения формы на руке для формования. “Формовщики обычно добиваются равновесия рук вручную, и бывают счастливы, когда удается добиться отклонения от идеального равновесия в пределах пятидесяти фунтов”, - добавляет Гиллиан. Точность программы уравновешивания рук составляет, по имеющимся данным, до ±3 фунтов.
Привлекательность поверхности
Два новых подхода к обработке поверхности повышают окрашиваемость и адгезивные свойства полиэтилена и прочих полиолефинов. Это, в первую очередь, низкотемпературная плазменная обработка скорее для порошковых и гранулированных смол, нежели для готовых изделий, которая является секретом новой линии окрашиваемых металлоценовых полиэтиленовых смол от датской компании Borealis A/S, которая планирует представить здесь эти материалы в самом ближайшем будущем. Как отмечают в компании, традиционное поверхностное покрытие формованных деталей обладает лишь временным действием, и может утрачивать окраску в процессе хранения до последующего нанесения покрытия или приклеивания, что может затем повлечь за собой расслоение или нарушение прочности связи. Тем не менее, новая плазменная система изменяет химию полимера, превращая неполярную поверхность в полярную, и гидрофобную в не гидрофобную, “постоянно изменяя полимер для получения продукта с более высокими механическими и адгезивными свойствами”, - говорит д-р Четил Л. Борве, менеджер по маркетингу применений для центробежного формования. После такой обработки получаемую деталь можно хранить до окраски или присоединения без какого-либо ущерба для результата. Сообщается также о повышении адгезивной прочности, что позволяет осуществлять соединение, например, с уретановым пенопластом или с найлоном.
Borealis использует плазменную технологию с помощью своего нового окрашиваемого Paintable Borecene mPE для центробежного формования, который обладает плотностью 0.934 г/куб. см. и MFR2 в 6 г/10 мин.
При другом подходе используется фтор и сочетание других газов для такого изменения поверхностей детали, при котором она могла бы воспринимать окраску, нанесение клея или графики. Технология фторирования, которая называется Fluoro-Prep, была разработана Fluoro-Seal. Ее исходным назначением было создание барьера растворителя для контейнеров из полиэтиленового промежуточного полупродукта (IBC), но в настоящее время она предлагается для изменения адгезии готовых изделий на девяти имеющихся в США установках по обработке от Fluoro-Seal. Обработка фторированием носит постоянный характер, и ее можно использовать при работе с HDPE, LLDPE, PP, PC, PS, PVC, TPE, акрилом и найлоном, а также с PUR и келвар арамидным волокном.
Графика и покрытия
Высокотемпературная графика, которую можно переносить на формовки при температуре до 1650 F, является новинкой от компании Mold In Graphic Systems (MIG). В отличие от стандартной переносимой графики, новая графика Millennium не требует, чтобы перед нанесением графики форму охлаждали ниже 1250 F. Millennium позволяет формовщику держать инструменты ближе к температуре производства при нанесении графики, а это, по словам Скотта Сэксмана, старшего вице-президента компании, позволяет сократить продолжительность производственного цикла. Графика Millennium размещается на прозрачном пленочном носителе, который вручную помещается или наносится резиновым валиком на внутреннюю поверхность формы. Затем поддерживающая пленка удаляется, а графика остается на своем месте, готовая к формованию.
MIG также представила то, что в компании называют первым напыляемым продуктом от скольжения для полиолефинов. Новый AntiSkid от MIG требует использования трехэтапной технологии с нанесением после формования. Сначала производят распыление в форме патентованного материала на полимерной основе, затем следуют специальные гранулы или абразивная пыль, затем наносится герметизирующий слой напыления, и, наконец, осуществляется обработка пламенем. В качестве абразивной пыли могут использоваться: песок, кремний, молотая скорлупа каштанов и даже полиэтилен. AntiSkid делает ненужным использование формы с текстурой.
Улучшенные антиадгезионные покрытия
Maus GmbH из Германии разработала постоянное антиадгезионное покрытие, которое позволяет избавиться от пузырей на поверхности детали без повышения продолжительности технологического цикла. “Пузыри являются результатом того, что материал не прошел 100% отверждения”, - говорит Сэнди Скаккиа, президент Norstar Aluminum Molds, который занимается в компании нанесением покрытий. Обычно формовщикам приходится увеличивать продолжительность цикла для того, чтобы избавиться от пузырей. Покрытие является сочетанием PTFE и другого фторполимера.
Новое полупостоянное антиадгезионное покрытие на водной основе для кромок и вентиляционных труб пополнило линию продуктов смазки для форм Mono-Coat от компании Chem-Trend. Mono-Coat 1459 представляет собой нелетучий органический компаунд, который находится в жидком виде при комнатной температуре.
Новое покрытие для смазки форм для центробежного формования поликарбоната было представлено DuPont Coating & Release Systems. TraSys 2021 является полупостоянной смазкой формы, предназначенной для придания высокой глянцевости поверхности, в отличие от обычной смазки форм для поликарбонатов, которая дает матовость или приглушенный блеск. Новый продукт способен выдерживать температуры до 5500 F. Сообщается, что гель на основе растворителя легко наносится.
Последними новинками в области центробежного формования от компании Zyvax Inc являются: очиститель форм на водной основе и смазка для форм, не содержащая растворителя, которые можно наносить и на холодные, и на горячие формы. До сих пор, компания преимущественно обслуживала производителей композитов для авиационно-космической и морской промышленности, но в настоящее время она расширяет свою деятельность, и выходит на рынок центробежного формования. Новый продукт компании Waterclean представляет собой альтернативу на водной основе очистке форм, оборудования или готовых деталей растворителем или песком. По имеющимся данным, это не вредный продукт.
Zyvax разработала Rotoshield, полупостоянную смазку для формы на водной основе (не содержащую растворителя) для всех видов PE, а также PP, найлона и пластизолов из PVC. Этот огнестойкий и термически стабильный продукт дает быстрое отверждение, он не скапливается в форме в виде отложений, а также придает высокую глянцевость и высокое проскальзывание/ смазочные свойства. Одного нанесения Rotoshield достаточно для 10 - 50 циклов смазки. Смазку можно наносить на формы при температуре от комнатной до 1400 F.
Модернизация инструментария
Можно уменьшить высоту формы и исключить риск потери пружин в печи при помощи новой скрытой пружинной системы от компании JohnDel, Inc., четырехлетнего поставщика литьевых и готовых форм. Новая система скрытых пружин помещает пружины в углублении внутри стойки для монтажа пружин под стальной рамой. Поскольку пружина находится в углублении, высота формы уменьшается на дюйм. По словам президента Рэнди Джонсона, в случае утраты монтажного болта, пружина не выпадет и линия контакта матрицы и пуансона останется в неприкосновенности.
Starcoat, новое высокотемпературное покрытие для формодержателя, предлагается компанией Aluminum Molds для защиты стальных формодержателей от ржавчины. Ржавчина не только сокращает срок эксплуатации держателя, она может также загрязнить формованные детали. Starcoat устойчиво к воздействию температур до 20000 F.
Новый одноразовый пенопласт
Новая система полиэтиленового одноразового пенопласта для центробежного формования была предложена Ingenia Polymers (ранее Wedtech). Новая система компании Rotolite OS состоит из материала с порошковым покрытием и гранул пенопласта для ядра. И то, и другое вводится в форму одновременно. В печи, материал покрытия наносится на стенки формы, в то время как пенопласт расширяется, заполняя внутреннюю полость детали. Когда пенопласт начинает расширяться, форму удаляют из печи для проведения цикла удерживания при комнатной температуре для завершения отверждения; затем следуют охлаждение и извлечение из формы.
У покрытия (которое предлагается с естественным, черным и белам цветом) предел текучести при растяжении 3000 ф. на кв. дюйм (2200 ф. на кв. дюйм на разрыв), относительное удлинение при разрыве 800%, а также модуль упругости при изгибе 106,000 ф. на кв. дюйм. У пенопластового ядра обычная плотность 10 фунтов в куб. футе и модуль упругости при сжатии 1600 ф. на кв. дюйм.
Микелл Найтс
Источник: Plastics Technology
Эту и другие статьи Вы можете прочитать на сайте www.newchemistry.ru
«NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности